DE605613C - Regelung fuer Einspritzbrennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Dieselmaschinen mit gleichzeitiger Beeinflussung des Einspritzventils und der Brennstoffpumpe! durch .ein gemeinsames Regelungsorgan.
Es ist bei Maschinen der hier in Frage kommenden Art schon bekannt, zwecks Bestimmung der Leistung oder der Drehzahl die Menge des einzuspritzenden Brennstoffes, die Dauer der Brennstoffeinspritzung sowie auch den Druck für die Einspritzung des Brennstoffes zu regeln. Daß eine Regelung solcher Maschinen mit gleichzeitiger Beeinflussung des Einspritzventils und der Brennstoffpumpe durch ein gemeinsames Regelungsorgan Voraussetzung für den Erfindungs-. gegenstand ist, ist bereits gesagt worden.

Indes genügt eine solche Regelung praktisch.

nicht immer und vor allen Dingen nicht bei Maschinen, deren Belastung sich, wesentlich.

ao verändern kann. Um die Leistung der Maschine von Fall zu FaE der Größe der jeweiligen Belastung leicht und bequem anpassen zu können und auch um vorübergehend, beispielsweise beim Anlassen der Maschine, Brennstoff in größeren Mengen als sonst zur Einspritzung bringen zu können, genügt, wie gesagt, eine Steuerung des Einspritzventils und der Brennstoffpumpe allein nur mittels eines gemeinsamen Regelungsorgans' nicht.

Hiernach liegt nun das Neue der Erfindung darin, daß außer dem selbsttätig wirkenden gemeinsamen Regelungsorgan für Einspritzventil und Pumpe Mittel vorgesehen sind, welche die Bewegung des Einspritzventils und die Förderung der Pumpe nicht nur unabhängig voneinander, sondern auch unabhängig von der Stellung des dem Einspritzventil und der Pumpe gemeinsamen selbsttätigen Reglers während des Betriebes von Hand zu verändern gestatten.

Im folgenden soll nun die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Die Zeichnungen stellen eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar, und zwar in

Fig. ι eine Dieselmaschine mit Regelung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine im Gestänge 43 vorgesehene nachgiebige Kupplung,

Fig. 3 im Schnitt und in vergrößertem Maßstabe einen Teil der Einrichtung zur Regelung des Einspritzventils,

Fig. 4 im Schnitt und in vergrößertem Maßstäbe die Brennstoffpumpe und einen Teil der Einrichtung zur Regelung dieser Pumpe,

Fig. 5 den Regler, ebenfalls im Schnitt und in vergrößertem Maßstabe,

Fig. 6 einen Schnitt ungefähr nach Linie 6-6 der Fig. 1.

In Fig. ι bezeichnet A den Zylinder einer Dieselmaschine, B den Zylinderkopf, C das Einspritzventil, D die Brennstoffpumpe, E die Steuerwelle zur Steuerung der Einlaß- und

Auslaßventile und F einen Regler, der von der Steuerwelle angetrieben wird und in seiner Wirkung im folgenden noch des näheren beschrieben werden.soll.

Das Einspritzventil C (Fig. 3) enthält eine Ventilnadel 4, die oben durch eine Stopfbuchse 5 geführt und mit einer Schulter 6 versehen ist, unter welche sich ein Keil 7 schiebt. Gegen diesen Keil ist ein Zwischenhebel 8 gesetzt, der von dem Einlaßnocken ι ο vermittels eines Hebels 9 gesteuert wird. Die Zylinderleistung richtet sich nach der Menge des eingespritzten Brennstoffes. Da nun Maschinen der hier in Frage kommenden Art veränderlichen Belastungen unterworfen sind, müssen Mittel gegeben sein, welche die Öffnungsdauer des Einspritzventüs zu regeln gestatten. Diesem Zwecke dient der Keil 7, der längs verschiebbar ist und durch solche Ver-Schiebung den Hub bzw. die Öffnungsdauer des Ventils bestimmt.

In der Praxis wurde gefunden, daß es nicht nur notwendig ist, die Menge des eingespritzten Brennstoffes und die Menge des dem Einspritzventil zugeführten Brennstoffes, sondern auch den Druck des Brennstoffes zu regeln. Das im vorliegenden Falle verwendete Mittel ist mit der schon eingangs erwähnten Pumpe D gegeben, die eine veränderliche Förderung besitzt. Zur Pumpe (Fig. 4) gehört der Körper 11 mit einem zylindrischen Innenraum 12. Das obere Ende des Zylinders trägt eine Stopfbuchse 13, durch, die ein Tauchkolben 14 hindurchgeht, der bei 15 einer zu einem Exzenter 17 gehörigen Exzenterstange 16 ,angelenkt ist. Der Brennstoff (z. B. Öl) wird von der Pumpe über die Leitung 18 angesaugt und über eine Leitung 19 dem Einspritzventil C zugeführt (Fig. 3). Mit 21 ist das Einlaßventil und mit 22 das Auslaßventil der Brennstoffpumpe bezeichnet.

Zwischen den Ventilen befindet sich eine Kammer 23, die mit dem Zylinderraum 12 durch einen Kanal 24 verbunden ist. Da nun das Einlaßventil 21 sowohl durch die Saugwirkung der Pumpe als auch mit mechanischen Mitteln von seinem Sitz abgehoben wird, kann bei der Rückbewegung des Tauchkolbens 14 das Öl teilweise über das Einlaßventil wieder zurücktreten und teilweise seinen . Weg über das Auslaßventil 22 nehmen. In welcher Menge Brennstoff bzw. Öl tatsächlich gefördert wird, hängt in den einzelnein Fällen vom Zeitpunkt der mechanischen Schließung des Einlaßventils 21 ab. Die mechanische Steuerung des Einlaßventils erfolgt mit Hilfe einer Stange 25, die durch einen Lenker 27 mit einem Hebel 28 verbunden ist. Hebel 28 ist auf einem auf einer Reglerwelle 30 befestigten Exzenter 29 schwingbar gelagert. Das freie Ende des Schwinghebels 28 ist vermittels einer Stange 31 dem Tauchkolben 14 angeschlossen (bei 32 in Fig. 1). Die Aufundabbewegung des Tauchkolbens 14 wird also durch die Stange 31 in eine schwingende Bewegung des Hebels 28 umgesetzt. Durch Regelung der Stellung des Schwinghebels 28 kann der Zeitpunkt der Schließung des Einlaßventils 21 genau bestimmt werden. Soll während des Abwärtsganges des Tauchkolbens 14 die Schließung des Einlaßventils 14 verzögert werden, so ist es nur notwendig, die Welle 30 und mit ihr das Exzenter 29 in der Richtung des Pfeiles α zu drehen (s. Fig. 4). Durch diese Drehung der Welle 30 und des Exzenters 29 werden der Schwinghebel 28 und die Stange 25 nach oben verstellt. Es ist demgemäß möglich, durch mehr oder weniger weites Hochstellen der ebenerwähnten Teile die Schließung des Einlaßventils nach. Belieben zu verzögern.

Zwecks Regelung der Schließung des Einlaßventils sind zwei Mittel gegeben, deren eines 'ein Handhebel 33 ist, der mit seinem einen Ende 33¹ auf der Welle 30 und in einem ortsfesten Haltering 3 o⁸ exzentrisch und frei drehbar gelagert ist (Fig. 6) und des weiteren gegenüber einem Zahnsegment 34 verstellbar ist, derart, daß mit Eingriff einer Federklinke 35 in das Zahnsegment 34 eine Feststellung in jeder gewünschten Einstellung geschehen kann. Indem der Hebel 33 von Hand verstellt wird, kann der Welle 30, dem Exzenter 29 und der Stange 25 jede gewünschte Einstellung gegeben werden. Das zweite Mittel zur Steuerung des Einlaßventils ist mit" dem Regler F gegeben. Dieser Regler wirkt auf einen Hebel 36, der auf einer Welle 37 befestigt und durch eine Stange 39 mit einem auf dem Ende der Welle 30 festsitzenden Kurbelarm 38 verbunden ist. Eine Bewegung des Hebels 36.bewirkt somit durch Verstellung des Exzenters 29 eine entsprechende Verstellung des Schwinghebels 28 und der Stange 25. Der Hebel 36 dient zugleich auch der Steuerung des Keiles 7. Es erfolgt diese Steuerung über einen Winkelhebel 40 o. dgl., der bei 41 auf dem Zylinderkopf gelagert ist. Das obere Ende des Winkelhebels ist mit dem Keil 7 durch einen Lenker 42 und das untere Ende des Winkelhebels mit dem Hebel 6 durch eine Stange 43 verbunden. Durch den Hebel 36 erfolgen also zwei Regelungen gleichzeitig, nämlich eine automatische Regelung der seitens der Pumpe zu fördernden; Brennstoffmenge und eine automatische Regelung des Einspritzventüs. Der verwendete; Regler ist von besonderer Bedeutung noch insofern, als er nicht nur dazu dient, das Einspritzventil und die Menge des demselben zugeführten Brennstoffes automatisch zu regulieren, sondern auch dazu, diese automatische

Regelung in bezug auf die Tourenzahl in weiteren Grenzen zu ermöglichen.

Der Regler/⁷ enthält in einem mehrteiligen Gehäuse 45, 46 eine Welle 47 mit einem Querhaupt 48, an dessen Enden die Schwungkugeln 51 mit Winkelhebeln 50 aufgehängt sind. Die inneren Enden der Winkelhebel liegen mit ihren Rollen 53 auf dem Kranz 54 einer auf der Welle verschiebbaren Büchse 55.

Die Verschiebungen der Büchse werden durch einen Hebelarm 56 auf die Welle 37 und durch den Hebel 36 auf das Exzenter 29 übertragen. Der Auswärtsbewegung der Schwungkugeln und der Abwärtsbewegung der Büchse 55 ist der Widerstand mehrerer Federn 58 und 59 entgegengesetzt. Die unteren Enden der Federn sind abgestützt auf einer Platte 60, die auf der Reglerwelle 47 vertikal verschiebbar ist. Die oberen Enden der Federn 58, 59 Hegen gegen eine Platte 61, die als Stütze für das untere Ende der Büchse 55 dient. Zwischen dem unteren Ende der Büchse und der Platte 61 ist, um die Reibung auf ein Minimum zu setzen, ein Drucklager 62 eingebaut.

Die Platten 60 und 61 sind zusammen mit den Federn 58 und 59 gegen Drehung gesichert, und zwar durch Stangen 63, die durch die Federn 58 und durch die Platten hindurchgezogen sind und deren eine an dem Gehäuse des Reglers festgelegt ist.

Zwecks Veränderung der Spannung der Federn 58, 59 ist auf einer Welle 65 ein gegen die untere Platte 60 liegender Kurbelarm 64 und auf dem äußeren Ende dieser Welle ein Handhebel 66 (Fig. 1) vorgesehen. Der Handhebel 66 ist mit einer Klinke 67 gegenüber dem Zahnsegment 68 feststellbar. Mit diesen Mitteln kann die Stellung des Hebels 66 und des Kurbelarmes 64, also auch die Spannung der Federn 58, 59, je nach Bedarf bestimmt und fest eingestellt werden. Wird z. B. verlangt, die Maschine langsam oder im Leerlauf arbeiten zu lassen, so wäre der Handhebel gegenüber dem Zahnsegment 68 in seine tiefste Stellung umzulegen, um die Spannung der Federn 58, 59 entsprechend zu mindern. Der der Auswärtsbewegung bzw. der Zentrifugalkraft der Schwungkugeln. 46 'entgegenstehende Widerstand wird so jedenfalls auf ein Minimum gesetzt, so daß die Drehzahl der Maschine, wie gewünscht, niedrig gehalten wird, da die Schwungkugein sofort auswärts · gehen, sobald eine im voraus bestimmte Geschwindigkeit überschritten wird. Die Auswärtsbewegung der Schwungkugeln überträgt sich auf die Büchse 55 und dann weiter über die Welle 2,7 auf den Hebel 36. Dadurch werden die Brennstoffpumpe und das Einspritzventil so gesteuert, daß letzteres seinen kürzesten Hub und die Pumpe ihre kleinste Förderung erhält.

Wenn anderseits die Höchstgeschwindigkeit verlangt wird, ist der Handhebel 66 in seine in Fig. 1 dargestellte höchste Stellung zu legen. Mit dieser Umlegung des Hebels werden die Federn 58, 59 unter maximale Spannung gesetzt, d. h. die Schwungkugeln, des Reglers werden jetzt so stark belastet, daß ihre Bewegung nach außen erst bei einer; bestimmten Höchstgeschwindigkeit erfolgen, wird. Es kann auch jede in den Grenzen zwischen niedrigster und höchster Geschwindigkeit liegende Geschwindigkeit eingestellt werden, indem hierzu einfach der Hebel 66 in irgendeine Zwischenstellung gebracht wird.

Das Ansaugventil der Pumpe und das Einspritzventil werden, wie hieraus hervorgeht, sowohl bei der niedrigsten als auch bei der höchsten und bei allen Zwischengeschwindigkeiten durch den Regler gemeinsam gesteuert. Gerade hierdurch kann die Maschine außergewöhnlich wirksam beherrscht werden. Schon oben wurde gesagt, daß die Menge des durch die Pumpe geförderten Brennstoffes sowohl von Hand als auch automatisch steuerbar ist. Eine solche Vorrichtung ist auch hier im Zusammenhang mit dem Einspritzventil vorgesehen, so daß die Öffnungsdauer dieses Ventils automatisch sowie auch von Hand gesteuert werden kann. Die automatische Steuerung mit Hilfe des Reglers ist bereits schon beschrieben worden. Die Handsteuerung wird angewendet, wenn es gilt, die Maschine anzulassen, da in einem solchen Falle größere Brennstpffmengen erforderlich sind. Die Handsteuerung selbst besteht aus einem Handhebel 70, der bei 71 auf dem Zylinderkopf gelagert und durch eine Stange 72 mit dem Winkelhebel 40 verbunden ist. Das die Verbindung mit dem Winkelhebel eingehende Ende des Lenkers ist mit einem Schlitz 73 versehen, so daß die normale Wirkung des Reglers nicht beeinträchtigt wird. Im Zusammenhang mit der Handsteuerung ist noch ein besonderes Mittel vorgesehen, nämlich eine elastische Kupplung 74 in Stange 43 (s. Fig. 1 und 2). Die Stange 43 ist in zwei Stücke zerlegt. Das obere Stück ist mit Gewinde versehen und mit einer Mutter 7 5 verschraubt, die in das obere Ende der Kupplung· 74 eingepaßt ist. Der untere Teil der Stange 43 ist in der Kupplung 74 verschiebbar geführt und trägt ein Kopfstück 76, zwischen welchem und dem unteren Ende der Kupplung 74 eine Feder 77 eingelegt ist. Wenn also die Maschine angelassen werden soll und eine größere Brennstoffmenge gewünscht wird, ist es nur notwendig, den Handhebel 70 nach unten in der Richtung des Pfeiles b umzulegen (Fig. 1). Die Bewegung des Handhebels überträgt sich durch die Stange 72 auf den Winkelhebel 40, der demzufolge den Keil 7 in eine Stellung

bringt, auf Grund welcher die Öffnungsdauer des Nadelventils vergrößert und dementsprechend eine größere Menge Brennstoff zur Einspritzung gelangen wird. In dem Augenblick, in welchem die Maschine anspringt, wird der Handhebel 70 wieder, in seine normale Stellung zurückgelegt. Es setzt nunmehr die automatische Steuerung ein. Die Federkupplung 74 ermöglicht eine solche einstweilige Vorwärtsbewegung des Winkelhebels 40, da die Kupplung sich relativ zu dem unteren Stück der Stange 43 nach oben bewegen läßt. Wenn der Winkelhebel durch Zurücklegen des Handhebels 70 wieder zurück in seine normale Stellung gebracht ist, kommt das Kopfstück 76 gegen die Mutter 75 zu liegen, und die Stange wird im weiteren dann so wirken können, als ob sie eine durchaus starre wäre.

Die Regelung des Brennstoffdruckes gehört mit zu den wichtigsten Faktoren der Erfindung. Im 'Zusammenhang hiermit wäre zu berücksichtigen, daß maximale Brennstoffmengen bei maximaler Geschwindigkeit und maximalen Belastungen zur Einspritzung ge-Ä5 langen und daß die Menge des eingespritzten Brennstoffes bei reduzierten Belastungen und Geschwindigkeiten wesentlich verringert wird. Es beruht dies auf der Tatsache, daß zur Zerstäubung einer größeren Brennstoffmenge mehr Energie in Form von Druck benötigt wird und daß ferner eine vollkommene Zerstäubung einer kleineren Brennstoffmenge bei geringeren Geschwindigkeiten oder Drehzahlen bzw. im Leerlauf nicht erwünscht ist, da eine gröbere Zerstäubung bei Leerlauf geschwindigkeiten eine hier mehr erwünschte langsamere Verbrennung ergibt, eine mehr vollkommene Zerstäubung jedoch eine schnelle Verbrennung und bei Leerlaufgeschwindigkeiten demzufolge ein Klopfen bzw. einen harten Gang der Maschine ergeben würde.

Es gilt wohl allgemein der Satz, daß Flüssigkeiten nicht komprimierbar sind. Indes ist es bekannt, daß Wasser sich in einem geringen Maße dennoch komprimieren läßt. Weiterhin ist es bekannt, daß Schweröle oder, mit anderen Worten, Brennstoffe, wie man sie für Dieselmotoren verwendet, sich in einem noch größeren Maße als Wasser komprimieren lassen. Von der Tatsache, daß sich Öl oder Brennstoffe etwas komprimieren lassen, wird im vorliegenden Falle nützlicher Gebrauch gemacht. Die Druckunterschiede der verschieden großen Brennstoffmengen werden von 250 kg/cm² bei maximalen Belastungen herunter bis ungefähr auf 70 kg/cm² bei Mindestbelastung oder Leerlauf durch die veränderliche Förderung der Brennstofrpumpe unterhalten. Wenn die Förderung der Pumpe auf einem Maximum steht, wird auf das Öl ein größter Druck ausgeübt, da eine größere Masse Öl in die ein gegebenes bzw. im voraus bestimmtes. Fassungsvermögen besitzenden Leitungen und Einspritzdüsen gedrückt wird. Wenn anderseits die Förderung der Pumpe auf ein Minimum gesetzt ist, wird eine kleinere Menge Öl in die Druckleitung und die Einspritzdüse geschickt, so daß der Druck auf ein Minimum abfällt, . da ja eine kleinere Menge Öl in einen seinem Fassungsvermögen nach im voraus festgelegten Raum gefördert wird. Es ist hiernach offenbar, daß die Veränderung des Druckes durch die veränderliche Förderung der Pumpe und die Zusammendrückbarkeit des Öles erzielt wird, und weiterhin ist es wohl auch offenbar, daß der Druck ein Minimum betragen wird, wenn die Förderung der Pumpe auf dem Minimum steht, und daß umgekehrt ein Maximaldruck erzielt wird, wenn die Förderung der Pumpe auf einem Maximum steht.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, ist hier eine Steuerung geschaffen, die sowohl von Hand bedient werden kann, als auch selbsttätig zu arbeiten vermag. Weiter 8g geht aus der Beschreibung hervor, daß es mit der automatischen, mit Hilfe des Reglers erfolgenden Steuerung möglich ist, die Einspritzdauer, die Menge des eingespritzten Brennstoffes und den Druck gleichzeitig zu verändern. Hinzu kommt, daß diese Steuerung zwischen der Maximal- und Minimalgeschwindigkeit der Maschine für alle Geschwindigkeiten automatisch unterhalten werden kann.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Regelung für Dieselmaschinen mit gleichzeitiger Beeinflussung von Einspritzventil und Brennstoffpumpe durch 'ein gemeinsames Regelungsorgan, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem selbsttätig wirkenden gemeinsamen Regelungsorgan (F) für Einspritzventil und Brennstoffpumpe, das z. B. als Fliehkraftregler ausgebildet sein kann, Mittel (30 bzw. 33) vorgesehen sind, welche die Bewegung des Einspritzventils und die Förderung der Brennstoffpumpe unabhängig voneinander und von der Stellung des beiden gemeinsamen selbsttätigen Regelungsorgans während des Betriebes von Hand zu verändern gestatten.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen