DE909646C

DE909646C - Regelvorrichtung fuer Zweitakt-Einspritzbrennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE909646C
Application number: DEP23189D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Bernhard Bolli
Original assignee: Adolph Saurer AG
Current assignee: Saurer AG
Priority date: 1945-03-24
Filing date: 1948-12-01
Publication date: 1954-04-22
Also published as: GB605610A; FR918385A

Description

Regelvorrichtung für Zweitakt-Einspritzbrennkraftmaschinen Zusatz zum Patent 906.032 Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelvorrichtung für Zweitakt-Einspritzbrennkraftmaschinen, die in einem großen Drehzahl- und Belastungsbereich arbeiten, z. B. für Fahrzeugantriebsmaschinen, bei welchen ein unmittelbar angetriebenes Spül- und Ladegebläse und zwischen Arbeitszylinder und Auspuffkanal ein bewegliches Abschlußorgan vorgesehen ist, das von der Maschine unter Zwischenschaltung einer die Verschiebung des Schließzeitpunktes ermöglichenden Verstellvorrichtung angetrieben wird.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung des Patents 9o6 o32 wird der Schließzeitpunkt des Abschlußorgans im Auspuffkanal einerseits in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl, anderseits auch in Abhängigkeit von der in die Maschine eingespritzten Brennstoffmenge so verstellt, daß mit abnehmender Maschinendrehzahl der Abschluß friiher erfolgt und mit abnehmender Brennstoffmenge derselbe später verlegt wird. Für die Verstellung in Funktion der Maschinendrehzahl kann ein Fliehkraftregler oder eine nach einem festen Gesetz mit der Drehzahl sich ändernde Betriebsgröße, beispielsweise die vom Gebläse geförderte Luftmenge, benutzt werden.
Gemäß der Erfindung wird eine einfache Ausführung der für die Verwirklichung dieser Regelvorgänge erforderlichen Steuereinrichtung dadurch erreicht, daß die Verstellung des Schließzeitpunktes des Abschlußorgans in Abhängigkeit von einem Druckgefälle erfolgt, welches in einer mindestens von einem Teil der Spül- und Ladeluft durchströmten Düse erzeugt wird, wobei dieses Druckgefälle durch Veränderung mindestens eines Teils des Durchströmquerschnittes für die Luft in Abhängigkeit von der in die Maschine eingespritzten Brennstoffmenge beeinflußt wird, in. dem Sinn, daß bei abnehmender Einspritzmenge durch Querschnittsv erkleinerung bei konstanter Luftmenge -das Druckgefälle vergrößert wird.
Vorteilhaft wirkt das in der Düse erzeugte Druckgefälle auf einen federbelasteten Kolben, der mit der die Verschiebung des Schließzeitpunktes des Abschlußorgans im Auslaßkanal vorzunehmenden Verstellvorrichtung verbunden ist, in dem Sinn, daß mit abnehmendem Druckgefälle (abnehmende Luftmenge und Drehzahl sowie zunehmende Einspritzmenge) der Abschluß des Auslasses früher erfolgt.
Das bei der Steuereinrichtung verwendete Druckgefälle kann in einer von der gesamten Spül- und Ladeluft durchströmten Düse erzeugt werden, deren engster Querschnitt in Abhängigkeit von der Einspritzmenge durch einen verschiebbaren Verstellkörper, vorteilhaft einen Stromlinienkörper, verändert wird, in dem Sinn, daß mit abnehmender Einspritzmenge der Durchströmquerschnitt verkleinert wird.
Das Druckgefälle kann aber auch in einer Düse mit unveränderbarem Querschnitt erzeugt werden, die nur von einem Teil der Spül- und Ladeluft durchströmt wird, wobei der restliche Teil der Spül- und Ladeluft einen Nebenschlußkanal durchströmt, dessen Querschnitt in Abhängigkeit von der Einspritzmenge verändert wird, in dem Sinn, daß mit abnehmender Einspritzmenge der Durchströmquerschnitt verkleinert wird.
Die von mindestens einem Teil der Spül- und Ladeluft durchströmte Düse kann samt dem eventuellen Nebenschlußkanal entweder auf der Saugseite oder auf der Druckseite des von der Maschine angetriebenen Gebläses angeordnet sein.
Das in der Düse erzeugte Druckgefälle kann außer zur Steuerung der Schließphase des Abschlußorgans im Auspuffkanal auch zur Drehzahlregelung der Einspritzbrennkraftmaschine benutzt werden. Zu diesem Zweck kann das in der Düse erzeugte Druckgefälle außer auf den Kolben der Schließzeitpunktverstelleinrichtung für das Abschlußorgan noch auf eineu zweiten federbelasteten Kolben zur Einwirkung kommen, der mit dem Mengenverstellorgan der Einspritzpumpe verbunden ist, in dem Sinn, daß mit zunehmendem Druckgefälle nach Überwindung der auf den Kolben wirkenden Federkraft die Einspritzmenge verkleinert wird. Bei einer solchen Anordnung kann dann mit dem die Leistung der Maschine beeinflussenden Verstellorgan z. B. dem Beschleunigungspedal, unmittelbar auf das den Durchströmquerschnitt für die Spül-und Ladeluft verstellende Organ eingewirkt werden, in dem Sinn, daß bei Einstellung auf größere Maschinenleistung der Durchströmquerschnitt vergrößert wird. In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung dargestellt.
Fig. i zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Zweitakt-Einspritzbrennkraftmaschine, und zwar einerseits mit Verstellung des Schließzeitpunktes des Absperrorgans im Auspuffkanal in Abhängigkeit von einem in einer von der Spül- und Ladeluft durchströmten Düse erzeugten Druckgefälle, d. h. von der Maschinendrehzahl, anderseits in Abhängigkeit von der in die Maschine eingespritzten Brennstoffmenge, d. h. von der Maschinenbelastung; Fig. 2 zeigt den Verlauf des für die Regulierung ausgenutzten Druckgefälles in Abhängigkeit von der Drehzahl bei verschiedenen Belastungen; Fig. 3 zeigt schematisch einen Teilquerschnitt von Fig. i einer weiteren Ausführungsform mit in eine unveränderliche Düse und in einen veränderbaren Nebenschlußkanal aufgeteilten Durchströmquerschnitt für die Spül- und Ladeluft; Fig. 4. zeigt schematisch einen Teilquerschnitt entsprechend Fig. 3 einer Ausführungsform, bei welcher aber das in der Durchströmdüse erzeugte Druckgefälle außer zur Verstellung des Schließzeitpunktes des Absperrorgans im Auspuffkanal auch noch zur Einwirkung auf das Mengenverstellorgan der Einspritzpumpe herangezogen wird.
In dem in Fig. i gezeigten Arbeitszylinder i vollführt der Arbeitskolben 2, welcher auf bekannte Art über die Pleuelstange 3 auf die Kurbelwelle 4. arbeitet, seine auf und ab gehende Bewegung. Im Arbeitszylinder i werden sowohl die Einiaßschlitze 5 für die Spülluft wie die Auslaßschlitze 6 für den Auspuff vom Arbeitskolben 2 gesteuert. Um eine größere Luftfüllung im Zylinder zurückhalten zu können ist in dem an die Auslaßschlitze 6 anschließenden Auspuffkanal 7 das von der Maschine angetriebene Absperrorgan, beispielsweise eine Drehklappe 8, eingebaut. Diese Drehklappe wird von der Kurbelwelle .4 über die Stirnräder g, zo, die Kegelräder i r, i2, die Welle 13, die Muffe 1d, das Wellenstück 15 und die Kegelräder 16, 17 angetrieben. Der Schließzeitpunkt des Abschlußorgans 8 ist dabei so gelegt, daß der Auspuffkanal 7 abgesperrt wird bevor der Arbeitskolben 2 beim Hochgehen nach dem unteren Totpunkt die Einlaßschlitze 5 wieder zusteuert. Auf diese Art kann die durch die Einlaßschlitze 5 unter dem Spül- und Ladedruck pL in, den Zylinder einströmende Luft dort zurückgehalten werden. Die Spül- und Ladeluft wird von dem vom Motor angetriebenen Gebläse 18 geliefert, welches diese durch die Düse i9 ansaugt und über den Kanal 20 zu den Einlaßschlitzen 5 fördert.
Gleichachsig mit der Düse i9 und in dieser axial verschiebbar ist der Stromlinienkörper 21 gelagert. Dieser Stromlinienkörper kann mehr oder weniger in die Düse i9 eingeschoben werden, so daß dadurch deren (Querschnitt in einem gewissen Bereich geändert werden kann.
Die Verschiebung des Stromlinienkörpers 21 erfolgt vermittels Winkelhebel 25 und Stange 24 vom Hebel 27 an der Einspritzpumpe 28, mit welchem die Einspritzmenge verändert wird und welcher Hebel seinerseits über Stange 23 vom Beschleunigungspedal 22 betätigt wird. Die Feder 26 ist bestrebt, den Füllungshebel 27 der Brennstoffeinspritzpumpe 28 in Leerlaufstellung o und den Düsenquerschnitt durch Hineinschieben des Stromlinienkörpers 21 in die Düse i9 möglichst klein zu halten.
Der in der Düse i9 erzeugte Druck pD wirkt über die Verbindungsleitung 29 auf die eine Seite des in dem Gehäuse 30 vorgesehenen, federbelasteten Biegehautkolbens 31, welcher das Gehäuse 30 in zwei Kammern unterteilt. Auf der Gegenseite des Kolbens wirkt der Druck der Außenatmosphäre p, Der Biegehautkolben 31 ist somit dem Differenzdruck pü pD ausgesetzt. Die Bewegungen dieses Biegehautkolbens werden durch die Stange 32 über den Winkelhebel 33 auf die Verschiebemuffe 14 übertragen.
Damit nun die Verstellung des Schließzeitpunktes der Drehklappe 8 einerseits in Abhängigkeit vom Druckgefälle p4,-pD, anderseits in Abhängigkeit von der in die Maschine eingespritzten Brennstoffmenge erfolgt, so daß mit abnehmender Maschinendrehzahl der Abschluß des Auslasses früher, mit abnehmender Einspritzmenge später stattfindet, ist die Welle 13 mit geraden Keilen, das Wellenstück 15 aber mit einem Steilgewinde versehen. Beide Wellen sind durch die Verschiebemuffe 14 verbunden. Wird diese Muffe nach oben verschoben, so schließt die Drehklappe 8 früher, wird sie nach unten bewegt, so schließt die Klappe 8 später.
In Fig.2 ist die Abhängigkeit zwischen der Maschinendrehzahl n. und dem in der Düse i9 sich ergebenden Druckgefälle pä pD dargestellt, und zwar für verschiedene Stellungen des Stromlinienkörpers 2@i und damit für verschiedene, an der Einspritzpumpe 28 eingestellte Einspritzmengen, d: h: Maschinenbelastungen Md. Zwischen Druckgefälle (p"- pD) und Maschinendrehzahl n besteht die quadratische Beziehung: (pa-pD) = K ' n2, worin K eine konstante Größe ist, die noch von der Stellung des Stromlinienkörpers 21 und damit von der Einspritzmenge abhängig ist.
Bei der Ausführung nach Fig. 3 ist der Durchströmquerschnitt für die Spül- und Ladeluft in eine Düse 35 mit uriveränderbarem Durchströmquerschnitt, in welcher das Druckgefälle pä pD erzeugt wird, und in einen Nebenschlußkanal, im gezeigten Beispiel auch von düsenartiger Gestalt, in welchem eine Düse 36 mit Drosselklappe 37 eingebaut ist, unterteilt. Die Drosselklappe 37 ist über den Hebel 38 durch die Stange 24 mit dem die Brennstoffmenge regulierenden Organ 27 der Einspritzpumpe verbunden.
Fig.4 zeigt eine Anordnung, bei welcher der Durchströmquerschnitt für die Spül- und Ladeluft in gleicher Weise wie bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist, d. h. er ist in eine Düse 3 5 mit uriveränderbarem Durchströmquerschnitt, in welcher das Druckgefälle (p, pD) erzeugt wird und in einen düsenartigen Kanal 36 mit der Drosselklappe 37 unterteilt. Diese Drosselklappe wird über den Hebel 38 und die Stange 39 direkt vom Beschleunigungspedal q.,o betätigt. Bei der in Fig.4 gezeigten Ausführung wirkt der in der Düse 35 erzeugte Druck pD außer über die Leitung 29 auf die eine Seite des Kolbens der Schließzeitpunktverstelleinrichtung für das Abschlußorgan noch über die Leitung 41 auf die eine Seite des im Gehäuse 42 befindlichen Biegehautkolbens q:3.
Diese Seite des Kolbens 43 ist auch noch von einer Feder 44 belastet; auf die andere Seite des Biegehautkolbens wirkt der Druck p" der Außenluft; Auf diese Weise steht der Biegehautkolben in einer Bewegungsrichtung unter der Einwirkung der Druckdifferenz pa pD, in der anderen Bewegungsrichtung unter der Einwirkung der Rückstellkraft der vorgespannten Feder 44. Der Biegehautkolben 43 ist über die Stange 45 mit dem Mengenverstellorgan 27 der Einspritzpumpe 28 verbunden.
Ist die aus dem Druckgefälle (p" pD) resultierende Kraftwirkung kleiner als die Kraft der vorgespannten Feder 44, so wird der Biegehautkolben gegen einen einstellbaren Anschlag 46 gedrückt. Die Einstellung des Anschlages 46 bestimmt die größte Einspritzmenge.
Mit zunehmender Maschinendrehzahl nimmt die Druckdifferenz (pä pD) für eine bestimmte Stellung der Drosselklappe 37 quadratisch zu. Überschreitet die aus der Druckdifferenz (p"- pD) auf den Biegehautkolben resultierende Kraft die Kraft der vorgespannten Feder 44, so wird der Biegehautkolben 43 sich nach rechts bewegen und die Einspritzmenge durch Schwenken des Hebels 27 nach rechts verkleinern, so lange, bis Gleichgewicht zwischen der Federkraft und der zufolge der Druckdifferenz (pü pD) auf den Kolben 43 ausgeübten Kraft besteht. Nach einer gewissen Drehzahlsteigerung, die dein Ungleichförmigkeitsgrad der Drehzahlregelung entspricht, wird die Einspritzmenge auf den minimalen, vorn der Maschine für den Leerlauf benötigten Wert reduziert sein. Je nach Einstellung der vom Beschleunigungspedal 4o betätigtenDrosselklappe 37 wird die Abregelung bei einer kleineren oder größeren Maschinendrehzahl erfolgen. Durch die Stellung des Beschleunigungspedals wird also die Drehzahl der Maschine bestimmt. Das in der Düse 35 erzeugte Druckgefälle kann also auch zur Drehzahlregelung. der Maschine benutzt werden: Bei den dargestellten Beispielen könnte die von mindestens einem Teil der Spül- und Ladeluft durchströmte Düse samt dem eventuellen Nebenschlußkanal statt auf der Saugseite auf der Druck-Seite des von der Maschine angetriebenen Gebläses angeordnet sein.

Claims

PATENTANSPnücHE: i. Regelvorrichtung für Zweitakt-Einspritzbrennkraftmaschinen, die in einem großen Drehzahl- und Belastungsbereich arbeiten, bei welchen ein unmittelbar angetriebenes Spül-und Ladegebläse und zwischen Arbeitszylinder und Auspuffkanal ein bewegliches Abschlußorgan vorgesehen ist, das von der Maschine unter Zwischenschaltung einer die Verschiebung des Schließzeitpunktes ermöglichenden Verstellvorrichtung angetrieben wird, wobei der Schließzeitpunkt einerseits in Abhängigkeit von der vom Gebläse geförderten Luftmenge, anderseits in Abhängigkeit von der in die Maschine eingespritzten Brennstoffmenge verstellt wird, in dem Sinn, daß mit abnehmender Maschinendrehzahl der A.bschluß des Auslasses früher, mit abnehmender Einspritzmenge später erfolgt, nach Patent go6 o3z, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung des Schließzeitpunktes des Abschlußorgans (8) in Abhängigkeit von einem Druckgefälle erfolgt, -welches in einer mindestens von einem Teil der Spül- und. Ladeluft durchströmten Düse (ig) erzeugt wird, wobei dieses Druckgefälle durch Veränderung mindestens eines Teils des Durchströmquerschnittes für die Luft in Abhängigkeit von der in die Maschine eingespritzten Brennstoffmenge beeinflußt wird, in dem Sinn, daß bei abnehmender Einspritzmenge durch Querschnittsverkleinerung bei konstanter Luftmenge das Druckgefälle vergrößert wird: Regelvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Düse erzeugte Druckgefälle auf einen federbelasteten Kolben (31) einwirkt, der mit der die Verschiebung des Schließzeitpunktes des Abschlußorgans im Auslaßkanal vornehmenden Verstellvorrichtung (l4) verbunden ist, in dem Sinn, daß mit abnehmendem Druckgefälle der Abschluß des Auslasses früher erfolgt. 3. Regelvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgefälle in einer von der gesamten Spül- und Ladeluft durchströmten Düse erzeugt wird, deren engster Querschnitt in Abhängigkeit von -der Einspritzmenge durch einen verschiebbaren Verstellkörper (21) verändert wird, in dem Sinn, daß mit abnehmender Einspritzmenge der Durchströmquerschnitt verkleinert wird. 4. Regelvorrichtung nach den Ansprüchen i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellkörper (2i) als Stromlinienkörper ausgebildet ist. 5. Regelvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgefälle in einer Düse (35) mit unveränderbarem Querschnitt erzeugt wird, die nur von einem Teil der Spül- und Ladeluft durchströmt -wird, wobei der restliche Teil der Spül- und Ladeluft einen Nebenschlußkanal (36) durchströmt, dessen Querschnitt in Abhängigkeit von der Einspritzmenge verändert wird, in dem Sinn, daß mit abnehmender Einspritzmenge der Durchströmquerschnitt verkleinert wird. 6. Regelvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die von mindestens einem Teil der Spül- und Ladeluft durchströmte Düse auf der Saugseite des von der Maschine angetriebenen Gebläses angeordnet ist. 7. Regelvorrichtung nach den Ansprüchen i, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Düse auch der Nebenschlußkanal auf der Saugseite des von der Maschine angetriebenen Gebläses angeordnet ist. B. Regelvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die von mindestens einem Teil der Spül- und Ladeluft durchströmte Düse auf der Druckseite des von der Maschine angetriebenen Gebläses angeordnet ist. g. Regelvorrichtung nach den Ansprüchen i, 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Düse auch der Nebenschlußkanal auf der Druckseite des von der Maschine angetriebenen Gebläses angeordnet ist. io. Regelvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Düse erzeugte Druckgefälle außer zur Steuerung des Schließzeitpunktes des Abschlußorgans im Auspuffbanal auch zur Drehzahlregelung der Einspritzbrennkraftmaschine benutzt wird. i i. Regelvorrichtung nach den Ansprüchen i und io, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Düse erzeugte Druckgefälle außer auf den Kolben (31) der Schließzeitpunktverstelleinrichtung für das Abschlußorgan noch auf einen zweiten, federbelasteten Kolben (q.3) einwirkt, der mit dem Mengenverstellorgan (27) der Einspritzpumpe verbunden ist, in dem Sinn, daß mit zunehmendem Druckgefälle nach Überwindung der auf den Kolben -wirkenden Federkraft die Einspritzmenge verkleinert wird. 12. Regelvorrichtung nach den Ansprüchen i, io und i i, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem die Leistung der Maschine beeinflußenden Verstellorgan unmittelbar auf das den Durchströmquerschnitt für die Spül- und Ladeluft verstellende Organ (37) eingewirkt wird, in dem Sinn, daß bei Einstellung auf größere Maschinenleistung der Durchströmquerschnitt vergrößert -wird. 13. Regelvorrichtung nach den Ansprüchen i, io, ii und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleunigungshebel (4o) unmittelbar auf das den Durchströmquerschnitt für die Spül- und Ladeluft verstellende Organ einwirkt.