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Brennstoff einspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen Die Erfindung
bezieht sich auf eine Einspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einem mehrere
Einspritzventile aus einer gemeinsamen Brennstoffquelle speisenden umlaufenden Verteiler
und Einspritzventilen, die durch Flüssigkeitsdruck entgegen dem auf Öffnen wirkenden
Druck des einzuspritzenden Brennstoffes geschlossen gehalten und durch den Brennstoffdruck
geöffnet werden, sobald der Belastungsdruck iermindert wird.
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Der Zweck der Erfindung besteht in der besonderen Ausbildung eines
Verteilers in der Weise, daß durch den Verteiler sowohl die Beschickung der Einspritzventile
mit Brennstoff als auch die Flüssigkeitssteuerung der Einspritzventile erfolgt und
der Verteiler ferner eine einfache Regelung der Einspritzmenge ermöglicht.
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Verteiler sowohl als auch durch Flüssigkeitsdruck gesteuerte Ventile
sind an sich bekamt.
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Zur Erreichung des angestrebten Zweckes sind in der Büchse des zylindrischen
Verteilerschiebers eine der Anzahl der Einspritzventile entsprechende Anzahl- von
mit dem Brennstoffraum der Einspritzventile in Verbindung stehenden Öffnungen sowie
eine mit der Brennstoffzufuhrleitung in Verbindung stehende Umfangsnut vorgesehen,
und letztere wird mit den nach den Einspritzventilen führenden Öffnungen bei Drehung
des Schiebers durch eine in seiner Oberfläche vorgesehene Schrägnut während einer
bestimmten Anzahl von Kurbelwinkelgraden in Verbindung gebracht, worauf die nach
den Einspritzventilen führenden Öffnungen nach kurzer Schließung durch eine weitere
zu der ersten Schrägnut parallele Schrägnut in der Schieberoberfläche mit einem
Raum niederen Druckes in Verbindung kommen. In der Schieberbüchse sind weiter eine
der Anzahl der Einspritzventile gleiche Anzahl von mit den Belastungsräumen der
Einspritzventile über eine Leitung verbundenen Öffnungen und eine Entlastungsöffnung
vorgesehen, von denen die letztere mit einer Entlastungsleitung verbunden ist: dabei
ist in der Oberfläche des Schiebers im Bereich der Entlastungsöffnung für jedes
Einspritzventil eine Längsnut vorgesehen, die alle miteinander und mit einer v,-eiteren
in den Bereich der Entlastungsöffnungen reichenden Längsnut verbunden sind und bei
jeder Umdrehung des Schiebers den Belastungsraum jedes Einspritzventils für eine
bestimmte Anzahl von Kurbelwinkelgraden mit der Entlastungsleitung in Verbindung
setzt, wobei durch Anordnung einer Drossel in der Entlastungsleitung die völlige
Aufhebung des Belastungsdruckes verhindert und durch Anordnung einer zweckmäßig
stärker wirkenden Drossel in der Zufuhrleitung der Druckflüssigkeit die Entlastung
ermöglicht ist. Der Schieber selbst ist dabei axial verstellbar, so daß die die
Verbindung mit dem Raum niederen Druckes herstellende Schrägnut in der Schieberoberfläche
nur bei geringer Belastung mit
den nach den Einspritzventilen führenden
Öffnungen in Verbindung kommt., und die Zeiträume, in welchen einerseits die Beschikkung
der Einspritzventile mit Brennstoff mittels der Schrägnut, andererseits die Entlastung
der Einspritzventile zur Ermöglichung des öffnens, sich mehr :oder weniger überdecken.
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Auf den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel einer Brennstoffeinspritzvorrichtung
gemäß der Erfindung dargestellt, und es zeigen: Fig. i einen Schnitt durch den Verteiler
für die Regelung der Brennstoffzufuhr nach den verschiedenen Zylindern der Maschine,
Fig. 2 ein Diagramm und Fig. 3 eine schematische Ansicht eines mit einem Einspritzventil
verbundenen Verteilers. Bei der beispielsweise dargestellten Ausführungsform einer
Brennstoffeinspritzvorrichtung nach der Erfindung für eine Zweitaktdieselmaschine
mit vier Zylindern hat jeder Zylinder ein Einspritzventil 16, dessen Kolben 38 mit
seinen Enden in einem unteren Brennstoffraum 39 bz-%v. einem oberen Belastungsraum
48 liegt, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist. Die Räume 39 bzw. 48 erhalten durch
eine Speiseleitung 42 bzw. eine Steuerleitung 59 unter gleichem Druck stehenden
Brennstoff. In einer Längsbohrung des Ventils 16 ist einstellbar eine als Anschlag
dienende Stange 51 befestigt, durch welche die Aufwärtsbewegung des Ventilkolbens
38 begrenzt wird. Eine schwache Feder 5o liegt um das obere Ende des Kolbens 38,
um flatternde Bewegungen des letzteren zu verhindern. Jede Speiseleitung 42 ist
über einen mit Kanälen versehenen Block und einen umlaufenden Verteiler 74 mit der
von einer Brennstoffquelle komrhenden Brennstoffzufuhr Leitung 70 verbunden,
während die Steuerleitung 59 ebenfalls über einen Block mit der Brennstoffzufuhrleitung
70 in Verbindung steht. Der Verteiler 74 trägt, wie Fig. i zeigt, ,an seinem
unteren Ende ein Zahnrad 143, welches mit einem von der Kurbelwelle der Maschine
getriebenen Zahnrad 144 kämmt. In der Oberfläche des umlaufenden Verteilerschiebers
sind Schrägnuten 121 und 122 vorgesehen, von denen letztere oberhalb ersterer liegt.
Beide Schrägnuten 121 und 122 können mit Öffnungen, im vorliegenden Falle für die
Speisung von vier Zylindern mit den Öffnungen 116, 117, 118
und i 19, in der
Wandung der Verteilerbüchse 114 in Verbindung gebracht werden, die ihrerseits über
j e eine Leitung 75 sowie über Kanäle in einem Block mit der nach dem Brennstoffraum
39 des Einspritzventils 16 führenden Speiseleitung 42 verbunden sind. Die Brennstoffzufuhrleitung
70 mündet in einen Kanal des Blockes, der durch eine Leitung 1-3 mit
einer ringförmigen Aussparung 120 in der Innenwandung der Verteilerbüchse 114 verbunden
ist. Der Kanal 71 steht ständig mit der nach dem Belastungsraum 48 fühxr,nden Steuerleitung
59 in Verbindung, und zwar unter Vermittlung einer in dem Block vorgesehenen Kammer
mit durch Stiftschraube 95 einstellbarer Drossel roh. Von dieser Kammer im Block
führt eine Leitung 125 nach dem Verteiler 74. Die in der Oberfläche des Verteilerschiebers
i15 vorgesehene Schrägnut 121 kreuzt die ringförmige Aussparung i2o in der Verteilerbüchse
i i4, so daß bei der Drehung des Schiebers 114 der Leitung 75 Brennstoff zugeführt
werden kann, der dann über eine im Block vorgesehene Kammer mit Stiftschraube 83
und Speiseleitung 42 in den Brennstoffraum 39 des Ventils 16 gelangt. Unterhalb
der Nut 121 sind in dem Schieber 115 parallel zu dessen Längsachse verlaufende
Längsnuten entsprechend den vier zu speisenden Zylindern, iin vorliegenden Falle
vier Längsnuten 135 bis 138, vorgesehen, die durch eine Quernut 139 miteinander
in Verbindung stehen und beim Drehen des Schiebers 115 mit der in der Innenwandung
der Verteilerbüchse 114 liegenden Entlastungsöffnung 133 einer Entlastungsleitung
134 verbunden werden können. Eine der senkrechten Nuten, z. B. die Nut 135, ist
über die Quernut 139 hinaus nach oben verlängert, derart, daß sie mit dein Rohr
125, von dem entsprechend der Anzahl der zu speisenden Zylinder vier vorhanden sind
und welches von der durch die Stiftschraube 95 beeinflußten Kammer kommt und in
Öffnungen 129 bis 132 in der Wandung der Verteilerbüchse 114 mündet, in Verbindung
kommen kann., In der Entlastungsleitung 134 ist eine Drosel 140 vorgesehen, derart,
daß der Druck aus der mit ihr verbundenen Speiseleitung bzw. aus dem Brennstoffraum
des Ventils nur langsam entweichen kann. Die Schrägnut 12,2, die über die Öffnungen
i 16 bis i 19 in der Wandung der Verteilerbüchse 114 finit der Leitung 75 und der
Speiseleitung 42 sowie mit dem Brennstoffraum 39 in Verbindung gebracht werden kann,
führt nach der Außenluft. Die Verbindung der Schrägnut 122 mit dein Brennstoffraum
139 erfolgt jedoch nur bei niedriger Belastung der Maschine.
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Mit Hilfe eines um den Zapfen 15o drehbaren Hebelgestänges 153, 154,
155 kann ein verzahnter Sektor 149 mit einer Verzahnung 148 einer Hülse 146 in Eingriff
gebracht werden, die durch Ringe 147 drehbar, gegen Längsverschiebung jedoch gesichert
auf dem Verteilerschieber 115 angeordnet ist, derart, daß hierdurch letzterer entsprechend
der Lage
der Drosselldappe der Maschine in senkrechter Richtung
verstellt werden kann. Durch ein auf einem Zapfen 166 gelagertes Hebelgestänge
163, 165, 167, 168 kann mit Hilfe eines in einer Nut der Nabe 16o des Zahnrades
143 liegenden Ringes 162 das Zahnrad 143 gegenüber dem Zahnrad 144 verstellt werden,
so daß durch Auf- und Abwärtsbewegung des Zahnrades 1d.3 ein späteres oder früheres
Einspritzen des Brennstoffes erreicht werden kann.
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In dem Diagramm (Fig.2) sind auf der Ordinate verschiedene Öffnungsweiten
der Maschinendrossel, von denen die axiale Verstellung des Verteilerschiebers 115
abhängig ist, aufgetragen, während auf der Abszisse die Umdrehungen der Kurbelwelle
aufgetragen sind.
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Die Fläche a, b, c, d stellt die Schrägnut 121 dar, wobei die
Verbindung mit der Brennstoffzuft.hrleitung 75 bzw. die Unterbrechung dieser Verbindung
entlang der Linie a-d bzw. b-c erfolgt und jede Abszisse zwischen diesen Linien
die Dauer der Öffnung der Brennstoffzufuhrleitung in Graden der Kurbelwellenumdrehung
anzeigt. Die Fläche e, f, g, h stellt die Schrägnut 122 dar, wobei die nur
bei geringer Belastung der Maschine mögliche Verbindung der Zufuhrleitung 75 mit
dieser Nut entlang der Linie e-la und die Unterbrechung dieser Verbindung entlang
der Linie f-g erfolgt. Die Fläche i, j,
k, L stellt die Periode der
Druckverminderung in der Steuerleitung 59 dar, wobei die Verminderung und Wiederherstellung
des Druckes entlang der Linie i-1 bzw. j-k erfolgt.
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Gemäß Fig. 3 ist der Verteilerschieber 115 axial in die unterste Stellung
über eine der geschlossenen Maschinendrossel entsprechende Lage hinaus verschoben
dargestellt. Wenn nun der Schieber 115 in Richtung des Pfeiles sich dreht, kommt
die Schrägnut 121 mit der Öffnung 116 bei a (311°) in Verbindung, wodurch die Speiseleitung
d.2 über Leitung 75, Öffnung 116, Schrägnut 121, Aussparung 12(), Leitung 73,` Kanal
71 und Leitung 70 mit der Breilnstoffquelle verbunden wird. Der Kolben 38 wird aber
nicht angehoben, und das Ventil 16 öffnet sich nicht, weil der Druck in der Steuerleitung
59 und der Speiseleitung ;12 gleich ist und der in der Steuerleitung 59 herrschende
Druck auf die volle obere Stirnfläche des Ventilkolbens 38 wirkt, während die an
sich gleich große untere Stirnfläche bei Aufsitzen des Ventils auf seinen Sitz zu
einem Teil der Einwirkung des Brennstoffdruckes entzogen ist. Bei weiterer Drehung
des Schiebers 115 kommt die Nut 135 mit der Öffnung 129 in Verbindung, die über
Leitung 125 mit der Steuerleitung 59 verbunden ist. Der Druck in letzterer wird
jedoch nicht verringert, da die Entlastungsleitung 134 noch geschlossen ist. Im
Punkt b (356°) wird die Öffnung 116 geschlossen, wodurch die Speiseleitung 42 außer
Verbindung mit der Brennstoffquelle gebracht und unter dein Druck letzterer stehender
Brennstoff in der Speiseleitung 42 eingeschlossen wird. Die Zeitdauer, während welcher
die Speiseleitung 42 mit der Brennstoffquelle in Verbindung steht, ist durch die
Linie a-b angedeutet. Irn Punkt e (358°) wird alsdann die nach der Außenluft führende
Schrägnut 122 mit der Öffnung i 16 in Verbindung gebracht, wodurch der Druck des
in der Speiseleitung d2 eingeschlossenen Brennstoffes aufgehoben wird.
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Im Punkt i (obere Totpunktslage o°) kommt die Nut 138 mit der Öffnung
133 der Entlastungsleitung 134 in Verbindung, und da die mit der Nut 138
durch die Quernut 139 verbundene Nut 135 noch mit der Öffnung 129 und mithin mit
der nach der Steuerleitung 59 führenden Leitung 125 in Verbindung steht, entweicht
der Druck langsam aus der Steuerleitung 59. Die Druckflüssigkeit strömt dabei schneller
durch die Drossel 1d.o als die von der Brennstoffquelle kommende Flüssigkeit durch
die Drossel 1o6 nach der Steuerleitung 59, so d.aß in letzterer eine Druckverringerung
entsteht. Da jedoch zu dieser Zeit in der Speiseleitung d.2 kein Druck herrscht,
bleibt der Kolben 38 des Ventils 16 geschlossen. Hierauf wird im Punkt j (to') die
Öffnung 129 geschlossen, wodurch in der Steuerleitung 59 der ursprünglich herrschende
Druck wiederhergestellt wird. Iin Punkt f (26°) kommt die Nut 122 außer Verbindung
mit ,der Öffnung i 16. Der gleiche Arbeitskreislauf spielt sich bei allen Ventilen
16 ab, jedoch mit einer der Anzahl der Zylinder entsprechenden Phasenverschiebung,
im vorliegenden Falle also mit einer Phasenverschiebung von 9o°.
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Bei vollkommen geschlossener Maschinendrossel, also beim Leerlauf
der Maschine, ist der Schieber i 15 so eingestellt, daß die Verbindung,der Nuten
121 und 135 mit den Öffnungen 126 bzw. 129 nacheinander erfolgt, so daß, obwohl
die Speiseleitung 42 mit der Brennstoffquelle in Verbindung gebracht wird, kein
Brennstoff in den Zylinder eingespritzt wird.
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Bei teilweise geöffneter Drossel kommt die Nut 121 im Punkt m (318°)
mit der Öffnung 116 in Verbindung. Im Punkt 7a (o°) kommt die Nut 138 mit der Öffnung
133 Ader Entlastungsleitung 134 in Verbindung, wodurch der Druck in der Steuerleitung
59 genügend verringert wind, um den den Ventilkolben 38 geschlossen haltenden, anfänglich
herrschenden Differentialdruck zu überwinden. Durch
den Druck in
der Speiseleitung 42 wird der Ventilkolben 38 angehoben und Brennstoff in den Zylinder
eingespritzt. Die Öffnung i 16 wird in Punkt o (2°) geschlossen, um die Brennstoffzufuhr
nach dem Ventil 16 zu unterbrechen. Der Druck in der Speiseleitung 42, fällt schnell
auf einen Wert unterhalb .des in der Steuerleitung 59 herrschenden verringerten
Druckes, wodurch der Ventilkolben 38 geschlossen wird. Brennstoff wird nur während
einer sehr kurzen Zeitdauer, nämlich entlang der Linie n-o, eingespritzt. Das zwangsläufige
Schließen des Ventilkolbens 38 bei geringer Belastung der Maschine erfolgt dabei
.dadurch, d aß im Punkt p (5°) die Schrägnut 122 mit der Öffnung 116 in Verbindung
kommt, wodurch der Druck in der Speiseleitung 4a aufgehoben. wird. Der Ventilkolben
wird auf seinen. Sitz zurückgebracht, bevor er in seine oberste Lage gelangen kann.
Im Punkt q (io°) kommt die Nut 135 außer Verbindung mit der Öffnung 129,
um in der Steuerleitung 59 den Druck wiederherzustellen. Im Punkt r (33°) verläßt
die Schrägnut 122 die Öffnung 116, um die Speiseleitung 42 von der Außenluft abzuschalten.
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Bei voll geöffneter Maschinendrossel kommt im Punkt d (354°) .die
Schrägnut i,->i in Verbindung mit der öffnung 116, während im Punkt L @o°) die Öffnung
138 mit der Entlastungsleitung 133, 134 verbunden wird. Alsdann hebt sich der Ventilkolben
38, und es beginnt das Einspritzen des Brennstoffes. Im Punkt h (io°) verläßt die
Nut 135 die Öffnung 129, um den Druck in der Steuerleitung 59 wiederherzustellen.
Der Kolben 38 schließt sich jedoch nicht, weil die unter Wirkung.desFlüssigkeitsdruckes
stehendenEnden gleich groß sind. Die Feder 5o verhindert flatternde Bewegungen des
Ventilkolbens. Im Punkt c (38°) verläßt die INTut 121 die öffnung 116, wodurch die
Brennstoffzufuhr nach der Speiseleitung 42 unterbrochen wird. Da der # Druck in
dem Steuerraum 39 dadurch verschwindet und der Druck in der Steuerleitung 59 wiederhergestellt
worden ist, schließt der Ventilkolben 38 sich schnell. Brennstoff wird während einer
verhältnismäßig langen Zeitdauer, nämlich entlang der Linie 1-c, eingespritzt. Bei
voll geöffneter Maschinendrossel reicht die Schrägnut 122 nicht in die Ebene der
Öffnungen 116 bis iig und kann mithin mit diesen auch nicht in Verbindung .kommen.
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Die Verringerung des in der Steuerleitung 59 herrschenden Druckes
und mithin die Einspritzperiode werden eingeleitet, sobald' die ut 138 mit der Öffnung
133 und der Entlastungsleitung 134 in Verbindung kommt, während .die Wiederherstellung
des Druckes eingeleitet wird, sobald die Nut 135 außer Verbindung mit der Öffnung
129 kommt. Die Einspritzperiode wird beendet, sobald die Nut 121 außer Verbindung
mit :der Öffnung 116 kommt.
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Da der Brennstoff unter gleichbleibendem Druck steht, werdendem Ventil
Ladungen in genau abgemessenen Mengen zugeführt.
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Die Druckverringerung in der Steuerleitung 59 wird zweckmäßig bis
auf höchstens 25 bis 401/, durchgeführt. Es genügt, wenn diese Druckverringerung
groß genug ist, um das Öffnen des Einspritzventils 16 zu dem gewünschten Zeitpunkt
zu gewährleisten. Der Druckabfa11 findet nur für eine kurze Zeitdauer statt, und
unter den meisten Arbeitsbedingungen wird vor Beendigung des Einspritzens der anfänglich
herrschende Druck wiederhergestellt, damit die einzelnen Teile die Bereitschaftslage
für das Schließen der Ventile einnehmen. Die Ventile werden mithin schnell und zwangsläufig
geschlossen, und nach Beendigung des Einspritzens wird durch das Moment der Flüssigkeit
in der Steuerleitung 59 ein abermaliges Offnen des Ventils und mithin ein Tröpfeln
von Brennstoff in den Zylinder hinein verhindert.