DE633860C

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Tag der Be

Die Erfindung betrifft eine Einspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit durch den Brennstoffdruck gesteuertem Brennstoffeinspritzventil, bestehend aus einer Einspritzpumpe, deren Fördermenge durch Verlegen des Zeitpunktes der zwangsläufigen Öffnung des Saugventils gegen Ende des Druckhubes des Pumpenkolbens verändert und der der Brennstoff durch eine Zubringerpumpe mit durch ein Überströmventil in der Druckleitung dieser Pumpe bestimmtem Druck zugeführt wird.

Es sind verschiedene Vorrichtungen zur Bemessung der Brennstoffmenge der Einspritzpumpe und zur Regelung des Einspritzzeitpunktes bekannt. So hat- man z. B. den Einspritzbeginn zwangsläufig in der Weise von der Fördermenge abhängig gemacht, daß entweder durch Anordnung eines Drosselorgans in der Zuführungsleitung zur Einspritzpumpe jeweils nur die in den Arbeitszylinder einzuspritzende Brennstoffmenge in den Pumpenraum gelangt oder daß von dem in den Pumpenraum eingelagerten Brennstoff ein veränderlicher Teil, der nicht eingespritzt werden' soll, zu Beginn des Druckhubes des Pumpenkolbens in einen besonderen Raum verdrängt wird. In beiden Fällen kann das Einspritzen des Brennstoffes bei kleineren Belastungen der Brennkraftmaschine nicht rechtzeitig erfolgen, da der Pumpenkolben dann einen zu großen Leerhub zurücklegen muß., bis er die geringe Einspritzmenge auf den erforderlichen Einspritzdruck gebracht hat.

Es ist auch schon der Vorschlag gemacht worden, Brennstoffmenge und Einspritzzeitpunkt dadurch unabhängig voneinander zu regeln, daß der mehrteilig zusammengesetzte Pumpenkolben mit zwei Steuerkanten versehen ist, die durch getrennte Einrichtungen verstellt werden und von denen die eine vor dem Einspritzen des Brennstoffes die Saugleitung abschließt und die andere darauf zwecks Beendigung des Einspritzvorganges leine Verbindung zwischen der Druckleitung und der Saugleitung freigibt. Die bauliche Ausführung einer derartigen Einspritzpumpe ist sehr verwickelt, zumal da das Verdrehen der beiden mit höchster Genauigkeit zu bearbeitenden und zusammen einzubauenden Teile des Pumpenkolbens von außen über getrennte Gestänge vorgenommen werden muß. Diese Ausführung ist also recht teuer und trotzdem wenig betriebssicher, denn die geringste Formänderung der auf Biegung oder Verdrehung beanspruchten Gestängeteile beeinträchtigt die Genauigkeit der Regelung, die von dem Verdrehungswinkel der Steuerkanten abhängt. Auch eine weitere bekannte Einspritzpumpe, bei der die Brennstofffördermenge durch Verschieben eines mit

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Heinrich Rohwer in Kiel.

dem Regler verbundenen Gestänges und der Einspritzzeitpunkt durch Verdrehen der Pumpenwellc gegenüber der Welle der Brennkraftmaschine eingestellt werden, stellt mit den nur zur Regelung erforderlichen verschiedenen Einrichtungen eine verwickelte und dementsprechend teure Bauart dar.

An dem Pumpenkolben einer anderen be-' kannten Einspritzvorrichtung hat man zwei

ίο Steuerkanten vorgesehen, von denen die eine vor dem Einspritzen des Brennstoffes die Saugleitung abschließt und die andere darauf zwecks Beendigung des Einspritzvorganges eine Verbindung zwischen der Druckleitung

15- und der Saugleitung freigibt. Um die mit dieser Vorrichtung mögliche Regelung des Einspritzzeitpunktes und die Bemessung der Brennstoffördermenge voneinander unabhängig zu machen, sind die beiden Steuerkanten

zn an zwei gegeneinander verdrehbaren Teilen des Kolbens angeordnet. Dadurch ergibt sich eine sehr verwickelte Bauart der Einspritzpumpe, zumal da das Verdrehen der beiden mit höchster Genauigkeit zu bearbeitenden und zusammen einzubauenden Teile des Pumpenkolbens von außen über getrennte Gestänge vorgenommen werden muß. Diese Ausführung ist also recht teuer und trotzdem wenig betriebssicher. Das trifft in gleicher

no Weise auf die mechanischen Einrichtungen einer weiteren bekannten Einspritzpumpe zu, bei der die Brennstoffördermenge durch Verschieben eines mit dem Regler verbundenen Gestänges und der Einspritzzeitpunkt durch Verdrehen .der Pumpemvellc gegenüber der Welle der Brennkraftmaschine eingestellt werden.

Ferner ist es an sich bekannt, den Brennstoff durch eine besondere Zubringerpumpe unter einem ' durch ein Überströmventil in der Druckleitung dieser Pumpe bestimmten Druck zur Einspritzpumpe zu fördern.

Die Erfindung bezweckt, unter Benutzung teilweise bekannter Merkmale eine wesentlieh vereinfachte und dabei zuverlässige JEiiv spritzvorrichtung zu schaffen, bei der ,die., Brennstoffeinspritzmenge und der Einspntz_: __ Zeitpunkt unabhängig vjonem_an^lej;,,in_r,„der.«|e.i weffi"Jes^i^^^^Se2gei'€_gelt ,jverdgn^ Die Erfindung besteht darin, daß zum Zwecke der Verlegung des "Züridzeitpunktes das Saugventil durch ftohe Schließbclastung als Drosselorgan ausgebildet und das die Höhe des Förderdruckes_ der Zubringerpumpe

men de Überst rörjiygjijii^cfijr^^ein^'Fc' y "anderlich belastbar ist.

In Abb. ι der' Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einer Ausführungsform im Schnitt dargestellt; in Abb. 2 sind zehn ■ Brennstoffpumpendiagramme wiedergegeben, die an einer mit einer derartigen Einspritzvoriichtung ausgerüsteten Maschine genommen worden sind; Abb. 3 zeigt zwei Arbeitsdiagramme mit zugehörigen Brennstoffpumpendiagrammcn, und Abb. 4 läßt zwei besondere Ausführungsformen des Säugventils erkennen.

Bei der in Abb. 1 dargestellten Einspritzvorrichtung ist in einer Brennstoffeinspritzpumpe α ein Pumpenkolben b angeordnet, der von einem Nocken c aus angetrieben wird. Mit dem Pumpenkolben b arbeitet ein einarmiger Steuerhebel d zusammen, dessen Drehpunkt durch ein Exzenter e verstellt werden kann. Der Pumpenraum/ ist durch ein Kugeldruckvcntil g und ein gleichzeitig als Regelventil dienendes Saugventil h abgeschlossen. Das Saugventil Ii besitzt einen Führungsteil /, der bei bestimmten Stellungen des Pumpenkolbens b mit einem am Steuerhebel angelenkten Aufstoßkolben k in Berührung kommt. In den zwischen dem Saugventil h und dem Aufstoßkolben k liegenden Raum des Pumpengehäuses mündet eine Brennstoffförderleitung/, die an ihrem anderen Ende R5 mit .einer Zubringerpumpe m in Verbindung steht. Diese Pumpe ist auf ihrer Saugseite an einem unmittelbar über ihr angeordneten Brcnnstoffhochbehältcr η angeschlossen. Mit der Brennstofförderleitung / ist ein Gehäuse ο go verbunden, in dem ein durch eine Feder ρ belastetes Überströmventil q vorgesehen ist. Die Feder /; legt sich oben gegen einen Kolben r, der durch einen Winkelhebel s in seiner Lage verstellt werden kann. Von dem Gehäuse ο zweigt oberhalb des Ventils q eine Rücklaufleitung / ab, die zu dem Brennstoff hochbehälter η zurückführt.

Die beschriebene Einspritzvorrichtung wirkt in folgender Weise: der Pumpenkolben b der Einspritzpumpe α führt während des ersten Teiles seines von dem Nocken c bewirkten Aufwärtshubes je nach der im Pumpenraum/ befindlichen Brennstoffmenge einen größeren oder kleineren Leerhub aus, bis er diesen Brennstoff auf den erforderlichen Einspritzdruck gebracht hat. Darauf wird der Brennstoff durch das Druckventil g über ein nicht dargestelltes Brennstoff nadelventil in den Arbeitszylinder eingespritzt. Während des Auf- no wärtshubes des Pumpenkolbens b bewegt sich auch der Aufstoßkolben k in entsprechend geringerem Ausmaße nach oben; dabei kommt er nach einem mittels des Exzenters e einstellbaren Teil des Druckhubes des Pumpen- n₅ kolbens b mit dem Führungsteil / des Saugventils h in Berührung. Beim weiteren Aufwärtshub des Pumpenkolbens b wird das Saugventil Λ von dem Kolben k aufgestoßen und die Brennstoffeinspritzung damit beendet. Der von diesem Zeitpunkt ab durch den Pumpenkolben b aus dem Pumpenraum / ver-

drängte Brennstoff strömt durch das nunmehr zwangsläufig geöffnete Saugventil h in die

* Förderleitung / und von dort durch das Überströmventil q und die Leitung t in den Brcnnstofifbehälter « zurück.

Nachdem der Pumpenkolben b seinen durch die Höhe des Nockens bedingten oberen Totpunkt erreicht hat. wird er unter dem Einfluß des von der Zubringerpumpe m in den

ίο Pumpenraum/ unter Druck geförderten Brennstoffes wieder abwärts bewegt. Der Brennstoff läuft der Zubringerpumpe m aus dem Hochbehälter« durch eigenes Gefälle zu; sein Druck in der Förderleitung I ist von der Federbelastung des Überströmventils q abhängig. Das Saugventil h, das unabhängig von der Einstellung des Exzenters e während des ganzen Abwärtshubes des Pumpenkolbens b zunächst durch den Aufstoßkolbcn k, und, sobald dieser den Führungsteil/ freigibt, durch den Brennstofi'überdruck in der Förderleitung/ weiter offengehalten wird, bewirkt eine starke Drosselung des Brennstoffes. Die Größe dieses Druckabfalles ist maßgebend für die Strömungsgeschwindigkeit im Ventil querschnitt und damit für die in den Pumpenraum/ gelangende Brennstoffmenge. Je nach dieser Menge wird beim folgenden Aufwärtshub des Pumpenkolbens b der erfordcrliehe Einspritzdruck früher oder später erreicht, d. h. die Zündung setzt früher oder später ein.

Der Leerhub des'Pumpenkolbens ist also immer nur von der Einstellung des Einspritzzeitpunktes abhängig.

Bei langsamem Lauf der Maschine soll nun trotz längerer Öffnungszeit des Saugventils Λ die in den Pumpenraum/ gelangende Brennstoffmenge geringer sein, um einen späteren Einspritzbeginn zu erzielen. Das wird durch einen geringeren Förderdruck in der Leitung/ erreicht, weil dadurch der Druckabfall des Brennstoffes in dem Ventil Λ und auch seine Durchströmgeschwindigkeit geringer werden. Die den Brennstoffdruck in der Förderleitung / bestimmende Feder /; wird über den Kolben r und den Winkelhcbel 5 je nach den Bctricbsvcrhältnisscn der verschiedenartigen Maschinen von der Füllungsrcgclung oder der Drchzahlverstellvorrichtung aus bewirkt. Das hängt davon ab, ob das Drehmoment sich mit der Drehzahl der Maschine ändert, einer niedrigen Drehzahl also auch eine kleine Füllung entspricht, wie z. B. bei Schiffsmaschinen, oder auch bei niedriger Drehzahl ein hohes Drehmoment eine große Füllung erforderlich machen kann, was bei Fahrzeugmotoren jeweils von den Fahrbahnverhältnissen abhängt. Erreicht also der Brennstoffdruck in der Förderleitung/ eine bestimmte Höhe, dann öffnet sich das Überströmventil q, und der überschüssige Brennstoff fließt durch die Rücklauf leitung/ wieder dem Behälter« zu.

Die richtige Bemessung der einzuspritzenden Brennstoffmenge erfolgt unabhängig von der Regelung des Einspritzzeitpunktes durch die entsprechende Einstellung des Exzenters e, von der die Beendigung der Brcnnstoffördcrung durch Aufstoßen des Säugventils h gegen Ende des Aufwärtshubes des Pumpenkolbens b abhängt.

Der Einfluß der Druckänderung in der Brennstoffördcrleitung / ist aus den _Brenn-_ sloflpjjmpendjagrammcn der ,,Abb^TilGuilislL erkennbar. Der Druck des zur Einspritz_-_

sehen 2,o"*at und 0,3 a^.xäüdigj^.j^ Aus den Diagrammen ist ersichtlich, dab der höchste Pumpendruck bei abnehmendem Uruck in der FörckrJ^itung /^s£äte£^errekht_ wird. Die Zündung setzt also bei dem Diagramm 0,3 at Förderdruck viel später ein als

genommm^jsj.^ Die Diagramme der Abb. 2 sincl bei zunächst gleichbleibender und darauf abnehmender Drehzahl genommen worden. Dadurch ist bewiesen, daß die Einstellung des Brennstoff druckes in der Förderleitung/ sowohl bei gleicher als auch bei veränderter Drehzahl der Maschine die gewollte Verlegung des Einspritzbeginns zur Folge hat.

Noch anschaulicher wird die Wirkung der beschriebenen Einspritzvorrichtung bei Betrachtung der Diagramme der Abb. 3. Die dort gegenübergestellten Diagramme sind von gleichen Zylindern, bei gleichen Drehzahlen und gleicher Belastung, aber verschiedenen Drücken in der Förderleitung £ genommen worden. Bei 1,0 at Zulaufdruck wird der ,Öffnungsdruck im Pumpendiagramm nach 2,7 mm Abszissenlänge und bei 0,5 at Zulaufdruck erst nach 6,0 mm Abszissenlänge erreicht. Der Zündzeitpunkt liegt infolgedessen im zweiten Falle wesentlich später. Aus den Arbeitsdiagrammen erkennt man, daß sich bei .i,oat Zulaufdruck ein Höchstdruck von 51,8 at, bei 0,5 Zulaufdruck dagegen nur ein solcher von 33,0 at ergibt. Ruhiger Gang und geringere Beanspruchung der Trieb- no werksteile werden im zweiten Fall die Folge sein.

Erweist sich die Drosselung eines normalen Saugventils als zu gering, so kann durch Anbringen eines Drosselansatzes 11 unterhalb u₅ des Ventilsitzes, wie er in den Beispielen der Abb. 4 dargestellt ist, die Drosselung erhöht und damit die Wirkung der Zündzeitpunktverstellung noch weiter verbessert werden.

Der Vorteil der beschriebenen Einspritzvorrichtung liest in ihrer besonderen Ausbil-

Claims

dung, durch die eine zweckmäßige Regelung mit sehr einfachen Mitteln (Schließfeder für das Saugventil und veränderliche Federbelastung des Überströmventils) erreicht wird, wobei ein ganz einfacher zylindrischer Pumpenkolben ohne besonders geformte Steuerkanten o. dgl. Verwendung findet.

Patentansprüche:

ίο i. Einspritzvorrichtung für Einspritzbrennkraftmaschinen mit durch den Brennstoffdruck gesteuertem Brennstoffeinspritzventil, bestehend aus einer Einspritzpumpe, deren Fördermenge durch Verlegung des

!5 Zeitpunktes der zwangsläufigen Öffnung des Saugventils gegen Ende des Druckhubes verändert und der der Brennstoff durch eine Zubringerpumpe mit durch ein Überströmventil in der Druckleitung die

ser Pumpe bestimmtem Druck zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der Verlegung des Zündzeitpunkdas Saugventil (Ji) du

stuij^"3XC■■." )5,EP?JSl°»AS,ML und das die Höhe des Fördefdruckes