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Brennstoffeinspritzvorrichtung für Verbrennungsmotoren Die Erfindung
bezieht sich auf Steuervorrichtungen für die Brennstoffeinspritzung in Verbrennungsmotoren
und betrifft im besonderen eine solche Vorrichtung, bei der in die Brennstoffzuf
ührungsleitung ein den Durchfluß steuerndes Orggan eingeschaltet ist, welches in
einer Richtung durch den Druck des Brennstoffes und in der anderen Richtung nach
Aufhören des Brennstoffdruckes durch eine Feder bewegt wird. Bei derartigen Vorrichtungen
besteht die zu lösende Aufgabe darin, die Steuerbewegung nicht allein miöglichst
schnell, sondern auch möglichst geräuschlos zu bewirken. Die Erfindung bezweckt,
eine Steuervorrichtung, der genannten Art zu schaffen, welche dieser Aufgabe weit-,gehend
entspricht. Die Erfindung besteht darin, daß das Steuerorgan als Stufenkolben ausgebildet
und so in die Brennstoffleitung eingebaut ist, daß seine kleinere Stirnfläche dem
Brennstoff druck, die andere der Kraft der Belastungsfeder ausgesetzt ist und gleichzeitig
die Stufe des Kolbens zu dessen Ab-
bremsen gegen ein Flüssigkeitspolster
dient. Zweckmäßig wird die Anordnung so getroffen, daß der Stufenkolben bei seiner
Bewegung gleichzeitig den Zufluß zu dem Pufferraum steuert. Die Veiwendung eines
kolbenschieberartigen Steuerorgans für den Brennstoffzufluß zur Düse, das in der
einen Richtung durch den Brennstoffdruck und. in der anderen durch die Kraft einer
Feder bewegt wird, ist bekannt. Ebenso ist es bekarmt, einen federgetriebene.n Kolben
am Schlusse seinex Bewegung dur-ch ein Flüssigkeitspolster abzubremsen und diese
Vorriehtung so auszubilden, daß der Kolben bei seiner Bewegung den Zufluß zu dem
Pufferraum steuert.
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Die Erfindung besteht demgegenüber in dex angegebenen baulichen Ausführung
des Steuerorgans.
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Wird zwischen der Brennstoffleitung und dem Einspritzkanal in bekannter
Weise ein Drucksammler eingeschaltet, so kann dies in weiterer Ausbildung der Erfindung
in der Weise geschehen, daß sowohl der Zufluß des Brennstoffes von der Pumpe zum
Drucksammler als auch der Abfluß von diese;.-n Sammler zur Einspritzleitung durch
den Stufenkolbenschieber gesteuert wird.
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Einige Ausführungsformen der Erfindung werden auf den beigefügten
Zeichnungen veranschaulicht.
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Abb. i zeigt eine Einspritzvorrichtung ohne Drucksammler.
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Abb. 2 zeigt eine ähnliche Vorrichtung mit einem solchen Drucksammler.
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Bei der in Abb. i gezeigten Ausführungsform bezeichnet i den Zylinderkopf
oder
-de-ek#el des Verbrennungsmotors und 2 die Einspritzdüse, welche
beide in beliebiger Weise ausgeführt werden. können. Die DÜSe 2 ist einem T-förmigen
Körper 3 angebracht, sen einer Zwei, durch eine Nippelverbi-9 dung 4 an die von
einer Brennstoffpumgi#'.-: kommende Brennstoffdruckleitung 5 angeschlossen
-ist. - Der andere Zweig des Körpers 3 trägt ein Federgehäuse
6, das durch eine Verschraubung 7 an eine Leckölleitung
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angeschlossen ist, die zum Brennstoffbebälter oder einer anderen Brennstoffleitung
zurückleitet, in der kein. überdrudlz: herrscht, z. B. zur Saugleitung der Pumpe.
Die Brennstoffdüse steht durch einen Kanal 9 in Verbindung mit einem im T-förinigen
Körper 3 an-Creordneten Zylinder für einen Ventilkolben io, dessen eines
freies Ende ein Ventil fär den Kanal 9 bildet und vom Druck in der Brennstoffleittliig
5 beaufschlagt -wird, während das andere Ende desselben mit eine-r im Gehäuse
6 angebrachten kräftigen Feder i i belastet wird, deren Stärke den öffnungsdruck
des Ventils io und damit die Höhe des Einspritzdruches bestimmt. Außerdem ist im
T-fürmigen Körper 3 ein von der Breimstoffleitung 5 zu einem kleineren
Hohlraum. 13 führender Umströmungskanal 12 angebracht, der zugeschlossen
wird, wenn der Veiitilkolbert-io unter Einwirkung der Feder ii in die den Kanal
9 zuschließende Lage geht, welcher aber mit dem Kanal 12 und der Brennstoffdruckleitung
5 verbunden wird, wenn sich der Ventilkolben tuiter Einwirkung des Pumpendruckes
gegen die öffnungslage für den Kanal 9 hin zu bewegen beginnt. Als Ventil
zu dem genannten öffnen und Schließen des Hohlraumes 13 dient eine als Schieberventil
wirkende Verlängerung 14 des Kolbens io und eine innerhalb dieser Kolbenverlängerung
vorgesehene Ausdreliung 15,
die zwischen dem eigentlichen Ventilkolben io
und der Verlängerung 14 angebracht ist, wobei diese Verlängerung einen etwas größeren
Querschnitt als der Kolben io lial)cn muß. Die Feder i i beeinflußt den Kolben io,
14 vermittels einer Scheibe 16, und der Kolben ist mit einem Kopf 17 versehen,
der dessen Bewegung üi der Schließrichtung begrenzt. Die. Wirkungsweise ist die
folgende: Bei einem zur Brennstoffeinspritzung bestimmten Druckstoß in der Leitung5
wird durch den Brennstoffdruck auf das freie Ende des Ventilkolbens io der Kolben
so weit verschoben, daß der Kanal 9 offengelegt wird, dünn findet die Einspritzung
durch die Düse i statt. Da der Kolben i o den Kanal 9 erst freigibt, wenn
und solange ;der Druck des 7ufließenden Brennstoffes in dem Kanal 5
eine Hölie
hat, die den Brennstoffdruck, der auf die Stirnfläche des Kolbens io wirkt, in den
Stand setzt, den Druck der Feder i i zu überwinden, ist unabhängig von den. _Druckschwankungen
in der Leitung 5 und der 'Drehzahl ein Mindesteinspritzdruck an der
0 't'ise 2 gewährleistet. Bevor der Kanal 9 f Cir 'die Einspritzung
geöffnet wird, kommt der ..Kanal 12 iii Verbindung mit der Ausdrehung 15 und dem
Hohh-aum 13, so daß der letztgenannte mit Brennstoff gefüllt wird. Wenn die
Einspritzung vollzogen worden ist, sinkt der Brennstoffdruck in der Leitung
5 unter Voraussetzung einer entsprechenden Pumpenkonstruktion rasch, und
der Veutilkolben gleitet unter Einwirkung der Feder i i zurück, was zuerst sehr
rasch. geschieht, so daß der Kanalg rasch zugeschlossen wird, und gleich darauf
wird auch der Hohlraum 13 vom Kanal 12 abgeschlossen, so daß er eine gewisse Breninstoffmenge
in sich einschließt. Das Ende !der Schließbewegung des Ventilorgans geschieht somit
gegen ein eingeschlosselies Flüssigkeitskissen, in welchem der Druck erhöht wird,
je nachdem die Schließbewegung g fortschreitet. Der Kopf 17 -
auf dem Kolben wird dadurch verhindert, sich mit einem Schlag gegen seine Anlagefläche
in dem T-förmigen Körper zur Begrenzung der Schließbewegung anzulegen oder überhaupt
diese Anlage zu erreichen, -und es ergibt sich ein lautloser Gang, da der genannte
Kopf der einzige Teil des Kolbens ist, der durch Aufschlagen auf einen festen Anschkag
Lärm erzeugen könnte. Bei der Schließbewegung muß man in der Praxis mit einem gewissen
Durchsickern von Brennstoff von der Aushöhlung 13 weg rechnen. Diese Aushöhlung
wird aber bei jeder öffnungsbewegung wiederum gefüllt, und die Verluste haben deshalb
keinen Eüifltiß auf die gute Wirkung des Pufferraums 13. Weiterhin muß manauch mit
einem Durchsickern von Brennstoff an der Kolbenverlängerung 14 vorbei zum Federgehäus#e
6 rechnen. Wenn dieses vollständig geschlossen wäre, würde nach einer gewissen
Betriebszeit in demselben ein Druckauftreten, der gleich groß wie der Brennstoffdruck
in der Leitung 5 sein würde, wobei dann die beabsichtigte Wirkung des Kolbens
ausbleiben würde. Um dies zu verhindern, ist, wie oben angegeben, eine Leckleitung
8 vorgesehen.
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Es ist offenbar, daß die beschriebene Vorrichtung betriebssicher ist,
d. h. nicht in Unor-dnung geraten kann, da der Ventilkörper io- nicht mit
Schlagwirkung gegen den entsprechenden Sitz abdichtet, und daß sie in der Praxis
nicht undicht oder von Schmutz zugestopft werden kann. Die Möglichkeit dazu, daß
Schmutz in den Kanal 12 und den Hohlraum 13 hineingerät, ist gering, da diese
Teile eine sog. Flüssigkeitstas
-che bilden und der Schmutz, der
sich gegebenenfalls gegen das Ende des Ventilkolbens lagert, beim Einspritzen des
Brennstoffes in den Motorzylinder mitgerissen wird. Die ganze Vorrichtung kann,
genau wie eine gewöhnliche Zündkerze, äußerst leicht und beqtl,em zur Übersicht
und Einstellung abgenommen werden, falls dies erforderlich werden sollte.
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Die Spannung der Feder i i kann in der einen oder anderen Weise einstellbar
sein. Die oben beschriebene Vorrichtung ist so einfacher Art, daß sie auch bei Glühkopfmotoren
vorteilhaft sein kann, insbesondere wenn. man dadurch die Pumpe#n äußerst einfach
und billig ausgestalten und dadurch die verhältnismäßig geringen Kosten, die dieEinspritzvorrichtung
gemäß der Erfindung bedingt, einsparen kann. Es wird jedenfalls eine bessere Einspritzung
und dadurch eine verbesserte Brenn:stoffölonomie in Verbindung mit lautlosem Gang
erhalten.
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Bei Dieselmotoren und insbesondere rasch laufenden. Dieselmotoren
kann inali bessere Ergebnisse dadurch erhalten, daß man die Vorrklitung mit einem
Drucksammler verbindet. Auch in diesem Falle kommt man für einen befriedigenden
Betrieb mit einfachen Brennstoffpumpen aus. Die Pumpen als solche brauchen dabei
nicht mit Drucksammler ausgeführt zu werden.
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In Abb. 2 wird eine solche Brenjistoffeinspritzvorrichtung mit Drucksammler
dargestellt, wobei in,entsprechenden Teilen dieselben Bezugszahlen. verwendet werden
wie in Abb. i, und im Zusammenhang mit diesen Teilen sollte die Vorrichtung im Anschluß
an das Obenstehende nicht näher beschrieben zu werden. brauchen. In diesem Falle
ist aber der Ventilkolben i o nicht bestimmt, die unmittelbare Verbindung zwischen
der Brennstoffleitung und dem Einspritzkanal 9 herzustellen, sondern bei
seiner öffnungsbewegung wird die Verbindung von ihm mit einem Zylinderraum 18 hergestellt,
in dem ein Sammlerkolben ig, der durch eine kräftige Feder 2o belastet ist, vers,chiebbar
angeordnet ist. Dieser Kolben ig dient auch als Ventil für einen Kanal 21, der im
Augenblick der Einspritzung in Verbindung mit dem Düsenkanal 9 gesetzt werdensoll.
Diese Verbindung zwischen den Kanälen 2 1 und 9 wird ihrerseits durch eine
Ventilnut 22 in der Kolbenverlängerung 14 zustande gebracht. Die Wirkungsweise dieser
Vorrichtung ist die f olgende -
Bei einem Druckstoß in der Brerrnstoff
-leitUng 5 wird der Ventilkolben io verschoben und setzt die genannte Leitung
in Verbindung ZD mit dem Zylinderraum 18, wobei der Kolben ig unter Zusammendrücken
der Feder 2o nach außen verschoben wird, und im ge-C nannten Rauin sowie im dazugehörigen
Kanal 21 wird der Bremistoff unter dem Druck der Feder 2o ;angesammelt, während
die Ventilaut 22 gleichzeitig verschoben worden ist, so daß die Verbindung zwischen
den Kanälen 21 und 9 unterbrochen ist. Der Einspritzsammler ist dann in Wirkungsbereits,ch.aft
geladen, und wenn der Druck in der Brennstoffleitung 5 sinkt, gleitet der
Ventilkolben io zuerst zurück, so daß er die Verbindung mit dem Zylinderraum 18
unterbricht. Bei der fortgesetzten Rückgangbewegung des Ventilkolbens gelangt die
Nut 22 in eine solche Lage, daß die Verbindung zwischen den Kanälen 21 und
9 hergestellt wird, und dabei geschieht das Einspritzen unter einem Druck,
der von der Sammlerfeder 2o bestimmt wird. Der Ventilkolben ist auch in diesem Falle
mit den oben beschriebenen Vorrichtungen 12, 13 verbunden, um sicherzustellen,
daß der letzte Teil der Rückgangsbewegung ohne Stoß oder Schlag geschehe. Ähnliche
-Vorrichtungen sind im Zusammenhange mit dem Siammlerkolben vorgesehen, dessen in
den Zylinderraum 18 hineinragendes Ende auf einen kleineren Durchmesser abgestuft
ist als der Zylinder und einen Ansatz bildet, der zusammen mit dem Kolbenen#de,
wenn der Kolben in die den Kanal 21 schließende Lage verschoben wird, vor sich ein
Fliis-Slgl-,eitsl,-issen abschließt, das den letzten Teil der Rückgangsbewegung
des Kolbens dämpft.
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In diesem Falle muß die Feder i i derart bemessen sein, daß sie einen
höheren Druck auf den Brennstoff ausübt als die Feder -2o, und ein Leckkanal
23 ist im Zusa7umenhang mit dem Kolben ig vorgesehen. Dieser dient als Sicherheitsventil,
falls der Brennstoff nicht aus dem Sammlerzylinder herauskommen können sollte, und
steht in Verbindung mit einem die Feder2o umgebende,n Gehäuse, das seinerseits mit
einer Rückgangsleitung für durchsickerndenBrennstoff in ob-en beschriebener Weise
verbunden sein kann. Ein ähnlicher Leckkanal ist zwischen dem die Feder i i umgebenden
Gehäuse und dem die Feder 20 umgebenden Gehäuse angebracht, so daß ein Brennstoffdruck
auch nicht im erstgenannten Gehäuse entstehen kann. Der Unterschied in der Wir.
kung zwischen dieserVorrichtung und dervorher beschriebenen ist der, daß die Einspritzting
ZD bei einer Drucksenkung in der Brennstoffleitung 5 stattfindet statt bei
einer Druckerhöhung in derselben -und daß eine unmittelbare Verbindung zwischen
der Brennstoffleitung und dem Einspritzkanal nicht hergestellt werden kann, sondern
daß diese Verbindung durch den Drucksammler geschehen muß.