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Brennstoffeinspritzvorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen Die
Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffeinspritzvorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen,
bei der die Brennstoffpumpe von dem im Arbeitszylinder herrschenden Verdichtungsdruck
angetrieben wird.
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Es ist bei solchen Einspritzvorrichtungen bekannt, die Öffnungsbewegung
des federbelasteten, durch den Brennstoffdruck geöffneten Brennstoffventils bis
zum Einspritzzeitpunkt durch zusätzliche und gesteuerte Federbelastung zu verhindern.
Bei einer bekannten Ausführung ist zu diesem Zweck außer der Hauptventilfeder eine
zusätzliche Feder vorgesehen, die mittels eines Hebels auf den Ventilschaft drückt.
Die Öffnungsbewegung des Ventils erfolgt dadurch, daß der federbeeinflußte Hebel
von dem Ventilschaft, gesteuert durch einen Nocken, abgehoben wird. Bei einer solchen
Einrichtung ist die Öffnungsbewegung des Ventils abhängig von der Form des Nockens,
weil sich der Ventilschaft an dem zurückweichenden Hebel anlegt. Da der Nocken nicht
beliebig steil gemacht werden kann, so geht die Öffnungsbewegung des Brennstoffventils
verhältnismäßig langsam vor sich.
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Nach der Erfindung liegt das eine Ende der Belastungsfeder des Brennstoffventils
gegen einen beweglichen Anschlag an, der durch eine von der Verbrennungskraftmaschine
angetriebene Nockenscheibe o. dgl. derart verstellt wird, daß die Federspannung
zum Einleiten der Öffnungsbewegung des Brennstoffventils vermindert wird. Bei einer
solchen Anordnung liegt zwischen dem Steuernocken und dem Brennstoffventil nur eine
elastische Verbindung über die Feder vor, und da der Öffnungsdruck auf das Ventil
kurz nach Einleiten der Öffnungsbewegung durch Freigabe weiteren Querschnitts stark
steigt, kann sich das Ventil sehr schnell voll öffnen.
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Ein weiterer Vorteil der Einrichtung nach der Erfindung liegt darin,
daß bei langsamerem Laufen der Maschine selbsttätig eine spätere Einspritzung erfolgt.
Läuft die Maschine langsamer, so steigt der Brennstoffdruck, der abhängig von dem
Druck im Arbeitszylinder ist, nur auf einen geringeren. Wert. Da jedoch die Verminderung
des Federdruckes des Brennstoffventils immer in gleicher Weise unabhängig von der
Drehzahl erfolgt, öffnet sich bei langsamerer Drehzahl das Ventil später.
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Auf der beiliegenden Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung
veranschaulicht.
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Fig. z zeigt in schematischer Darstellung einen Längsschnitt eines
Teiles eines Motorzylinders mit einer Vorrichtung der oben genannten Art zur Einspritzung
des Brennstoffes in Verbindung mit der neuen Ventilregelungsvorrichtung. Fig. a
ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der die Ventile während ihrer Öffnungsbewegung
beeinflussenden Kräfte. -
Das zum Motorzylinder i gehörende und
als Nadelventil ausgebildete Brennstoffventil 2 steht dadurch unter der Einwirkung
des Druckes im Zylinder, daß der Kompressionsraum 3 des Zylinders durch eine Rohrleitung
4 mit einer als Differentialkolbenpumpe ausgebildeten Brennstoffpumpe 5 verbunden
ist, deren Kolben 6 durch den im Kompressionsraum herrschenden Druck in Bewegung
versetzt wird, während der mit dem Kolben 6 verbundene Kolben 7 geringeren Durchmessers
als Pumpenkolben für den Brennstoff dient. Das von einer Leitung 8 in die Pumpe
kommende Brennstofföl wird von dem zuletzt genannten Kolben durch eine Leitung g
zum Brennstoffventil 2 gedrückt, welches am Ende des Kompressionshubes durch die
weiter unten beschriebene Vorrichtung gezwungen wird, die Brennstoffeinspritzung
in den Motorzylinder zu öffnen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung steht das Brennstoffventil 2 nicht
nur unter dem Einfluß des veränderlichen Brennstoffdruckes, sondern- wird auch dem
Drucke einer Feder io ausgesetzt, deren Spannung veränderlich ist. Diese Feder ist
zwischen dem Nadelventil 2 und einem im Federgehäuse i i derart gesteuerten Anschlag
eingespannt, daß letzterer in der Längsrichtung der Feder verschöben werden kann
und dabei je nach der Verschiebungsrichtung den Druck der Feder auf das Nadelventil
vergrößert oder verringert. Eine derartige Bewegung des Anschlages 12 wird durch
eine am Motor angebrachte Nockenwelle 13 hervorgerufen, auf welcher eine in geeigneter
Weise ausgebildete Nockenscheibe 14 angebracht ist. Diese Nockenscheibe betätigt
den Anschlag unter Vermittlung geeigneter Bew baungsübertragungsorgane, beispielsweise
durch eine an die Nockenscheibe angreifende Führungsrolle 15, eine Stange 16 und
einen doppelarmigen Hebel 17. Der Anschlag 12 ist dabei gegenüber dem Hebel verstellbar,
beispielsweise dadurch, daß das Ende des Hebels mit einer darin angeschraubten Schraube
18. und einer darauf angebrachten Stellmutter ig versehen ist. In der Außenlage
des Anschlages, bei der die Feder io ihre kleinste Spannung besitzt, liegt der Anschlag
zweckmäßig ebenfalls gegen eine an das Außenende des Federgehäuses i i geschraubte
Anschlagmutter 2o an. Durch diese Anordnungen wird ermöglicht, daß die Minimalspannung
der Feder je nach Wunsch geregelt werden kann, d. h. die Feder kann in der unwirksamen
Drehlage der Nockenscheibe stärker oder schwächer gegen das Nadelventil gespannt
gehalten werden. Auch die Einstellage der Führungsrolle 15 gegenüber der Nockenscheibe
kann von dieser Einregelung abhängig gemacht werden, welche, sofern die Schraube
i8 am Anschlag 12 fest angebracht ist, so durchgeführt werden kann, daß die Führungsrolle
mit dem kreisförmigen Umfangsteil der Nocken-. scheibe nicht in Berührung kommt,
wenn der Allschlag 12 gegen die Anschlagmutter 2o -legt. Eine derartige Einstellung
hat eine Verminderung der Reibung und der Abnutzung der Nockenscheibe zur Folge.
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Das Diagramm in Fig.2 veranschaulicht die das Nadelventil beeinflussenden
Kräfte und deren Veränderungen vor und während des Verlaufes der Brennstoffeinspritzung.
Die Ordinaten des Diagramms stellen in geeignetem Maßstabe Drücke dar und die als
Nulllinie der Drücke angezeichnete Abszissenachse bedeutet die Zeit oder die Winkelverschiebung
des Kurbelzapfens. A ist die Kurve des Druckes des Brennstofföls und C ist die Kurve
des von der Feder io infolge ihrer Spannung ausgeübten Druckes mit einem Maximum
D über der Nullinie o. Die strichpunktierte Kurve H veranschaulicht die Änderung
des Öldruckes, wenn keine Zündung im Motorzylinder erfolgt, mit einem Maximum B,
welches mit dem Wendepunkt des Motorkolbens zusammenfällt.
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Während des Verlaufes der Kompression im Motorzylinder -steigt
unter Vermittlung der Differentialpumpe der Druck des zum Brennstoffventil strömenden
Öls von o bis B, und dieser Öldruck ist bestrebt, das Brennstoffventil zu öffnen.
Dem wirkt die Feder io entgegen, die normal auf die Spannung E eingestellt ist.
Die Nockenscheibe 14 ist nun so ausgebildet, daß sie, wenn der Öldruck sich während
der Kompression dem Werte E so 'weit genähert hat, daß ein gewisser Druckunterschied,
beispielsweise ungefähr F, vorliegt, unter Vermittlung der Bewegungsübertragungsorgane
15, 16, 17 die Feder io zusammendrückt, so daß diese einen immer größeren Druck
auf das Ventil in solcher Weise ausübt, daß ihre Druckkurve C ungefähr parallel
mit der Kurve A und höher als diese in einem ungefähr dem Druckunterschied F entsprechenden
Abstand verläuft. Unmittelbar vor dem Augenblick, in welchen das Ventil öffnen soll,
bewirkt die Form der Nockenscheibe eine zweckmäßig verhältnismäßig rasche Entspannung
der Feder io vom Maximaldruck D auf die Minimalspannung E herab. Im Punkte G, wo
diese Kurve die Kurve A , unmittelbar vor dem Punkt B schneidet, öffnet das
Ventil also, wie durch das Diagramm I angegeben ist, schnell und ohne Hemmung bis
zu der durch K bezeichneten Höhe, 'um dann während der Einspritzperiode durch'
die herrschenden Druckunterschiede zwischen= dem Brennstofföl und der Feder voll
offengehalten zu werden. Das
rasche Öffnen des Ventils auf die erforderliche
Höhe hat sich für eine gute Verbrennung im Motor sehr vorteilhaft erwiesen, weil
eine Verkohlung in den Öffnungen des Zerstäubers des Brennstoffventils und eine
Verschlechterung der Verteilung des Brenn-. stoffes im Zylinder dadurch wirkungsvoll
verhindert werden.
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Der Wert der Spannung E kann durch Verstellung der Schraube r&
oder der Anschlagsmutter 2o und der Druckunterschied F sowohl durch Veränderung
von E als auch durch Änderung der Form oder Verstellung der Nockenscheibe verändert
werden. Die Kurve C ist von den verschiedenen Belastungsverhältnissen des Motors
unabhängig, während insbesondere der hinter dem Punkte G gelegene Teil der Kurve
A je nach der Zündung und Belastung verhältnismäßig großen Änderungen unterworfen
ist, um in Zeiten, wenn die Zündung aufhört, nach dem Kurventeil H zu verlaufen.
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Wenn der Abstand zwischen den Punkten G und B die bei normaler Drehzahl
des Motors geeignete Vorzündung angibt, so wird infolge der Neigung des absteigenden
Astes der Kurve C dieser Abstand bei geringer Drehzahl selbsttätig und ohne irgendwelche
Verstellung oder Änderung des Steuerorgans des Ventiles vermindert, weil hierbei
der Brennstoffdruck etwas sinkt, indem der Kompressionsdruck im Motorzylinder durchgehend
niedriger wird, wodurch die Kurve A in der Nähe des Punktes B etwas in der Richtung
gegen die Abszisse o (5 bis ro °/o des Abstandes B bis o) verschoben wird. Dies
ist im Diagramm durch die Linie a angegeben, die die Kurve C in einem Punkt g schneidet,
der näher dem Punkte B liegt. Die Verringerung des Abstandes GB auf gB (s.
Diagramm I) ermöglicht also, daß die Zeit zwischen dem Zündpunkt und dem Wendepunkt
des Motorkolbens unabhängig von der Drehzahl des Motors konstant oder annähernd
konstant gehalten werden kann, wodurch hohe und für den Motor schädliche Zünddrücke
bei allen vorkommenden Belastungen vollkommen vermieden werden können. Die Schließung
des Ventils kann im ge-«#ünschten Zeitpunkt durch Erhöhung der Federspannung mittels
entsprechender Formgebung der Nockenscheibehervorgerufen oder auch von der Regelung
des Einspritzvolumens des Brennstoffes abhängig gemacht werden.
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Die Einzelheiten der Vorrichtung können Veränderungen unterworfen
werden, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. So können mehrere Federn
zur Betätigung des Ventiles vorgesehen sein, beispielsweise eine Feder für praktisch
genomrnen konstanten Druck, die dann zwischen dem Ventil und einem festen Anschlag
eingespannt ist, und eine andere gegebenenfalls schwächere Feder für veränderlichen
Druck, die in Übereinstimmung mit dem oben für die Feder ro Beschriebenen angeordnet
und geregelt wird.