DE599668C

DE599668C - Steuerungsgetriebe fuer Verbrennungskraftmaschinen

Info

Publication number: DE599668C
Application number: DES107919D
Authority: DE
Original assignee: Simms Motor Units Ltd
Current assignee: Simms Motor Units Ltd
Priority date: 1932-01-18
Filing date: 1933-01-18
Publication date: 1934-07-13
Also published as: GB395700A; US2030844A

Description

Steuerungsgetriebe für Verbrennungskraftmaschinen Die vorliegende Erfindung betrifft Steuerungsgetriebe für Verbrennungskraftmaschinen und insbesondere solche für die Einspritz-, Einlaß- und Auspuffventile von Dieselmotoren oder Kraftmaschinen mit Verdichtungszündung, bei denen der Brennstoff unter verhältnismäßig hohem Druck (beispielsweise 4,5 bis 7,5 kg/mm2) gehalten und die Zufuhr des Brennstoffs zu den Motorenzylindern durch eine von einem Brennstoffventil gesteuerte Einspritzdüse bewirkt wird.
Es sind bereits derartige Steuergetriebe bekannt, bei welchen zwei kreisende h,Toclienscheiben angewendet werden, von denen die eine das öffnen des Ventils einleitet und die andere es beendet. Man hat auch schon die Verwendung von schwingenden Nockenscheiben vorgeschlagen. Mit diesen Einrichtungen ist es jedoch nicht möglich, eine genaue Einstellung der Ventildaten zu erreichen.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung eines Steuerungsgetriebes, bei dem die Öffnungsdauer eines Ventils, insbesondere des Brennstofeinspritzungsventils, während eines viel kleineren Drehwinkels der Kurbelwelle der Maschine aufrechterhalten werden kann, als bisher möglich, ferner die Schaffung eines Steuerungsgetriebes, bei dem die Offnungsdauer des Ventils ohne Änderung der Einstellung des bfnungsbeginns des Ventils verändert werden kann, und umgekehrt, und schließlich die Schaffung einer selbsttätigen Betätigungsvorrichtung, die verhindert, daß das Brennstofeinspritzventil während jedes Spiels der Maschine so lange geöffnet gehalten wird, bis eine übermäßige Brennstoffmenge in den lblaschinenzylinder eingespritzt ist.
Erfindungsgemäß ist ein Steuerungsgetriebe vorgesehen, das aus einem Paar schwingender Nockenscheiben besteht, deren gleichzeitige Betätigung erforderlich ist, damit das Ventil gesteuert wird, und von denen eine Nockenscheibe zur Einleitung und die andere zur Beendigung des genannten Vorgangs dient.
Ferner ist erfindungsgemäß ein Steuerungsgetriebe für ein Brennstofeinspritzungsventil einer Kraftmaschine mit Verdichtungszündung und vorgeschalteter Hochdruckleitung vorgesehen, das ein Nockengetriebe zur Betätigung des Ventils und Mittel zur Veränderung der Einstellung des Öffnungsbeginns des Ventils umfaßt, die vom genannten Nockengetriebe in einem Arbeitsspiel der Kraftmaschine erfolgt, während die Öffnungsdauer des Ventils von diesen Veränderungen unbeeinfiußt bleibt.
Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Steuerungsgetriebe für ein Brennstoffeinspritzventil einer Kraftmaschine mit Verdichtungszündung und vorgeschalteter Hochdruckleitung vorgesehen, das durch einen Beschleunigerfußhebel o. dgl. zu betätigende Mittel zur Veränderung der Öffnungsdauer des Ventils und selbsttätig wirkende Mittel umfaßt, die die größte Öffnungsdauer; die durch den Fußhebel o. dgl. herbeigeführt werden kann, nach Maßgabe der Motordrehzahl zu dem genannten Zweck verändern.
Die Erfindung besteht auch in einem Steuerungsgetriebe mit einer schwingenden Nockenscheibe, die dazu eingerichtet ist, ein Ventil in der Weise zu öffnen, daß die Stellung der vollen Öffnung des Ventils mit der Beendigung der Bewegung der Nockenscheibe in einer Richtung während deren Schwingung zusammenfällt.
Die Erfindung ist durch die beiliegenden Zeichnungen veränschaulicht, und zwar zeigt Abb. i einen senkrechten Schnitt durch den Zylinderkopf einer mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Steuerungsgetriebe ausgerüsteten Verbrennungskraftmaschine, Abb. 2 eine Draufsicht der Abb. i mit abgenommenem oberem Deckel, Abb. 3 einen Schnitt einer Einzelheit nach Linie 3-3 der Abb. i, Abb. 4 einen senkrechten Schnitt eines Teiles der in Abb. i und 2 dargestellten Kraftmaschine entsprechend Linie 4-4 der Abb.2. Abb.5 eine Stirnansicht einer Maschine mit dem Steuerungsgetriebe nach Abb. i bis 4 zur Veranschaulichung gewisser in der Folge zu beschreibenden Steuerungsvorgänge, Abb. 6 eine Ansicht rechtwinklig zu Abb. 5, Abb. 7 einen Grundriß der Abb. 6, Abb. 8 eine Einzelheit einer langsam laufenden Steuerung für die in Abb. i bis 7 dargestellte Kraftmaschine, Abb. 9 eine Ansicht ähnlich Abb. 5, jedoch eine Abänderung der Erfindung darstellend, Abb. io einen Schnitt nach Linie io-io der Abb. 9, Abb. i i eine Einzelheit der Abb. io, je- doch mit Teil in anderer Stellung, Abb. i2 ein Schema zur Veranschaulichung der gegenseitigen Abhängigkeit gewisser nachstehend zu beschreibender Teile aus Abb. 9 bis i i, Abb. 13 bis 16 Schemata zur Veranschaulichung der verschiedenen Stellungen der Nockenscheiben für das Brennstoffventil der in Abb. i bis 4. dargestellten Maschine während eines Arbeitsspiels der Maschine, wie in der Folge beschrieben, und Abb. 17 ein Schema zur Veranschaulichung des Gebiets der Verstellbarkeit für das Brennstoffventil hinsichtlich des Öffnungsbeginns wie auch der Öffnungsdauer nach Maßgabe der späteren Beschreibung.
In den Zeichnungen ist i der Kopf eines Dieselmotors oder einer Kraftmaschine mit Verdichtungszündung, der mit Lufteinlaßventilen 2 und Auspuffventilen 3 versehen ist. In der Mitte des Zylinderkopfs ist ein Brennstoffventil 4 angeordnet. Am oberen Ende der Brennstoffventilstange ist ein zweiarmiger Schwinghebel 5 um eine waagerechte Achse drehbar gelagert, die quer zum Schwinghebel angeordnet ist; dieser Hebel 5 besitzt an jedem Ende einen nach unten gebogenen Schuh 6, der konzentrisch mit der Achse der Schwingwelle 7 bzw. 8 ausgebildet ist. Die Wellen reichen über dem Oberteil der Kraftmaschine über alle in einer Reihe angeordneten Zylinder derselben hinweg und sind in einer Anzahl von Lagern drehbar gelagert, von denen zwei bei 9 in Abb. 2 dargestellt sind. In der Folge soll die Welle 7 als die Öffnungswelle und Welle 8 als Zeiteinstellungswelle bezeichnet werden. Die Wellen 7 und 8 sind miteinander an einem Ende durch ein Paar von Schraubenrädern io und ii (Abb. 7) gekuppelt; und das Schraubenrad io ist in der Längsrichtung der Öffnungswelle auf dieser verschiebbar, um in der noch zu beschreibenden Weise eine relative Verdrehung der einen Welle gegen die andere zu bewirken. Das Zahnrad io ist in Abb. 7 in seiner normalen Stellung dargestellt und in der Richtung des Pfeiles a zu dem Zwecke verschiebbar, eine Drehung der Welle 7 im Sinne des Uhrzeigers (Abb. i) infolge der Schraubenform der Zähne und der relativen Unbeweglichkeit des Zahnrades i i im axialen und Winkelsinn herbeizuführen; der Sinn dieser Verdrehung der Welle 7 ist allgemein in den Abbildungen durch Pfeile b angedeutet.
Jedes Brennstoffventil wird durch ein Paar von schwingenden Nockenscheiben I2, 13 betätigt, die auf der Welle 7 bzw. 8 sitzen und deren wirksame Bahn eine konzentrisch zur Mittellinie der zugehörigen Welle 7 bzw.8 ausgebildete Fläche ist, wobei diese Wellenmittellinie jeweils die Schwingungsachse der Nockenscheibe bildet. Jede Nockenscheibe wirkt auf den zugehörigen Schuh 6, um das benachbarte Ende des Schwinghebels 5 mittels einer verhältnismäßig kleinen Rolle 14 anzuheben, die von einem Schlitz in einem ringförmigen seitlichen Ansatz 15 eines Bundes 16 getragen wird, der auf die Welle 7 bzw. 8 gekeilt ist. Es ergibt sich im besonderen aus Abb. 3, daß der Ansatz 15 die zugehörige Nockenscheibe 12 oder 13 umschließt. Der Zeitpunkt während der Schwingung der beiden Nockenscheiben r2 oder 13, zu dem die Nockenscheibe den Schwinghebel 5 betätigt, hängt von der Stellung der zugehörigen Rolle in der Längsrichtung der gebogenen Fläche des Schuhs 6 ab, der mit der Rolle getrieblich verbunden ist, und diese Stellung der Rolle kann durch eine teilweise Drehung der zugehörigen Welle 7 oder 8, die den Bund 16 mit seiner Rolle 14 trägt, verändert werden. Wie auch die Betriebsstellung der Rollen 14 in bezug auf die zugehörigen Schuhe 6 sein mag, so ist doch der Druck der Nockenscheiben auf die Schuhe immer radial, und die Abstände der Nockenscheiben, Rollen und Schuhe bleiben unverändert.
Jede Nockenscheibe 12 bzw. 13 besteht aus einem Stück mit einer Exzenterscheibe 17 bzw. 18, die durch einen Exzenterscheibenring rg und eine Schubstange 2o mit dem Exzenterscheibenring 21 einer Exzenterscheibe 22 bzw. 23 gekuppelt ist, die auf einer umlaufenden Welle 24 bzw. 25 sitzt.
Die Wellen 24, 25 laufen mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle der Kraftmaschine und in entgegengesetztem Sinn, wie durch Pfeile in Abb. .4 angedeutet wird; die Übersetzung zwischen der Kurbelwelle und den vorgenannten Wellen erfolgt durch ein Zahnradvorgelege 25a (Abb. 5). Die Exzenterscheibe 22 ist um 5a° gegen die Exzenterscheibe 23 und die Exzenterscheibe 17 um 4.2° gegen die Exzenterscheibe 18 versetzt.
Bei ihrer Umdrehung mit den Wellen 24, 25 bewirken die Exzenterscheiben 22, 23 die schwingende Bewegung der Nockenscheiben 12 und 13, und die Versetzung der genannten Nockenscheiben hat zur Folge, daß die Bewegung der wirksamen Flächen der Nocken gegeneinander nach Abb. z in der Pfeilrichtung c, d stattfindet. Sie bewirkt weiter, daß die Zeiträume, während derer die betreffenden Flächen an den zugehörigen Rollen 14 vorbeigehen, derart ineinandergreifen, daß beide Flächen gleichzeitig den Schwinghebel betätigen, wobei die Einstellung des Zeitpunktes, zu dem jeder Nocken zu wirken beginnt und aufhört, und die Zeitdauer, während der sie gleichzeitig wirksam sind und die durch das vorstehend angegebene Übergreifen bestimmt wird, in der später anzugebenden Weise verändert werden kann. Während der Rückkehrbewegung der Nocken auseinander nach Abb. r gehen sie an ihren zugehörigen Rollen 14 gegeneinander so versetzt vorbei, daß nur ein Nocken jeweils den Schwinghebel betätigt, und die Anordnung ist derart getroffen, daß das Ventil nur dann offen ist, wenn beide Nocken 12, 13 gleichzeitig den Schwinghebel 5 anheben. In einer praktischen Ausführung sind die Nocken 12, 13 so angeordnet, daß sie zusammen das Ventil 4 von seinem Sitz um 0,38 mm abheben.
Es ist hieraus zu erkennen, daß bei der beschriebenen Anordnung das Ventil 4 von seinem Sitz nicht während der Rückkehrbewegung der Nocken 12, 13 gegen die Pfeilrichtung c, d der Abb. 5 abgehoben wird, sondern daß der Schwinghebel 5 nur leer um seinen Drehpunkt schwingt, weil jeder der Nocken 12, 13 getrennt auf ihn wirkt.
Die Nockenscheiben 12, 13 bestehen aus einem Stück: mit Nockenscheiben 26, 27 (Abb. 2 und 4), von denen der mit Nockenscheibe 12 verbundene Nocken 26 das Einlaßventil 2 mittels eines Schwinghebels 28 und der mit Nockenscheibe 13 verbundene Nocken 27 das Auspuffventil 3 mittels eines Schwinghebels 29 betätigt. Bei der veranschaulichten Anordnung fällt das Ende einer Schwingung beider Nockenscheiben 26, 27 mit der zeitlichen Mitte der Öffnungsdauer des Einlaß- bzw. Auspuffventils zusammen, und jeder der Nocken 26 oder 27 ist dazu eingerichtet, zu diesem Zeitpunkt den größten Hub seines Ventils zu bewirken. In der Zeichnung ist der Zylinder mit je zwei Einlaß- und Auspuffventilen dargestellt, von denen jedes Paar mittels der Schwinghebel 28 bzw. 29 betätigt wird. Die Nockenscheiben 26, 27 brauchen nicht aus einem Stück mit den zugehörigen Nockenscheiben 12, 13 zu bestehen, sondern können gesondert hergestellt und betrieblich in der erforderlichen Versetzung mit den an zweiter Stelle genannten Nockenscheiben verbunden sein. Wenn gewünscht, können die Nockenscheiben 26, 27 auch von einem anderen Getriebe als demjenigen betätigt werden, das die Nocken 12" 13 treibt. Auch ' die Schwingbewegung der Nockenscheiben 12, 13 und 26,27 kann von Nockenscheiben statt Exzenterscheiben, wie 22, 23, abgeleitet werden.
Bei der Betätigung des Brennstoffventils durch die Nockenscheiben 12, 13 gelangt der locken 12 zuerst in die betriebliche Verbindung mit seiner Rolle 14 und seinem Schuh 6, so daß, sobald der Nocken 13 in seine Betriebsstellung tritt, um die Rolle 14 und den Schuh 6 anzuheben, das Ventil 4 geöffnet wird. Der Zeitpunkt, zu dein der Nocken 13 auf seine Rolle wirkt, bestimmt den Öffnungsbeginn des Ventils 4 und daher die Zündeinstellung des zugehörigen Maschinenzylinders. Daher bestimmt die Bewegung der Rolle 14 um die Achse der Zeiteinstellungswelle 8 in einem oder anderem Sinn die genannte Einstellung für den zugehörigen Zylinder. Nachdem der Nocken 13 in seine Betriebsstellung zum Anheben des Ventils 4 gelangt ist, hängt der Zeitraum, während dessen das Ventil 4 offen bleibt, vom Übergreifen der Nocken 12 und 13, d. h. vom Zeitraum ab, während dessen sie gleichzeitig an ihren Rollen 14 vorbeigehen und der im dargestellten Beispiel durch die Länge der wirksamen Fläche des Nockens 12 bestimmt wird, die noch an ihrer Rolle 14 vorbeiläuft, ehe das benachbarte Ende des Schwinghebels 5 sich senken und den Schluß des Ventils 4 durch die Ventilfeder 4a bewirken kann. Daher wird die längste Öffnungsdauer des Ventils 4 dann erzielt, wenn im Augenblick, wo gerade der Nocken 12 in seine Betriebsstellung eintritt, und die kürzeste Öffnungsdauer, wenn der Nocken 12 seine Betriebsstellung fast unmittelbar nach dem Zeitpunkt verläßt, wo der Nocken in seine Betriebsstellung zur Eröffnung des Ventils eingetreten ist. Die Zeitdauer, während der das Ventil 4 offen bleibt, ist daher dadurch einzustellen, däß die zum Nocken 12 gehörige Rolle 4. um die Achse der Eröffnungswelle 7 in einem oder anderem Sinn in der noch zu beschreibenden Weise ,gedreht wird.
Es geht auch aus der vorstehenden Beschreibung hervor, daß bei einer Änderung der Einstellung des Eröffnungsbeginns des Ventils 4 mittels einer Bewegung der zur Nockenscheibe 13 gehörigen Rolle 14 auch eine gleichartige Verstellung der zur Nockenscheibe 12 gehörigen Rolle 14 dazu erforderlich ist, daß die Dauer der Öffnung des Ventil!, 4 nicht durch eine Verstellung des Eröffnungsbeginns verändert wird, was durch die Kupplung der Wellen 7 und 8 miteinander durch die Schraubenräder i o, i i erzielt wird.
Die relativen Stellungen der Nockenscheiben 12, 13 während eines Arbeitsspiels der Maschine sind deutlich in den Abb. 13 bis 16 veranschaulicht, die zeigen, in welcher Weise die gegenseitige Einstellung der genannten Nockenscheiben verhindert, daß diese während ihrer Rückkehrbewegung das Brennstoffventil öffnen.
Abb. 13 zeigt die Nockenscheiben 12, 13 etwa in der Stellung der Abb. 1, wo sie beide gemeinsam auf den Schwinghebel 5 wirken und wo das Brennstoffventil 4 von seinem Sitz abgehoben ist, so daß die Einspritzung des Brennstoffs in den Zylinder der Kraftmaschine erfolgt; die Nockenscheiben 12, 13 sind während ihrer Bewegung im Sinne der Pfeile c, d, dargestellt. In Abb. 14 ist die Nockenscheibe 12 in ihrer innersten oder Endstellung im Sinne des Uhrzeigers, so daß das Brennstoffventil 4 geschlossen ist, während die Nockenscheibe 13 noch nicht ihre innerste oder Endstellung gegen den Sinn des Uhrzeigers erreicht hat. In Abb. 15 befindet sich die Nockenscheibe auf ihrer Rückkehr oder Bewegung gegen den Sinn des Uhrzeigers, bei der sie das benachbarte Ende des Schwinghebels 5 anhebt; dagegen hat die Nockenscheibe 13 erst ihre innerste oder Endstellung gegen den Sinn des Uhrzeigers erreicht und ist außer Eingriff mit ihrer Rolle 14, so daß das Ventil ,4 geschlossen bleibt, während der Nocken 12 an seiner Rolle 14 vorbeigeht. Während dieses Teils der Bewegung öffnet der Nocken 27 (in Abb. 15 nicht dargestellt) das Auspuffventil, das bei der abgebildeten Stellung der Teile die Mitte seiner Öffnungszeit erreicht hat. In Abb. 16 ist die Nockenscheibe 12 in ihrer äußersten oder Endlage gegen den Sinn des Uhrzeigers, während der Nocken eine Stellung seiner Bewegung nach außen oder im Sinne des Uhrzeigers einnimmt, bei der er gerade an seiner Rolle 14 vorbeigegangen ist, ohne daß der Nocken 12 gleichzeitig dasselbe getan hat, so daß das Brennstoffventil 4 geschlossen bleibt; diese Stellung des Nockens 12 entspricht der Mitte der Öffnungsdauer des Einlaßventils unter der Wirkung des Nockens 26 (in Abb. 16 nicht dargestellt). Es ist zu bemerken, daß die Nocken 12 und 13 dazu eingerichtet sind, auf den@Schwinghebel während des schnelleren Teils ihrer Schwingbewegung zu wirken und damit eine genaue Steuerung des Brennstoffventils sehr bequem zu sichern. Dagegen werden die Nocken 26 und 27 zwecks Betätigung des Einlaß- und Auspuffventils am Ende der Schwingbewegung der früher genannten Nocken zur Wirkung gebracht, die sich dann verhältnismäßig langsam bewegen und ein Mindestmaß von Abnutzung an Nocken und Rollen herbeiführen.

Ehe die verschiedenen Getriebe beschrieben werden, die dazu dienen, die Rollen 14 um die Mittellinien der Wellen 7 und 8 zwecks Änderung der Einstellung des Eröffnungsbeginns und der Öffnungsdauer des Brennstoffventils 4 zu verstellen, sei auf Abb. 14 hingewiesen und auf die nachstehende Zählentafel, die die verschiedenen Stellungen zeigt, die die Rollen 14 im Verhältnis zueinander bei verschiedenem Öffnungsbeginn und verschiedener Öffnungsdauer des Ventils 4 einnehmen. In Abb. 17 sind die Nocken 12, 13 in den Stellungen dargestellt, bei denen sich das Brennstoffventil unmittelbar vor der Öffnung auf dem oberen Totpunkt des Verdichtungshubs und für die größte mögliche Öffnungsdauer befindet, wobei die Rollen 14 die Stellungen Al und A einnehmen. Jede nachfolgende Stellung für verschiedenen Beginn und Dauer der Eröffnung bedeutet eine Winkelbewegung der Kurbelwelle der Kraftmaschine um 2o°.

Zeitpunkt der Eröffnung

Oberer Totpunkt 200 400

vor dem oberen Totpunkt vor dem oberen Totpunkt

Rollen- Öffnungs- Rollen- öffnungs- Rollen- Öffnungs-

stellung lauer stellung lauer stellung dauen

A A1 8ö° B Bi 8o° C Cl 80^

A B1 6o° B C, 6o° C Dl 6o°

A Cl 400 . B Dl 400 C El 400

A Dl 20° B EI 2o° C F 1 20°

A Ei o° B Fi o° C Gl o°

Bei der vorbeschriebenen Ausbildung des Nockengetriebes für das Brennstoffventil kann die Öffnungsdauer des Ventils innerhalb eines Winkelbereichs der Kurbelwelle der Kraftmaschine von einem Höchstwert zu So' bis zu einem Mindestwert zu 3° bewirkt werden, so daß sich eine Mindestöffnungsdauer ergibt, die viel kleiner ist, als je bisher erzielt werden konnte, insofern als sie bisher gewöhnlich 15 bis 2o° der Kurbelwellendrehung betrug. Die größte Öffnungsdauer kann, wie ersichtlich, durch eine entsprechende Verlängerung der wirksamen Fläche des Eröffnungsnockens 12 und des Zeiteinstellungsnockens 13 vergrößert werden, wobei die erforderliche Zeitdauer der gemeinsamen Wirkung der Nocken erzielt wird.

In den Abb. 5, 6 und 7 ist eine Anordnung veranschaulicht, bei der der Eröffnungsbeginn des Ventils 4 durch einen Regler bekannter Art gesteuert wird, der bei 3o angedeutet und mit der Zeiteinstellungswelle 8 durch einen Lenker 31, einen zweiarmigen Hebel 32, 33, einen Lenker 34 und einen Arm 35 betrieblich verbunden ist, der an der Welle 8 sitzt. Wenn die Drehzahl der Kraftmaschine steigt, dreht der Regler selbsttätig die Welle 8 im Sinne des Pfeiles e (Abb. 5), so daß die Rolle 14 des Zeiteinstellungsnockens 13 im Sinne des Uhrzeigers nach Abb. i verstellt und von der voreilenden Kante des Nockens 13 während der wirksamen Bewegung desselben früher im Arbeitsspiel der Kraftmaschine getroffen wird und somit den Zeitpunkt der Eröffnung des Brennstoffventils vorverlegt. Diese Einstellung bewirkt auch die Verstellung der Rolle 14 für den Nocken 12 gegen den Sinn des Uhrzeigers mittels der Zahnräder io, i i, wie bereits beschrieben, so daß die Dauer der Öffnung des Ventils unverändert bleibt. Andererseits kann auch die Vorverlegung der Eröffnung des Ventils von Hand mittels eines mit der Zeiteinstellungswelle 8 betrieblich verbundenen Getriebeteils erfolgen, der die Drehung der genannten Welle in beiden Richtungen ermöglicht.
Die Dauer, während der das Ventil 4 offengehalten wird, kann mittels eines Hebels 36 eingestellt werden, der auf einer drehbar gelagerten Spindel 37 sitzt und betrieblich mit einem Beschleunigerfußhebel oder ähnlicher Steuereinrichtung für die Kraftmaschine verbunden ist. Die Spindel 37 trägt einen aufgekeilten Zahnbogen 38, der in ringsherum gehende Zähne 39 einer -zahnstangenartigen Verlängerung des Schraubenzahnrades io greift. Die Schwingbewegungen des Hebels 36 bewirken somit eine hin und her gehende Bewegung des Zahnrades io, wobei die ringsherum gehenden Zähne 39 eine Drehung des Zahnrades io und der Zahnstange 39 in bezug auf den Zahnbogen 38 gestatten, sowohl bei der Einstellung des Zahnrades io allein, wenn es sich in axialer Richtung zur Einstellung der Dauer der Öffnung des Brennstoffventils durch seine eigene Drehbewegung relativ zum Zahnrad ii bewegt (Abb. 5), als auch bei der gemeinsamen Drehung mit Welle 8 und Zahnrad i i bei der Einstellung des Eröffnungsbeginns des Brennstoffventils.
Damit die Langsamlaufstellung der Zeiteinstellungswelle 8 verändert werden kann, wird die äußerste Langsamlaufstellung des Hebels 36 (Abb. 8) durch einen Nocken 36a auf einem drehbaren Hebel 36b begrenzt, der im Falle eines Fahrzeugmotors vom Spritzbrett des Fahrzeuges aus verstellt werden kann.
Die in einen mit vorgeschalteter Hoch= druckleitung arbeitenden Motorzylinder eingespritzte Brennstoffmenge hängt lediglich vom Druck des Brennstoffs in der Zufuhrleitung und der Zeitdauer der Öffnung des Brennstoffventils ab, die nicht nur durch die Einstellung der Rolle 14 des Zeiteinstellungsnockens 12, sondern auch durch die Umdrehungsgeschwindigkeit der Kraftmaschine bestimmt wird; daher ist die Betätigung des Beschleunigungsfußhebels oder eines anderen Steuerungsmittels für die Öffnungsdauer des Brennstoffventils zur Erzielung der normalen Höchstdauer der Brennstoffeinspritzung bei Langsamlauf der Kraftmaschine unzweckmäßig, weil hierbei offenbar eine zu große Brennstoffmenge eingespritzt wird. Damit dieser Mangel beseitigt wird, ist die Steuerungsvorrichtung nach Abb. 9 bis 12 vorgesehen, bei der ein Regler dazu dient, das Maß zu bestimmen, um das die Öffnungsdauer der Brennstoffeinspritzventile durch den Beschleunigerfußhebet oder einen anderen Geschwindigkeitsregler für irgendeine besondere Motorgeschwindigkeit verlängert werden kann. Der Grundgedanke dieser Anordnung besteht darin, daß während des Langsamlaufs der Kraftmaschine der Regler dahin wirkt, das Maß der Längsbewegung des Schraubenrades io für irgendeine gegebene Bewegung des Beschleunigerfußhebels oder einer ähnlichen Einrichtung zu vermindern. Abgesehen von dieser Verbindung zwischen dem Regler und der nachstehend beschriebenen Einstellung der Öffnungsdauer ist die in Abb. 9 und io dargestellte Ausbildung der in Abb. 5 bis 7 veranschaulichten ähnlich, wobei die Zeiteinstellungswelle 8 der Beeinflussung durch den Regler 30 unterliegt und der Beschleuniger betrieblich mit dem Zahnrad- io der Eröffnungswelle 7 verbunden ist. Die verschiedenen Teile in Abb. 9 bis 12 sind, soweit möglich, mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet wie in Abb. 5 bis 7.
In den Abb. 9 bis 12 zeigt die Spindel 37 des Beschleunigerhebels 36 einen aufgekeilten Arm 40, der durch einen Lenker 41 mit einem Ende einer Zahnstange 42 verbunden ist, die in einem hohlen Arm 43 v erschieblich gelagert ist, der wieder eine Verlängerung des in die beschriebene Ringzahnstange 39 eingreifenden Zahnbogens 38 bildet. Wenn die Zahnstange 42 sich in der Stellung befindet, bei der diejenige des Lenkers 41 der Abb. io entspricht, bewirken die Schwingungen der Spindel 37 mittels des Hebels 36 die kleinsten Ausschläge des Arms 43 und des Zahnbogens 38, während bei der Stellung der Zahnstange 42 und des Lenkers 41 nach Abb. i i diese Schwingungen der Spindel 37 die größten Ausschläge des Bogens 38 herbeiführen.
Die Welle 44 des Bogens 38 besitzt eine Bohrung 45, in die das Ende der Zahnstange 46 hineinreicht. Die Zahnstange 46 ist in einer Führung 47 verschieblich, die auf dem :Maschinengestell sitzt, und die Zähne der Zahnstange stehen im Eingriff mit den Zähnen der Zahnstange 42, wobei die Zähne beider Zahnstangen mit der Achse der zugehörigen Zahnstangen einen Winkel von 45° bilden, wie Abb. 12 schematisch zeigt, so daß eine Bewegung der Zahnstange 46 in der Richtung des Pfeiles f eine Bewegung der Zahnstange 42 nach außen in der Richtung des Pfeiles g der Abb. io verursacht. Normalerweise nehmen die beiden Zahnstangen die in Abb.9, io und 12 dargestellten Stellungen ein.
Die Zahnstange 46 trägt an ihrem äußeren Ende eine Reihe ringsum gehender Zähne 48, die in diejenigen eines Zahnbogens 49 eingreifen, der auf der Zeiteinstellungswelle 8 aufgekeilt ist. Daher bewegt bei der dargestellten Anordnung, wenn die Kraftmaschine schneller läuft und der Regler 3o den Zeitpunkt der Eröffnung des Brennstoffventils durch Drehung der Zeiteinstellungswelle 8 in der Richtung des Uhrzeigers vorverlegt, der Zahnbogen 49 die Zahnstange 46 in der Richtung des Pfeiles f, wodurch die Zahnstange 42 in der Richtung des Pfeiles g verschoben wird und der Lenker 41 eine allmählich vergrößerte Winkelbewegung des Zahnbogens 38 in bezug auf die Drehung des Hebels 36 mit dem Ergebnis bewirkt, daß, wie vorstehend beschrieben, die Drehzahl der Kraftmaschine zunimmt.
Die Erfindung schafft demnach ein Steuerungsgetriebe für eine Verbrennungskraftmaschine, bei dem die Öffnungsdauer eines Ventils während eines Umdrehungswinkels der Kurbelwelle der Kraftmaschine aufrechterhalten werden kann, der viel kleiner ist, als es bisher möglich war, und bei dem das Getriebe besonders keinen Veränderungen des Abstandes der verschiedenen Getriebeglieder infolge Beanspruchung oder Abnutzung dieser Glieder selbst, keinen Veränderungen der gegenseitigen Einstellung oder der Einstellung der verschiedenen Glieder unterworfen ist, wie sie durch Ausdehnung oder Zusammenziehung der Getriebeteile bei Wärmeschwankungen und infolge der verhältnismäßig dichten und gedrängten Anordnung der wirksamen Elemente entstehen könnten. Überdies können kleine Unstimmigkeiten bei der Herstellung des Steuerungsgetriebes leicht beim Zusammenbau der verschiedenen Teile ausgeglichen werden; beispielsweise können die Bunde 16 in bezug auf die Wellen y und 8 vor dem Rufkeilen verstellt werden, um alle kleinen Unregelmäßigkeiten zwischen den verschiedenen Nocken 12, 13 und ihren Einstellungen zu beseitigen, wie sie sich aus ihrem betrieblichen Zusammenhang mit den Exzenterscheiben 22, 23 ergeben. Auch kann bei der Anwendung der Erfindung auf ein Brennstoffeinspritzventil eines Dieselmotors der Eröffnungsib@eg@nn das Ventils geändert werden, ohne daß dadurch die Öffnungsdauer des Ventils beeinflußt wird, wobei Veränderungen des Eröffnungsbeginnsselbsttätig in der Steuerung der Öffnungsdauer ausgeglichen werden, so daß die Öffnungsdauer unverändert für jede einzelne Einstellung des Eröffnungsbeginns erhalten bleibt. Außerdem bewirkt die Erfindung eine selbsttätige Verhinderung der Einspritzung einer übermäßigen Brennstoffmenge für den Fall, daß die Kraftmaschine verhältnismäßig langsam läuft.
Es versteht sich, daß die Erfindung auch auf Zweitaktkraftmaschinen mit Verdichtungszündung wie auch auf Viertaktkraftmaschinen, wie vorstehend beschrieben, anwendbar sein soll, wobei die erforderlichen Abänderungen in der Betätigungsgeschwindigkeit der Nocken getroffen werden können, damit ihre Wirkung mit dem Arbeitsspiel der Kraftmaschine in zeitlichen Einklang gebracht wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Steuerungsgetriebe für Ventile von Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere von Kraftmaschinen mit Verdichtungszündung, bei denen der Kraftstoff unter einem während des Betriebes gleichbleibenden Druck eingespritzt wird, bestehend aus einem Paar gemeinsam betätigter Nockenscheiben, welche das Ventil in der Weise steuern, daß die eine von ihnen die Bewegung einleitet, während die andere sie beendet, gekennzeichnet durch die Verwendung schwingender Nockenscheiben (I2, 13), die gegeneinander derart angeordnet sind, daß die Zeitabschnitte, während welcher sie die Punkte (14) passieren, an denen sie die Betätigung des Ventils (4) bewirken, bei der schwingenden Bewegung der Nockenscheiben in der einen Richtung einander überschneiden, während die Nockenscheiben den genannten Punkt in ihrer Rückwärtsbewegung zu verschiedenen Zeitpunkten passieren und dadurch das Ventil während der genannten Rückwärtsbewegung nicht betätigen.
2. Steuerungsgetriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jede Nockenscheibe des Paares (12 oder 13) durch eine Nockenscheibe oder Exzenterscheibe (22, 23) betätigt wird, welche (22, 23) die gegenseitige Lage der erstgenannten schwingenden Nockenscheiben (12, 13) bestimmen, im Drehsinn gegeneinander verschoben sind und vorzugsweise zwangsläufig kreisen.
3. Steuerungsgetriebe nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenscheiben (12, 13) das Ventil (4) während des vergleichsweise schnelleren Teils ihrer Schwingbewegung betätigen. Steuerungsgetriebe nach Anspruch i oder 2 oder 3, in welchem die steuernden Nockenscheiben des Ventils an getrennten Angriffspunkten eines von dem Ventilschaft getragenen doppelarmigen Schwinghebels angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwinghebel (5) ein Paar nach unten gebogener Schuhe (6) besitzt, welche konzentrisch mit den betreffenden Nockenscheiben (12, 13) ausgebildet und mit letztgenannten durch eine Rolle (14) betrieblich verbunden sind, welch letztere einen geringeren Durchmesser hat als die Nockenscheiben (12, 13). 5. Steuerungsgetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche i bis 4, in welchem jede schwingende Nockenscheibe mit einer wirksamen, konzentrisch zu ihrer Schwingachse ausgebildeten Fläche (Hocke) versehen ist, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der genannten Fläche (Hocke 12 oder 13), daß sie während der Bewegung der Nockenscheibe in jeder der beiden Schwingrichtungen vollständig am Punkt (14) ihrer wirksamen Betätigung vorbeigleitet. 6. Steuerungsgetriebe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (14) jeder Nockenscheibe (12, 13) um die Schwingachse der Nockenscheibe verstellbar angeordnet ist, um die relative Stellung des Winkels, auf dem die Rolle und der Schuh (6) des Schwinghebels (5) während einer Schwingung der Nocken-Scheibe betätigt werden, verändern zu können. Steuerungsgetriebe nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine derartige Verstellbarkeit der Rollen (14) um die Achsen der Nockenscheiben (12, 13), daß der Öffnungsbeginn des Ventils (4) in einem Spiel der Maschine geändert werden kann, ohne daß hierbei die Eröffnungsdauer geändert wird. B. Steuerungsgetriebe nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (14) jeder der beiden Nockenscheiben von einem um die Schwingachse der zugehörigen Nockenscheibe verdrehbaren, mit der Achse gekoppelten Bund (16) getragen wird und daß diese beiden Bunde (16) mit Hilfe von Schraubenrädern (To, il) so ineinandergreifen, daß die Drehung eines Bundes zur Vor- oder Zurückverlegung des Eröffnungsbeginns des Ventils durch eine der genannten Nockenscheiben selbsttätig die Stellung des Bundes und der Rolle der anderen Nockenscheibe, die die Öffnung des Ventils beendet, derart berichtigt, daß die durch einen bestimmten Drehungswinkel der Kurbelwelle der Kraftmaschine bestimmte Eröffnungsdauer nicht von der genannten Vor- oder Zurückverlegung des Eröffnungsbeginns beeinflußt wird. g. Steuerungsgetriebe nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine derartige Verstellbarkeit der Rollen (i4) um die Achsen ihrer N ockenscheiben, daß die Eröffnungsdauer des Brennstoffventils geändert werden kann, ohne daß hierbei der Eröffnungsbeginn des genannten Ventils in Mitleidenschaft gezogen wird. iö. Steuerungsgetriebe nach Anspruch 8 und g, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Kupplung der die Rollen aufnehmenden Bunde dienenden Zahnräder (io und ii) mit Schraubenzähnen versehen sind und daß das Zahnrad (i o) für den Bund, der die -Rolle der Nockenscheibe (12) zur Beendigung der Ventilöffnung aufnimmt, in bezug auf das andere Zahnrad (ii) verschiebbar angeordnet ist, so daß eine axiale Bewegung des verschiebbaren Zahnrads (io) eine Drehung desselben und eine Verstellung des zugehörigen, um die Achse der Nockenscheibe (i o) angeordneten Bundes und der Rolle (i4) unabhängig vom anderen Zahnrad und Bund bewirkt, wodurch die gleichzeitige Einwirkung der Nockenscheiben (i2, 13) auf den Schwinghebel (5) von etwa Null bis zu einem Höchstwert geändert werden kann, um die Eröffnungsdauer des Ventils einstellen zu können. i i. Steuerungsgetriebe für Einspritzventile von Verbrennungskraftmaschinen nach Anspruch io, dadurch gekennzeichnet, daß das axial verschiebbare Zahnrad (io) mit einer axialen Verlängerung (39) versehen ist, die ringsum gehende Zahnstangenzähne aufweist, welche im Eingriff mit einem verzahnten Bogen stehen, der betrieblich mit einem Beschleunigerfußhebel oder einer ähnlichen Steuereinrichtung verbunden ist. 12. Steuerungsgetriebe nach Anspruch 8 oder g oder io oder ii, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichartigen drehbaren Bunde (i6) der Brennstoffeinspritzventile einer in einer Reihe stehenden Anzahl von Zylindern auf einer drehbaren Welle (7 oder 8) sitzen, die über alle Zylinder reicht, so daß die genannten Bunde sich übereinstimmend drehen. 13. Steuerungsgetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche 8 bis 1.2, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare Bund (i6) zur Bewegung der Rolle (i4) der Nockenscheibe (i3), die den Eröffnungsbeginn des Ventils (4) bestimmt, betrieblich mit einem von der Kraftmaschine getriebenen Regler (30) derart verbunden ist, daß der Eröffnungsbeginn des Ventils selbsttätig in übereinstimmung mit der -Drehzahl der Kraftmaschine verlegt wird. 14. Steuerungsgetriebe nach Anspruch i i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Kupplung (4i, 42) zwischen dem Schraubenrad (io) und dem Beschleunigerfußhebel oder einer gleichartigen Steuereinrichtung verstellbar angeordnet ist, um die durch den Fußhebel o. dgl. bestimmte Öffnungsdauer des Ventils verändern zu können. 15. Steuerungsgetriebe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der Kupplung (4i, 42) die Hebelübersetzung des Beschleunigerfußhebels ändert. 16. Steuerungsgetriebe nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Zwecke der Vorverstellung der Eröffnungszeit vorgenommene Einstellung der Kupplung (4i, 42) selbsttätig durch einen Regler, beispielsweise den Regler (30), erfolgt, wobei die durch den Fußhebel gesteuerte Eröffnungsdauer des Brennstoffventils bei einer niedrigeren Drehzahl der Maschine vermindert, und bei höherer Drehzahl selbsttätig. erhöht wird. 17. Steuerungsgetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche i bis 16 zur Betätigung des Brennstoffeinspritzventils oder -ventile der Zylinder einer Kraftmaschine mit Verdichtungszündung, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenscheiben (26, 27), die zu den Einlaß- und Auspuffventilen gehören, mit den Nockenscheiben (i2, 13) für das Brennstoffventil gekuppelt sind, und zwar in einem solchen Winkel zu den Nockenscheiben (i2, i3), daß sie wirksam werden, wenn sich die schwingenden Nockenscheiben (i2, 13) in der Nähe ihrer Umkehrpunkte befinden.