-
Leichtöleinspritzpumpe mit Regelvorrichtung für die Mengenbemessung
Pür die deutsche Luftfahrt sind vor und während des Krieges die Motoren. mit Leichtöleinspritzvorrichtung
und den dazugehörigen Regeleinrichtungen entwickelt worden. Die dabei erreichten
Vorteile, nämlich bester Kraftstoffverbrauch und wegen der Vermeidung der Gemischverluste
bei Viertaktmotoren mit Totraumspülung und besonders bei Zweitaktmotoren die Möglichkeit
der Verwendung höhersiedender Kraftstoffe, die gute Beherrschung von Sparverbräuchen
bei Luftüberschußbetrieb und eine gewisse Leistungssteigerung durch Ladungskühlung
bei innerer Gemischbildung sowie durch Verwendung größerer Saugleitungs- und Drosselklappenquerschnitbe,
da die Gefahr des Gemischzerfalls nicht besteht, sind hinlänglich bekannt. Der Einführung
des Einspritzverfahrens bei normalen Fahrzeug- und Gebrauchsmotoren stand bisher
der verhältnismäßig hohe Preis der Einspritzanlage und Gemischsbeuervorrichtungentgegen,
wenn diese auf Grund der Erfahrungen in der Luftfahrt als Stempelpumpen mit Ölspierren
und hydraulischen Reglern mit Druckdosengebern u. dgl. ausgeführt werden sollten.
-
Um die oben angeführten- Vorteile dem allgemeinen Motorenbau nutzbar
zu machen, besteht die Hauptaufgabe darin, eine möglichst billige Einspritzpumpe
und besonders einfache Regelvorrichtungen zu entwickeln.
-
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe auf Grund folgender überlegungnen
gelöst;
i. Da für die Gemischbildung die im Zylinder verfügbare
Zeit bei. der Leichtöleinspritzung beträchtlich größer als beim Dieselmotor ist
(beim Viertakter steht der ganze Saughub, beim Zweitakter ein großer Teil des Verdichtungshubes
nach Abschluß der Schlitze zur Verfügung), können geringere Drücke zur Einspritzung
angewendet werden als beim Dieselmotor. Die bessere Verdampfbarkeit der Leichtkraftstoffe
gestattet auch lehne geringere Zerstäubungsgüte. Außerdem läßt die Beherrschung
der sehr kleinen Leerlaufmengen die Anwendung hoher Einspritzdrücke wegen der elastischen
Vorgänge im Pumpenraum und in den Düsenleitungen infolge der Kompressibilität des
Kraftstoffies nicht wünschenswert erscheinen.
-
Es dürften Einspritzdrücke von 2o bis 3oat genügen, um die Einspritzung
in den Zylinder einwandfrei zu lösen. Damit ist der Weg zur Verwendung der billigen
Zahnradpumpie frei.
-
z. Die Gemischbildung ist, da für normale Gebrauchsmotoren der Betrieb
in größeren Höhen nicht in Betracht gezogen zu werden braucht, mit viel einfacheren
Mitteln als in der Luftfahrt zu,
lösen. Allerdings müssen trotzdem dabei einige
wesentliche Faktoren in Betracht gezogen werden.
-
In Abb. i sind die Füllungscharakteristiken von Motoren verschiedener
Arbeitsverfahren in Abhängigkeit von der Drehzahl zusammengestellt. Man ersieht
daraus, daß wegen der drehzahlabhängigen Widerstände in den Luftkanälen und Füllungsorganen
und bei überladenen Motormoder Zweitaktern mit Lade- ,oder Spülpumpen wegen der
Förderkennlinie dieser Gebläse die je Hub erforderlichen Einspritzmengen bei . ;gleicher
Drosselklappenstellung sich ändern. Bei den meisten Arbeitsverfahnen steigt die
Füllung mit sinkender Drehzahl mehr oder weniger an.
-
In das gleiche Schaubild sind die Färdercharakteristiken einer Kolben-
und einer Zahnradpumpeeingetragen. Während die Fördercharakteristik der Kolbenpumpe
annähernde Konstanz über der Drehzahl zeigt, hat die Zahnradpumpie wegen der mit
der Drehzahl steigenden Gegendrücke fallende Tendenz. Es ist jedoch ohne weiteres
ersichtlich, daß, wenn zum Erreichen eines konstanten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses
ein proportionaler Verlauf der Kraftstoffmenge je Hub zur Luftladung erzielt
werden soll; eine drehzahlabhängige Korrektur der Förderstellung der Einspritzpumpe
nicht zu vermeiden ist.
-
3. Um eine Gemischsteuerung für. viele Arbeitsverfahren anwendbar
zu gestalten, wäre es notwendig, eine Kenngröße zu besitzen, nach der geregelt werden
kann.
-
Für Viertaktmotoren mit normalem überschneidungswinkel der Steuerzeiten
hat sich hierfür der Zustand der Ladeluft (Druck und Temperatur) ;als geeignet erwiesen.
Abgesehen davon, daß die Erfassung dieses mit teil- oder ganzevakuierten Dosen,,
Thermostaten u. dgl. stets zu Regeleinrichtungen mit Kraftverstärkern wegen der
Kleinheit der Impulse führt, die für den vorgesehenen Zweck viel zu verwickelt und
zu teuer werden würden,, ist diese Kenngröße für Zweitakter und Viertakter mit Totraumspülung
(Überschneidung größer als 7o° kW) nicht sehr brauchbar, weil sie keinen irgendwie
angenäherten Maßstab für das nach Abschluß der Füllungsperiode tatsächlich im Zylinder
verbliebene Luftgewicht mehr abgibt. jede kompromishafte Steuerung würde die Einhaltung
der Forderung nach genauen Mischungsverhältnissen nicht mehr verfüllen und die Anwendung
weiterer Korrekturen, .die den Aufbau der Regelung noch mehr komplizieren und verteuern,
verlangen.
-
Es erscheint danach am zweckmäßigsten, auf die Regelung nach einer
Kenngröße und den außerdem erforderlichen. Korrekturen zu verzichten. Es soll deshalb
das Organ für die Mengenverstellung der Pumpe durch eine Kurvenschreibe gesteuert
werden, deren Hubkurve nach Versuchen an einem Motortyp, für welchen sie Verwendung
finden soll, ermittelt wird. Hierbei muß jedoch dieser Steuervorgang nach der Betrachtung
unter z. durch einen direkt von der Drehzahl abhängigen Einfluß korrigiert werden.
Für die allgemeine Verwendung einer solclhen Steuerung an Motoreau verschiedener
Arbeitsverfahren wäre dann die Kurvenscheibe auszuwechseln und der Proportionalitätsfaktor
der von der Drehzahl abhäxeigen Korrektur zu verändern.
-
Füreine Einspritzpumpe mit Regelvorrichtung zur Bemessung der Einspritzmenge,
insbesondere für Brennkraftmaschinen mit Einspritzung in die Zylinder, bestehend
aus einer Zahnradpumpe und einem rotierenden Organ zum Verteilen und Bemessen des
Kraftstoffes, das zum Zwecke der Mengenänderung durch eine Kurvenschreibe in der
Längsrichtung bewegt wird, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, an dem rotierenden
Steuerorgan außer einer an sich bekannten dreieck- oder V-förmigen Nut, durch welche
der kontinuierliche, unter Druck stehende Kraftstoffstrom in in der Zeitdauer veränderliche
Förderstöße zerlegt wird, eine der Steuernut im Drehsinn folgende Ent-Iastungsnut
vorzusehep, durch welche besonders bei hohen Drehzahlen ein präziser Abschluß des
Einspritzvorganges bewirkt wird und der durch die Kurvenscheibe vorgezeichneten
Längsverschiebung des rotierenden Organs durch ein Gestänge- eine Korrekturbewegung
zu überlagern, die durch einen Fliehkraftregler na ch einem nahezu linearen Gesetz
der Drehzahl direkt verhältig ist.
-
Wie im einzelnen leine !einfache Einspritzpumpe mit Regelvorrichtung
nach den zuvor lentwickelten Erfindungsmerkmalen gestaltet werden kann, wird an
Hand der Abb. z erläutert.
-
Die Kraftstofförderung erfolgt durch die Zahnradpumpe mit dem Radpaar
2-z. Der kontinuierliche Förderstrom wird durch die aus dem Drehschieber 5 mit einer
Steuerhülse 7 bestehende Baugruppe in die intermittierenden Einspritzmengen je Hub
zerlegt und zugemessen. Der bei i in die Pumpe eintretende Kraftstoff kommt nach
Durchgang durch die Zahnräder in die Druckleitung 3. Diese gabelt sich. Der eine
Ast führt über das Rückstromventil 9 zum Behälter zurück. Der andere geht über die
Buchse 4 in die Bohrung des Drehschiebers 5. Von
dort gelangt der
Kraftstoff übler die Steuerfläche 6 zu den Bohrungen 8 in der Steuerhülse 7 und
weiter von dieser zu :den Düsenleitungsanschlüssen. Der Fördervorgang kommt dadurch
zustande, da.ß der unter dem Druck des überströmventils g stehende-Kraftstoff während
des Umdrehungswinkels, in dem der Drehschieber die Verbindung zu einer Düsenleitung
herstellt, auf diesem Wege zur Düse abspritzt.
-
Während des übrigen Teiles der Umdrehung geht der Kraftstoff über
das tlberströmventil zum Behälter zurück.
-
Die Mengenänderung geschieht dadurch, daß durch Verschieben der S.beuerhülse
7 die Steuerbohrung über verschiedene Biereiche der dreieckigen Nut 6 zu laufen
kommt und damit die Dauer der Einspritzung verlängert oder verkürzt wird.
-
Die -Spiralnut 2o am D ehschieber dient sowohl dem Druckausgleich
für den Raum in der -Steuerhüls-e hinter denn Drehschieber als auch hauptsächlich
der sofortigen Entspannung der Düsenleitung bei Beendigung des Förderstoßes, um
ein präzises Schließen der Düsennadel bis zu den höchsten Drehzahlen zu .erzielen.
-
Der besondere Vorteil der dargestellten Pumpenanordnung ist nicht
nur die einfache und billige Bauweise, sondern auch der Umstand, daß ohne Einregelarbeit,
wie sie biet Stempelpumpen erforderlich ist, die gleiche Bemessung der Fördermengen
für jeden Zylinder ohne weiteres gewährleistet ist, weil diese durch die gleiche
Steuerfläche für alle Zylinder verfolgt und daher unabhängig von Herstellungstoleranzen
ist.
-
Für die Gemischsteuerung sind die notwendigen Bauglieder ebenfalls
in Abb. 2 schematisch daxgestellt.
-
Die Steuerhülse 7 wird an ihrem Anschlußpunkt i o mit :dem Hebel i
i versehen, welcher sich einerseits auf ider Kurvenscheibe i--, andererseits in
der Reglermuffe 14 abstützt. Durch das von der Hauptwelle angetriebene Drehpendel
i9 wird die Reglermuffe drehzahlabhängig bewegt. Das Ausmaß des Riegelhubes wird
durch die Charakteristik der Riegelfeder 26 bestimmt. Diese känn leicht nachgestellt
werden und wird durch die Schraube 27 nach Bedarf vorgespannt. Ferner kann durch
den Hebel 25 die Grundeinstellung der Lage des Fliehpendels mit der Muffe verändert
werden. Auf diese Weise kann nicht nur die Drehzahlabhängigkeit für verschiedene
Motorenmuster eingestellt werden, sondern ist :es auch ,möglich, bei starken Temperaturunterschieden
(Sommer-Winter) durch Vierschieber :der Grundeinstellung des Reglers die Anpassung
an den sparsamsten Verbrauch vorzunehmen.
-
Auf einer Achsre 21 sitzt die Steuerscheibe 12, deren Form nach Versuch
ermittelt wird. Der Hebel 13, der zum Verdrehen der Kurvenscheibe dient, steht in
fester Verbindung mit dem Dirosselklappeaigestäage. Will man extreme Sparverbrauche
im Luftüberschußbetrieb fahren, muß bekanntlich :der Vorzündungswinkel in diesem
Lastbereich beträchtlich. vorverlegt werden. Auf die gleiche Achse 21 kann ein Zündnocken
23 (gestrichelt gezeichnet) gesetzt werden; von dem aus übler leinen. Winkelhebel
2L1.. :der Magnet .oder der Zündverteiler nach der gewünschten Gesetzmäßigkeit verstellt
wird.
-
Auf der Achse 2 2 mit dem Beäienhebel 16 sitzt noch lein Anschlaghebel
15,. dien in seiner Bewegung nach einer Seite durch dien federnden. Anschlag 17
begrenzt wird. Liegt der Hebel an dem fed4mden Anschlag an, so kann das Steuergestänge
i i bei Gaswegnahime nur bis Dur Berührung mit dem Anschlaghebel 15 der Kurvenscheibe
12 folgen und wird dann abgehoben. Diese Lage entspricht der Leerlaufstellung, die
also durch den federnden Anschlag gesondert eingeregelt werden kann. Wird der Bedienhebel16
unter 7usammendrückega des federnden Anschlages weiter bewegt, gelangt die Führungsrolle
des Steuergestänges i i -auf den Grundkreis der Kurvenscheibe. (Die zur Herstellung
des Kraftschlusses erforderliche Feder ist, um die Darstellung nicht undeutlich
zu -machen, weggelassen.) In dieser Lage der Steuerhülse ist Nullförderung, d. h.
der Motor wird abgestellt.
-
Wird der Hebel 16 in der anderen Richtung betätigt, so kann man durch
Abheben des Sbeuergestänges von der Kurvenscheibe jedes beliebige Maß von Anreicherumg
des Gemisches erhalten. Hiervon wird. besonders beim Anlassen des kalten. Motors
Gebrauch gemacht, wobei einte kräftige Anfettung nötig ist. -