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Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen Bei Brennstoffeinspritzanlagen
für Brennkraftmaschinen, z. B. Fahrzeugmotoren, kann sich der Beginn der Einspritzung
des Brennstoffs mit steigender Drehzahl selbsttätig vorverlegen, sofern die Einspritzpumpe
derart ausgebildet ist, daß vor Beginn des wirksamen Förderhubs ein Teil des vom
Förderglied der Pumpe verdrängten 13rennstoffs durch einen gesteuerten Rückströmkanal
ent-. weicht, wobei die entweichende Brennstoffinenge mit steigender Drehzahl infolge
Drosselwirkung zwischen dem Rückströmkanal und dem ihn steuernden Glied abnimmt.
Mit der früher einsetzenden Einspritzung des Brennstoffs in die Maschinenzylinder
nimmt aber auch bei unveränderter Einstellung de: Mengenregelglieder die je Kolbenhub
eingespritzte Fördermenge der Einspritzpumpe rasch zu, so daß derartige Einspritzpumpen
eine mit steigender Drehzahl stark ansteigend Förderkenglinie aufweisen.
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Viele Motoren haben aber eine mit ansteigenden Drehzahlen abfallende
Verdauungskennlinie. Insbesondere bei Motoren mit hoher Enddrehzahl, wie Fahrzeugmotoren,
nimmt die gerade noch rauchfrei verdaubare größte Brennstoffmenge im Bereich der
höheren Drehzahlen ab. Würde nun die Höchstförderung von Einspritzpumpen der oben
beschriebenen Art mit stark ansteigender Förderkennlinie auf die vom Motor bei hoher
Drehzahl und Vollasteinstellung gerade noch v erdaubare Brennstoffmenge eingestellt,
so würde die Brennstofförderung der Pumpe bei niedriger Drehzahl der auf Vollast
eingestellten Maschine weit unterhalb der dabei verbrennbaren Höchstmenge liegen,
d. h. das Drehmoment der Maschine wäre bei niedriger Drehzahl bei Vollasteinstellung
schlecht ausgenützt. Würde man umgekehrt die Höehstförderung auf die von der
-.Maschine bei niedriger Drehzahl und Vollasteinstellung gerade noch rauchfrei
verdaubare größte Brennstoffmenge einstellen, @so könnte der mit hoher Drehzahl
laufende voll belastete Motor die dann von der Pumpe eingespritzte Brennstoffmenge
nur unter Rauchentwicklung ,verbrennen und würde damit ganz unwirtschaftlich arbeiten.
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Man kann nun hei Einspritzanlagen, bei denen die Einspritzpumpe infolge
Anwendung der beschriebenen selbsttätigen hydraulischen Spritzverstellung eine bei
steigender Drehzahl stark ansteigende Förderkennlinie aufkreist,
diese
Förderkennlinie der Verdauungskennlinie des Motors weitgehend angleichen und damit
über den ganzen Drehzahlbereich (las günstigste Vollastdrehmoment aus der Maschine
bei rauchfreier Verbrennung herausholen, indem man erfindungsgemäß einen drehzahlabhängigen
Regler anwendet, der das Fördermengenverstellglied der Einspritzpumpe bei Vollasteinstellung
im Sinne einer Herabregelung der bei der hydraulischen Spritzverstellung sich einstellenden,
mit steigender Drehzahl zunehmenden Mehrförderung um so viel verstellt, das jeweils
notwendig ist, um den stark steigenden Verlauf der Vollastförderkennlinie der Einspritzpumpe
den Vollastregelbereich herabzudrücken und möglichst weitgehend an die gegebene
Verdauungskennlinie des Motors anzugleichen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen teilweisen Längsschnitt durch
eine Einspritzpumpe mit angebautem pneumatisdhem Regier. Die Abb. 2 zeigt einen
Teil des Pumpenelements vergrößert im Längsschnitt.
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In das Gehäuse i einer Einspritzpumpe sind zwei Pumpenelemente eingesetzt,
die je aus einer festen Zylinderbüchse 2 und einem durch-eine nicht gezeichnete
Nockenwelle in dieser Büchse auf- und abbewegten Kolben 3 bestehen. Der Druckraum
d. eines Elementes wird gemäß Abb. i nach oben durch das federbelastete Druckventil
5 begrenzt, durch das der Brennstoff nach den nichtgezeichneten Düsen gelangt. Zwei
Saug- und Rückströmkanäle 6 und 7 in der Zylinderbüchse verbinden den Druckraum
4 zeitweise mit dem für beide Pumpen gemeinsamen Saugraum ä. Der Kolben 3 trägt
an einem an seinem oberen Ende vorgesehenen Stiel 9 eine Steuerfläche io, die durch
eine schräg zur Kolbenachse verlaufende Kante ii nach unten begrenzt ist und mit
den Öffnungen der Saug-und Rückströmkanäle 6 und 7 zusammenarbeitet. Der Ringraum
unterhalb der schrägen Steuerkante i i ist durch eine Längsnut 12 mit dem Druckraum
.I verbunden. Ganz oben ist das Kolbenende leicht kegelig zugespitzt, so .(aß sich
an die mit der Kante 13 endigende zylindrische Steuerfläche 9 eine kegelige Fläche
14 anschließt, die nach oben durch eine als Vorsteuerkante wirkende Kolbenstirnkante
15 begrenzt ist (Abb. 2).
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Die Förderung .der Einzelpumpen kann eingestellt werden durch Verschieben
einer verzahnten Regelstange 16 (Abb. i), wobei über Ritzet 17 die Kolben der einzelnen
Elemente gleich weit und gleichsinnig verdreht werden. An der rechten Stirnseite
des Pumpengehäuses i ist ein pneumatischer Regler 1S angebaut, in .(lern eine Membrane
i9 angeordnet und mit dem rechten in das Reglergehäus( hineinragenden Ende der "Zahnstange
verbunden ist. Die nach außen abgeschlossene Regelkammer 20 ist durch eine Leitung
21 an das Saugrohr 22 der Brennkraftmaschinc angeschlossen. .Mittels einer im Saugrohr
angeordneten willkürlich einstellbaren Drosselklappe 23 kann der Fahrer den Unterdruckregler
beeinflussen. In der Regelkammer 20 ist eine Feder 24 angeordnet, die bestrebt ist,
die Membrane und die Regelstange nach links zu verschieben entgegen dem auf .die
Membrane einwirkenden pneumatischen Druckgefälle, das zwischen dem in der Kaminer
25 herrschenden Außenluftdruck und dem Unterdruck in der Regelkammer 2o besteht.
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Auf der linken Stirnseite des Pumpengehäuses i ist eine zweite Feder
26 so angeordnet, daß sie sich mit ihrem einen Ende gegen einen verstellbaren Schraubenanschlag
27 einer an dem Pumpengehäuse befestigten Hülse :28 abstützt, während das andere
Federende an einem beweglichen stiftartigen Anschlag 29 für das in die Hülse hineinstechende
linke Ende der Regelstange 16 anliegt.
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Jeder Pumpenkolben 3 der Einspritzpumpe schiebt im ersten Teil seines
Druckhubes Brennstoff durch die Saug- und Rückströmkanäle 6 und 7 zum Saugraum zurück.
Ist die Stirnkante 15 des leicht kegelig zugespitzten Kolbenkopfes vor den Mündungen
der Saug- und Riickströmkanäle angekommen, so werden diese noch nicht sofort verschlossen,
sondern sie bleiben so lange offen, bis sie von der oberen Kante 13 der zylindrischen
Steuerfläche 9 überschliffen sind. Solange sich die kegelige Fläche des Kolbenkopfes
vor den Mündungen der Saug- und Rückströmkanäle vorbei bewegt, -drosselt der zwischen
der Innenfläche des Zylinders und -der Kegelfläche des Kolbens liegende, sich nach
unten stärker verengende Spalt den Durchlaß nach den Saug- und Rückströmkanälen,
so daß bis zur völligen Abdeckung der Öffnungen dieser Kanäle nicht aller vom Kolben
verdrängte Brennstoff durch diese zurückströmen kann und der Einspritzbeginn vor
der vollen Abdeckung dieser Öffnungen einsetzt. Je schneller der Motor läuft, desto
weniger hat der Brennstoff Zeit, durch den Spalt zu entweichen, und desto früher
beginnt (_e Einspritzung. Da hei unveränderter Einstellung der schrägen Steuerkante
i i zur Rückströmöffnung 7 die Beendigung der wirksamen Pumpenförderung und das
Einspritzende gleich bleiben, wird durch das mit der Drehzahl ünehinende Früherlegen
des Spritzbeginns die Einspritzmenge dementsprechend sell>sttütig ebenfalls in zunehmendem
Maße
größer.'. I3e-Völlastei.nstellüng's@egt '<ldher die Förderkennlinie
der Einspritzpumpe - bei Drehzahlzunahme wesentlich steiler ari als bei einer Pumpe
ohne die -beschriebene Drosselwirkung des - kegelig. zugespitzten'-Kolben-.: . _
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kopfes. Die Fördermenge einer solchen Einspritzpumpe wird gemäß dem
Ausführungsbeispiel mittels des pneumatischen Reglers 18 geregelt, abhängig von
der Maschinengeschwindigkeit und von der Einstellung der Drosselklappe. im Saugrohr.
Ist die Drosselklappe,.- .wie die Zeichnung zeigt, vom Fahrer ganz geöffnet und
läuft der Motor mit langsamer Drehzahl unter Vollast, z. B. bei Fahrt bergauf, so
herrscht infolge .der geringen und ungedrosselten Strömung im Saugrohr nur ein geringer
Unterdruck in der Regelkammer 2o, und die Kraft der Rückführfeder 24 wird die Regelstange
entgegen der Kraft der auf das andere Regelstangenende einwirkenden Gegenfeder 26
so weit nach links verschieben, daß das Ende des Anschlagstiftes 29 gegen die Anschlagschraube
27 stößt. Hierbei ist die Gegenfeder am stärksten gespannt. Nimmt nun die
Geschwindigkeit des unter Vollast fahrenden Wagens weiter zu, so steigt auch mit
zunehmender Luftgeschwindigkeit im Saugrohr der Unterdruck in der Regelkammer, und
der in der Kammer 25 herrschende, durch die Kraft der Feder 26 unterstützte äußere
Luftdruck kann die 12embrane und Regelstange entgegen der Spannung der Rückführfeder
etwas nach rechts bewegen: beim Erreichen der höchsten Vollastdrehzahl ist die Regelstange
in einer Stellung angekommen, in der die Spannung der Gegenfeder 26 aufgebraucht
ist, so daß sie ganz zu wirken aufhört und nur noch die Rückführfeder 24 allein
dem pneumatischen Druck entgegenwirkt. Im Vollastregeldereich bewirkt somit die
Gegenfeder eine Schwächung der Rückführfederkraft; diese Schwächung ist bei niedriger
Drehzahl und Vollasteinstellung am stärksten, nimmt aber bei zunehmender Drehzahl
und Vollasteinstellung ab und hört beine Erreichen der Enddrehzahl bei Vollasteinstellung
schließlich ganz auf. Die bei Vollasteinstellung zwischen niedriger und hoher Drehzahl
auftretende Änderung des pneumatischen Druckgefälles wäre allein nicht imstande,
die Kraft der Rückführfeder 24. zu überwinden. Über den ganzen Drehzahlbereich Bliebe
dann die größte Vollastfördermenge eingestellt. Die Vorspannung und Steifigkeit
der Gegenfeder z6 ist daher so zu bemessen, daß die über den bei Vollast vorkommenden
Drehzahlbereich auftretenden Änderungen des pneumatischen Druckgefälle imstande
sind, die Regelstange mindestens so weit zu verschieben, als zuni-Herabregelü der
mit steigender Drehzahl infolge selbsttätiger V orverlegung des Spritzbeginns gestiegenen
Fördermenge notwendig ist. Gegebenenfalls kann das Herabregeln so weit gesteigert
werden, ciaß sich die volle Angleichung der Förderkennlinie der Einspritzanlage
an die gegebene Verdauungskennlinie des Motors ergibt.
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Die mit steinender Drehzahl zunehmende Vorverlegung des Spritzbeginns
kann auch
erreicht werden, indem inan das Kolbenende ii!icht wie. beim Ausführungsbeispiel
kegelig, sondern zvlindriscli ausbildet und finit in der Zylinderbüchse der Pumpe
angeordneten Drosselkanälen zusammenarbeiten läßt. Die Mehrförderung der Einspritzpumpe
infolge der hydraulischen- Spritzverstellung kann an Stelle eines pneumatischen
Reglers auch durch einen drehzahlabhängigen Fliehgewichtsregler o. dgl. herabgeregelt
werden, der die Regelstange einer Einspritzpumpe bei Vollasteinstellung um einen
Betrag verschiebt, der notwendig ist, um den stark ansteigenden Verlauf der Vollastförderkennlinie
der Einspritzpumpe weitgehend an die gegebene Verdauungskennlinie des Motors anzugleichen.