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Vorrichtung zur Brennstoffzufuhr in Brennkraftmaschinen Die Erfindung
bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Brennstoffzufuhr in Brennkraftmaschinen, bei
welcher eine Vorpumpe und eine Einspritzpumpe mit einem Verteiler verbunden sind,
der in einem ortsfesten Gehäuse an der Maschine angebracht ist und einen von der
Maschine bewegten Verteilerkopf hat. Dieser Verteiler regelt nicht nur die Brennstoffzuleitung
zu den Zylindern, sondern steuert auch die Versorgung der zwischen Vorpumpe und
Zylindern eingeschalteten Einspritzpumpe. Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art
wird der Kolben zum Ansaugen des Brennstoffes durch eine Feder und zum Einspritzen
des Brennstoffes in den Zylinder durch den hydraulischen Druck des. Brennstoffes
bewegt. Dies erfordert hohe von der Vorpumpe zu erzeugende Brennstoffdrücke und
gibt doch nicht die Gewähr, daß die hin und her beweglichen Teile der Vorrichtung,
also in diesem Falle der Kolben der Einspritzpumpe, dem raschen Lauf der Maschine
schnell genug folgen, da die Massenkräfte mit der Erhöhung der Drehzahl der Maschine
sehr stark anwachsen.
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Die Erfindung verbessert eine solche Vorrichtung, und des Wesentliche
besteht darin, daß der umlaufende Verteiler und die Einspritzpumpe in mechanischer
Verbindung mit der Kurbelwelle stehen und daß ein Kanal des ortsfesten Verteilergehäuses
als Zu- und Ablauf der Einspritzpumpe dient und beim Saugen und Drücken mit je einem
besonderen Kanal des Verteilers in Verbindung tritt. Die zwangsläufige. mechanische
Verbindung der Einspritzpumpe mit der Kurbelwelle und die Anordnung je eines besonderen
Kanals für den Saug- und Druckhub in dem umlaufenden Verteiler hat den Vorteil,
daß die Brennstoffzufuhr zu den Zylindern auch bei hoherDrehzahl der Maschine gesichert
ist, weil alle Hilfseinrichtungen für diese Zufuhr dem raschen Lauf der Maschine
zwangsläufig folgen. Der Brennstoff kann dabei unabhängig von dem von der Vorpumpe
erzeugten Druck durch die Brennstoffpumpe mit beliebig hohem Druck eingespritzt
werden, und der von der Vorpumpe erzeugte Druck steht vollständig für die Füllung
der Einspritzpumpe zur Verfügung. Die neue Vorrichtung arbeitet daher insbesondere
bei hohen Drehzahlen sicherer und insbesondere zeitlich genauer als ähnliche bekannte
Vorrichtungen. Gegenüber bekannten Vorrichtungen, bei denen der Verteiler nicht
gleichzeitig auch als Ansaugschieber für die Einspritzpumpe dient, hat der Erfindüngsgegenstand
den
Vorteil größerer Einfachheit, geringerer Fehlerquellen und Undichtigkeitsquellen
und geringerer Strömüngswiderstände für den Brennstoff in ' deh Leitungen.
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DieErfindung kann in zweckmäßiger Wez auch durch die bekannte Regelung
der Brennstoffmenge ausgebaut werden. Es ist bereits bekannt, die Brennstoffzufuhr
durch Veränderung des Hubes der Einspritzpumpe zu verändern und diese Hubveränderung
durch Exzenter zu besorgen. Bei dem Erfindungsgegenstand ist eine Exzenterscheibe
mit einem Fliehkraftregler der Maschine verbunden und umfaßt eine zweite mit einem
Handhebel verbundene Exzenterscheibe. Auf diese Weise kann eine Einstellung der
Hublänge der Einspritzpumpe von Hand aus auf die annähernd gewünschte Fördermenge
erfolgen, während die Genaueinstellung des Hubes während des Betriebes durch den
Fliehkraftregler bewirkt wird.
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Die beiliegende Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Abb. i ist eine Schnittansicht durch die Gesamtanardnung, Abb. 2 ein
Schnitt nach 2-2 der Abb. i ; Abb. 3 ist ein Schnitt durch den Antrieb der Vorpumpe,
Abb. 4 ein Querschnitt nach 4-4 der Abb. 3; Abb. 5 ist ein Schnitt durch den Verteiler
und seinen Antrieb; Abb. 6 und 7 sind Schnitte durch den Verteiler, in verschiedenen
Radialebenen desselben genommen; Abb. 8 und 9 sind Einzelheitssehnitte ähnlich der
Abb. 5 durch den Verteiler in anderen Lagen; Abb. io und ii sind Querschnitte durch
den Verteiler in verschiedenen Höhenlagen; Abb. 12 ist eine schematische Darstellung
des Verteilers und seiner verschiedenen Stellungen während des Hubes der Einspritzpumpe,
und Abb. 13 zeigt die Endansicht einer Verbrennungskraftmaschine, an welcher die
Brennstoffzufuhrvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung angebracht ist.
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Die Brennkraftmaschine kann beliebige Ausführungsform haben. Sie ist
nach Abb. 13
eine Maschine mit einem Zylinderblock über einem Kurbelgehäuse,
und eine vierzylindrige Maschine ist in: der folgenden Beschreibung angenommen.
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Die in Abb. 2 im Schnitt angedeutete Welle i i wird von der Kurbelwelle
der Brennkraftinaschine aus mit passender Übersetzung angetrieben und dient an dem
einen Ende bei 13
als Läger für einen Wellenstumpf 14, dermit der Welle ii
durch den Stift 16 gedreht wird. Das Gehäuse i9 für den Verteiler des Brennstoffes
ist an dem Gehäuse der Maschine befestigt und hat die Lager 17 und 18 für
diese zusätzliche Welle 14. Die Welle 14 treibt -durch das Ritzel 2 i eine in dem
Gehäuse 19
,rehbare Welle 34; welche in den Lagern 35 Aznd 39 eines rohrförmigen
Gußstückes 36 drehbar untergebracht ist. Ferner greift dieses Ritzel2i in ein Kegelritze122
am oberen Ende einer Welle 23 (Abb. 3) ein, durch welche die Vorpumpe angetrieben
wird.
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Die nach Art einer Zahnradpumpe 3o ausgebildete Vorpumpe sitzt in
dem Gehäuse 24 in seinem unteren Teil und erhält den Brennstoff aus einem nicht
dargestellten Behälter durch die Leitung 8o; das Handventil 81 und einen Stutzen
82, von welchem aus der Brennstoff zu den Ventilen 86, 2o6 und über eine Meßvoi#richtung
zu der Vorpumpe 30 strömt. Eine Rückführpumpe 27, 28, ähnlich der Vorpumpe
3o ausgebildet, ist in demselben Gehäuse 24 angeordnet und von der Vorpumpe durch
eine Wand 32 (Abb. i) getrennt. Die Pumpe 27, 28 drückt den Brennstoff, der vom
Unterteil des Gehäuses i9 durch Kanäle in die Pumpe 27, 28 zurückgeführt wird; in
den nicht dargestellten Vorratsbehälter durch die Leitung 153 zurück, die
bei 154 ein Rückschlagventil enthält.
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Die Vorpumpe 30 fördert den Brennstoff unter einem bestimmten von
der Geschwindigkeit der Pumpe abhängigen Druck durch die Leitung 94 von unten in
einen Behälter 107, in welchem sich allenfalls mitgenommene Unreinheiten absetzen.
Aus diesem Behälter fließt durch das Rohr 112" welches nahe bis zum Boden reicht,
der Brennstoff infolge des Druckes durch die Leitung i 18 zu dem T-Rohr i
i9 und von letzterem durch das Rohr i2o zu dem Verteiler im Innern des Gehäuses
37. Nahe dem Eintritt des Rohres 120 in das Gehäuse ist ein Handhahn 121 eingeschaltet;
durch welchen der Zutritt abgesperrt werden kann. , Nach Abb. 5 steht der Hahn im
Innern des Deckels 45 für das Verteilergehäuse in Verbindung mit einem Kanal i22.
Er mündet an der Unterfläche des Deckels m einer bogenförmigen Nut i23 (Abb. 6)
und von diesem Kanal und dem Bögen aus wird der Brennstoff über den Verteiler hin
zur Einspritzpumpe geführt.
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Der Verteiler umfaßt den festliegenden Deckel 45 des Gehäuses 37 und
einen Drehschieben 43 (Abb. 7). Dieser Drehschieber erhält seinen Antrieb von der
Welle 34 durch den am oberen Ende der Welle festgelegten Kopf 40, der durch den
Stift 44 mit dem Drehschieber 43 so verbunden ist, däß der Drehschieber mitgedreht
wird, jedoch in der i Achsrichtung etwas nachgeben kann. Er wird für gewöhnlich
gegen die Unterseite des feststehenden
Deckels 45 durch die den
Kopf 40 und den Drehschieber 43 umhüllende Druckfeder 42 angedrängt.
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Um die beiden Körper des Verteilers beständig in betriebsfähigem Zustand
zu erhalten, ist zweckmäßig der eine Körper aus einem Meta11 hergestellt, das weicher
ist als Stahl, oder dieser Körper hat einen Überzug aus einer entsprechenden Legierung.
EineBronzelegierung, bestehend aus 7o % Kupfer, 26 °/o Blei .und 4 % Zinn,
hat sich dem. Zweck angepaßt erwiesen.
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In dem Drehschieber 43 befinden sich, um je go° zueinander versetzt,
vier U-förmige Kanäle 124- Wenn demnach bei der Drehung des Schiebers 43 das Ende
eines solchen U-förmigen Kanales unter der Nut 123 an der Unterfläche des Deckels
45 vorübergeht, so wird durch die Vorpumpe der Brennstoff in den betreffenden U-förmigen
Kanal 124 hineingedrückt. Wenn dies stattfindet, so ist das andere Ende des U-förmigen
Kanals 124 im Drehschieber 43 in Verbindung mit einem ähnlichen Kanal z25 im feststehenden
Deckel 45. Dieser Kanal setzt sich durch die Wand des Gehäuses 37 in dem Kanal
126 weiter, wie in Abb. 5 und 8 gezeigt, und das untere Ende des Kanals 126
in der Gehäusewand schließt sich an einen waagerechtenKanal 127 an, welcher nach
Abb. z zum oberen Ende des Zylinders für die Einspritzpumpe führt, wodurch also
die Versorgung der Einspritzpumpe mit Brennstoff stattfindet. Die Drehung der Welle
34 ist so geregelt, daß der Eintritt des Brennstoffes in den Zylinder der Einspritzpumpe
gerade stattfindet, wenn der Kolben der Einspritzpumpe seinen Saughub beginnt.
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DieEinspritzpumpe ist besonders inAbb. 2 gezeigt und umfaßt einen
Zylinder 64 mit einem Kolben 63, der durch eine Kolbenstange 62 nach innen gestoßen
werden kann, während eine Feder 68, die sich gegen den Flansch 67 des Kolbens legt
und andererseits sich gegen die den Zylinder 64 festhaltende Hohlschraube 66 abstützt,
nach außen bewegt wird. Die Hohlschraube 66 hält den Zylinder durch Druck gegen
seinen Flansch 65 fest.
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Die Einwärtsbewegung des Kolbens 63 dieser Pumpe wird von der Schwinge
59 abgeleitet (Abb. z), die einerseits durch den Kopf 61 kraftschlüssig mit der
Kolbenstange 62 in Verbindung steht und andererseits lose von einem Bolzen 6o getragen
wird, der in dein Gehäuse unterstützt ist. Aus der Wand der Schwinge 59 ragt zwischen
ihren beiden Enden ein Zapfen 58 heraus, und von diesem Zapfen wird ein nach abwärts
gerichteterArm 57 getragen. Der Arm wird zwischen seinen beiden Enden durch einen
Stift 158, der unter der Einwirkung der Feder 163 steht, beeinflußt. Seine Ausschwingung
zur Herbeiführung der Bewegung der Schwinge 59 und der Einwärtsbewegung des Kolbens
63 der Einspritzpumpe für den Druckhub erfolgt durch nachstehend erläutertes Gestänge.
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Auf der Antriebswelle 14 (Abb. 2) der Einspritzvorrichtung befindet
sich eine mit vier Erhöhungen versehene Hubscheibe 46; welche bei ihrer Drehung
durch Anstoß gegen einen von der Feder 54 angedrückten Arm 5o die Ausschwingung
dieses Armes und einer Schwingwelle 53 herbeiführt, auf welcher dieser Arm verkeilt
ist. Der Arm 5o greift mit einer Rolle 48 an der Hubscheibe 46 an. Die Schwingwelle
53 hat in der Ebene, in welcher sich der Arm 57 der Schwinge 59 befindet, eine gerade
Bodenfläche 56. Die Größe der Ausschwingung des Armes 57 hängt also von dem Abstand
des freien Endes dieses Armes von der Achse der Schwingwelle 53 ab. In Abb. z ist
der Arm 57 bis ganz an den Umfang der Schwingwelle 53 herangerückt. Der Abstand
von der Achse ist also groß, u;nd der Hub der Schwinge und damit der Kolbenhub der
Einspritzpumpe hat ebenfalls ein Höchstmaß erreicht.
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Zur Einstellung des Armes 57 gegenüber der Achse der Schwingwelle
53 dient ein Gestänge; das an das Exzenter 76 angeschlossen ist. Das Exzenter hat
nach Abb. 2 einen Zapfen 77, der in der Lagerbuchse 78 einerseits und in dem Gehäuse
rg andererseits drehbar unterstützt ist. Der Zapfen ragt rechts etwas aus dem Gehäuse
rg heraus (Abb. 2) und trägt dort einen Hebel 79, wodurch die Verdrehung dieses
Zapfens und damit des Exzenters 76 von Hand bewerkstelligt werden kann. Auf dem
Exzenter 76 ruht drehbar ein exzentrischer Ring 70 mit einem Arm 71, dessen
freies Ende in eine Gabel am Ende einer Stange 72 eintritt, die ihrerseits unter
der Wirkung des Fliehkraftreglers 75 durch das Gestänge 74, 73 verstellt wird (Abb.
i3).
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Es kann demnach von Hand aus durch den Hebel eine Verstellung des
Armes 57 gegenüber der Achse der Schwingwelle 53 für einen Normalhub der Einspritzpumpe
eingestellt werden, und andererseits kann auch eine zusätzliche Verstellung dieses
Hubs der Einspritzpumpe durch den Regler der ganzen Maschine während des Betriebs
je nach der Belastung oder Geschwindigkeit stattfinden.
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Nachdem durch die Vorpumpe 3o der Brennstoff über den Drehschieber
43 der Einspr itzpumpe zugeleitet worden ist, wird die `weitere Beförderung des
durch die Einspritzpumpe nunmehr unter höheren Druck versetzten Brennstoffes zu
den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine wieder durch den Drehschieber 43
und den Deckel 45 des Verteilers vorgenommen. Nach den Abb.5 bis 12 hat der Drehschieber
nicht nur die vier
in die Oberfläche des Kopfes sich öffnenden U-förmigen
Kanäle 124, die radial zur Drehachse des Kopfes verlaufen, sondern es befindet sich
im Innern des Drehschiebers 43 auch ein nahezu quadratischer Kanal 1?-8. Er ist
symmetrisch zu den Kanälen 124 angeordnet, so daß die Ecken 129 des Quadrates ungefähr
in der Mitte zwischen je zwei Kanälen 124 liegen. Jede Ecke 129 steht durch einen
nach oben gerichteten Kanal 130 mit der Dichtungsfläche des Drehschiebers in Verbindung.
In dem feststehenden Deckel 45 liegen Kanäle 131, die in. der unteren Dichtungsfläche
dieses feststehenden Deckels münden und andererseits durch Leitungen 132 mit den
verschiedenen Zylindern verbunden sind. Die Mündungen der Kanäle 131 liegen ebenfalls
an den Ecken eines Quadrates symmetrisch zur Drehachse des Drehschiebers 43, und
dieses Quadrat ist so angeordnet; daß eine Ebene durch den feststehenden U-förmigen
Kanal 125 in dem Deckel 45 und durch den feststehenden Kanal i26_ in der Wand des
Gehäuses 37 die Mitte einer Seite dieses Quadrats der Kanäle 131 schneidet.
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Während der Drehung des Drehschiebers43 kommen also seine U-förmigen
Kanäle 124 der Reihe nach in Verbindung mit dem Kanal 125, und damit ist dem Brennstoff
der Weg zur Einspritzpumpe. 64 freigegeben. Ferner kommt zwischen je zwei Eindeckungen
der Kanäle 124 mit dem Kanal 125 auch ein Kanal 129 in Eindeckung mit dem Kanal
i25 (Abb.7), so daß in diesem Augenblick alle Kanäle 124 des Drehschiebers 43 von
der Versorgung mit Brennstoff abgesperrt sind. In dem gleichen Augenblick ist jedoch
die Bohrung 13o des Drehschiebers 43 in Eindeckung mit einer der Bohrungen 131 (Abb.
9), und es wird demnach durch die Einspritzpumpe der Brennstoff aus ihr unter größerem
Druck durch den Kanal 127, i26, 125 zur Bohrung 129, 130 in den Kanal 131 und in
den betreffenden Zylinder durch die Leitung 132 gedrückt.
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Die verschiedenen Bohrungen in dem Deckel 45 und in dem Drehschieber
43 und der Gehäusewand haben nun einen verhältnismäßig kleinen Querschnitt; der
Drehschieber 43 dreht sich mit verhältnismäßig großer Geschwindigkeit. Die Lieferung
bestimmter Mengen von Brennstoff während der kurzen Eindeckungszeiten von festen
und beweglichen Kanälen wird nun folgendermaßen sichergestellt. Der Kanal 123 an
der Unterfläche des Deckels 45 ist in der Umfangsrichtung etwas verlängert, und
zwar entgegengesetzt der Uhrzeigerbewegüng, wie in Abb. 6, 7 und ii bei 207 angedeutet.
An jener Stelle, an welcher die Bohrung 125 in die Unterfläche des Deckels 45 mündet,
sind zwei nach entgegengesetzten Seiten verlaufende Nuten vorgesehen, und zwar erstrecken
sich diese Nuten von der Mündungsstelle des Kanals 125 ein kurzes Stück nach
entgegengesetzten Seiten hin. Diese kurzen Nuten sind bei 2o8 in Abb. 6, 7 und i
i gezeigt. Ähnlich hat auch der Drehschieber 43 kurze Nuten 2o9 (Abb. io), welche
sich von dem Endpunkt des Kanals 13o an der Oberfläche des Drehschiebers 43 hin
erstrecken. Es ist also anzunehmen, daß der Übertritt des Brennstoffes aus diesen
verschiedenen Kanälen in die damit in Eindeckung gelangenden Kanäle schon kurz vor
der eigentlichen Eindeckung einsetzt und auch kurz nach der eigentlichen Eindeckung
der Kanäle andauert, so daß die nötige Zeit für den Durchtritt gewonnen wird.
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Die Verbindung zwischen der Leitung i28 in dem Drehschieber 43 einerseits
mit der Einspritzpumpe 63; 64 und mit den zu den Zylindern führenden Leitungen 123
andererseits findet gleichzeitig mit dem Anfang des Ausstoßhubes der Einspritzpumpe
63, 64 statt. Es wird dadurch der Brennstoff unter Druck in die Leitung 132 eingetrieben,
und die Bewegungsrichtung der Beschickung durch die verschiedenen Kanäle ist in
Abb. 8 und 9 durch Pfeile angedeutet. Die zeitlich aufeinander folgenden Beschickungen
verschiedener Brennkraftzylinder erfolgen dadurch, daß die Eindeckung der Bohrung
130 in dem Drehschieber der Reihe nach mit den Bohrungen 131 im Deckel 45 zustande
kommt; und zwar jeweils gleichzeitig mit der Eindeckung der Eckbohrung 129 mit der
Leitung 125 in dem Deckel. Da sich: der Drehschieber 43 im wesentlichen mit derselben
Geschwindigkeit dreht wie die Steuerscheibe der Welle, so dreht sie sich auch in
einem ganz bestimmten zeitlichen Zusammenhang mit der Bewegung der Einspritzpumpe
63; 64.
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Brennstoff, der allenfalls aus den verschiedenen Zylindern unbenutzt
zurückströmen könnte, wird durch Leitungen, die hier nicht dargestellt sind, in
den unteren Teil des Gehäuses i9 durch die Öffnung 149 zurückbefördert und strömt
in die Kammer der Zahnradpumpe 27, 28, die mit der Vorpurnpe3o gleichzeitig angetrieben
wird, um durch Leitung 153 wieder zu dem Behälter zurückgebracht zu werden. Ein
Stutzen 15E am Boden dieses Gehäuses i9 und eine Leitung 157 dienen dazu, diese
Brennstoffmasse aus dem Gehäuse jederzeit entfernen zu können.
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Der Hebel 176 (Abb. i), der rechts von dem Gehäuse angeordnet ist,
dient zum Betrieb einer Handpumpe, durch welche der Einspritzpumpe für das Anlassen
der ganzen Maschine Brennstoff geliefert wird. Bei Be- j wegung des Handhebels 176
wird der Pumpenkolben 169 in seinem Zylinder 168 hin und
her bewegt,
um Brennstoff aus der Leitung i 18 in die Kammer 184 und die Barunterliegende Kammer
179 zu befördern, während der Rücktritt durch entsprechende Rückschlagventile
178 und r83 verhindert wird. Die untere Kammer 179 steht durch den
Kanal 186 in Verbindung mit einem Kanal 186a, welcher ebenfalls in das Ende des
Zylinders der Einspritzpumpe mündet. Ein Nadelventil 192 kann von Hand aus in eine
Lage gebracht werden, um diese Verbindung -zwischen der Handpumpe 176, 169 und der
Einspritzpumpe 63, 64 abzusperren, während andererseits der Reihe nach bei Öffnung
des Kanals und Drehung des Drehschiebers den verschiedenen Zylindern der Maschine
durch die Handpumpe Brennstoff vor dem eigentlichen Betrieb zugeführt werden kann.