DE936122C - Brennstoffeinspritzvorrichtung fuer Verbrennungsmotoren - Google Patents

Description

• Brennstoffeinspritzvorrichtung für Verbrennungsmotoren Es ist bekannt, Brennstoffeinspritzpumpen unmittelbar durch den Verdichtungsdruck in ,der Verbrennungskammer des Motors zu betreiben, indem dieser Druck .entweder auf einen größeren Kolben wirkt, welcher auf den kleinen Pumpenkolben drückt, oder auf die größere Endfläche eines Stufenkolbens wirkt, :der selbst als Pumpenkolben dient. Im ersteren Falle ist der hinter dem großen und um den kleinen Kolben des Stufenkolbens liegende Ringraum von Luft, im letzteren von Brennstoff erfüllt, der zur Schmierung ;und Kühlung des großen. Kolbens beiträgt. Die Brennstoffeinspritzung erfolgt über ein federbelastetes Rückschlagventil durch die in der Endfläche des großen Kolbens, angebrachte Einspritzöffnung, sobald der Einspritzdruck im Pumpenraum erreicht ist, worauf der Stufenkolben durch Federdruck in die Ausgangslage zurückgeholt wird. Da bei diesen Anordnungen sowohl der große als auch der kleine Kolbendes Stufenkolbensgleichachsig einge@schliffen sein müssen, ist ,die Herstellung schwierig und führt zu, vielem Aus,schuß, wenn nicht in idie Kolbenpassungen größere Toleranzen gelegt werden, wodurch die Arbeitsweise beeinträchtigt würde.
• Diese Schwierigkeit wird nach der Erfindung daduTch behob-en, daß von dem kleinen Zylinderpaar (Kölben -oder Zylinder)--des: Stufenkolbens--j-eweils ein Teil mit dem größeren Kolben nicht fest. verbunden ist und gleichzeitig das Saugventil bildet, das gegen seinen testen -Sitz seitenbeweglich,-angeordnet ist und eine feste Hubbegrenzung besitzt, bis zu welcher es bei seinem Saughub rrnitgenommen wird. Es wird also die Pumpbervegung von dem` kleinen Kolben .des Stufenkolbens abgeleitet, der entweder selbst den Pumpenkolben bildet, in welchem Falle sein Zylinder als Saugventil ausgestaltet ist, oder als Zylinder für den Pumpenkolben .dient, wobei dann der letztere das Saugventil bildet.
• Mit Rücksicht auf gute Wärmeableitung ist es erwünscht, daß der Ringraum hinter dem :.großen Kolben ständig mit dem Saugraum, dem dauernd kühler Brennstoff zufließt, -verbunden ist. -Es kann -jedoch auch der Ringraum, welcher in diesem Falle von der Ringfläche des Stufefkolbensi, der Gehäusewandung, dem Mantel des kleinen Kolbens bzw. dessen Zylinder und dem Saugventil begrenzt wird, den Pumpenarbeitsraum bilden.
• Die das Saugventil tragende Zylinderhülse oder der Kolben ist in das Gegenstück eingeschliffen und wird von letzterem beim Saughub um die Ventilhubhöhe gegen ;einen festen Anschlag, beim Druckhub gegen den Ventilsitz mitgenommen, auf welchem er seitenbeweglich ist.
• Zum Rückholen .des durch: den Verbrennungsdruck nach außen getriebenen Kolbens dient außer dem Zulaufdruck des Brennstoffes eine Rückholfeder, und diese kann bei Verwendung einer Einspritznadel im Kolben gleichzeitig ,als Belastungsfeder für diese Nadel ausgebildet werden, zumal die in beiden Fällen notwendigen Federdrucke sich gut in Übereinstimmung bringen lassen.
• Die Rückholfe,der wird so bemessen, daß sie bereits gegen Ende des Kompressionshubes, eine kurze Einspritzbewegung -des Kolbens gestattet und dann erst durch den gesteigerten Verbrennungsdruck die Hauptbewegung. Ihr Arbeitsdiagramm kann zu diesem Zweck auch durch die Anordnung einer zweiten, nötigenfalls vorgespannten Ergänzungsfeder in an sich bekannter Anordnung richtig geformt werden. Durch diese Maßnahmen hat man es in der Hand, den Einspritzbeginn und den Verlauf der Einspritzung sicherzustellen.
• Die Regelung ,der Einspritzmenge kann - nun hauptsächlich auf zwei verschiedene Arten erfolgen, einmal - und dies hauptsächlich dann, wenn der kleine - Kolben als Pumpenkolben dient - durch eihen-gedrossielten Rücklauf de"s Brennstoffes nach dem Saugramm und zweitens - besonders in dem Fall, wenn der Ringraum als Pumpenraum .dient -durch Begrenzung des Pumpenhubes vermittels eim#seinstellbaren Anschlages: Abb. i zeigt eine Ausführtmgsform im Längsschnitt, bei welcher der kleine Kolben des- Stufenkolbens in einem Zylinder mit Sanuöventil-arbeitet, wobei der Ringraum hinter. dem großen Kolben mit .d@erri--Saugraum ständig in Veibimd@unng steht; Abb. 2 ist ein Längsschnitt duo#ch eine .AnordL-nung -mit Ventilnadel, bei -welcher eine :Hülse mit Saugventil auf Odem kleinen Kolben gleitet und während dies Druckhubes den Ringraum vom Sau@graum ,absperrt; A.bb. g ist ein Schnitt in RichtungA-B derAbb. z. In dem Gehäuse A ist der Stufenkolben B mit seinem größeren Kolben eingeschliffen. Dieser Teil 'von B enthält auch .die als Rückschlagventil dienende Kugel C, ihre Feder D, und die Einspritzdüse E.
• Die Bohrung unter der Kugel C führt durch den ganzen Kolben B nach der Endfläche seines kleinen Kolbens. Auf letzterem ist die gleichzeitig als Saugventil @dienende Hülse F dichtend aufgeschliffen. Diese Hülse F ist an dem vom Kolben abgewandten Ende bis auf eine Ventilöffnung geschlossen und sitzt mit ihrer äußeren Ventilsitzfläche dichtend auf- ,der Endfläche des Brenostoffzuleitwlgsstückes.G.
• Diese Hülse F trägt ferner einett .durchbrochenen Rand, welcher sich bei. ihrer öffnungsbewegung gegen,die Hubbegrenzung H legt.
• Diese Hubbegrenzung H, welche von dem Zuleitungsstücki0 festgehalten wird, bildet zugleich das Widerlager - für die Rückholfeder I, deren anderes Ende auf einem um den Kolben B gelegten Ring 1( aufsetzt. Der Ring K begrenzt gleichzeitig die Einwärtsbewegung des Kolbens B.
• In ,dem Z uleitungsstückG befindet sich auch die Drossel-Regelung. Diese wird gebildet durch die in .dem -festen Ventilsitz befindliche Bohrung L, welche von dem Drosselventil M geschlossen wird. Das Ventil M wird von der Feder N nach außen gedrückt und legt sich so gegen die Membran P, welche an dem Rande der O aufgelötet ist und von der Kappenmutter Q zum Zweck der Regelung niedergedrückt werden kann, indem diese auf dem äußeren Feingewinde der Verschraubung O gedreht wird.
• "Die Wirkungswelse ist die folgende: Sobald der Kompressionsdruck im Arbeitszylinder des Motors oder in der Vorkammer, wenn dort die Einspritzung erfolgen soll, den Widerstand der Feder l sowie die Reibungs- und hydraulischen Widerstände überwindet, bewegt sich der Kolben B :nach außen. Hierdurch wird zunächst die Hülse F auf den festen Sitz von G bewegt, wo sie dann der entstehende Druck in dem Innenraum der Hülse festhält. Dieser Druck, welcher entsprechend dem Verhältnis des großen und des kleinen Kolbens größer ist als der Verbrennungsdruck, preßt nun den Brennstoff über das Rückschlagventi1 C durch die Einspritzdüse E in. xden Verbrennungsraum, wo er zerstäubt wird.
• Wird zum Zweck der Regelung das Drosselventil M- ein wenig geöffnet, so erfolgt die Bewegeng des Kolbens B schneller, und der Einspritzvorgang ist früher beendet, was für eine solche Regelung erwünscht ist. , In idem Gehäuse A (Abt. a) ist der Kolben B dichtend eingeschliffen und in diesen die Ventilnadel C, welche die Einspritzöffnung in B abschließt. Die Nadel C ist über den Federteller La durch die Rückholfederl belastet. Auf der Zylinderfläche :des kleinen Kolbens ist die Hülse F dichtend äufgesdnliffen. Diese sitzt mit ihrem nach auswärts gerichteten Rande dichtend auf dem festen Ventilsitz @G und trägt an ihrem anderen Ende Arme, welche sich beim Öffnen dieses Saugventils gegen den in dem Gehäuse A, ausgesparten Rand legen (Abb. 3).
• Der feste Sitz G des Saugventils F wird von dem Druckstück R gehalten, durch welches der Regelstab T geht. Dieser bildet die Hubbegrenzung für den Kolben B, welcher sich über die Nadel C und den Federteller D, gegen ihn anlegt. Der Stab T wird seinerseits wieder durch den in der Verschraubung O dichtend eingeschliffenen Stab U und die Kappenmutter Q bewegt, indem die letztere mit stark steigendem Gewinde ad der Verschraubung O ged=reht wird. Das Rohrendstück S der Brennstoffleitung wird auch hier von der Vorschraubung O auf ,das Gehäuse A, gedrückt.
• Die Wirkungsweise ist bei dieser Ausführungsform in der Hauptsache die gleiche wie bei derjenigen nach Abb. i, nur liegt der Pumpenarbeitsraum nunmehr zwischen ,der Ringfläche des Kolbens B und dem Saugventil der Hülse F. In diesem Ringraum wird beim Saughub der Brennstoff durch den Ringschlitz des Saugventils F gesaugt, nach-,dem dieses bis zu seiner Hubbegrenzung geöffnet wurde. Sobald durch den Verdichtungsdruck der Stufenkolben so weit nach außen verschoben ist, daß im Ringraum der Einspritzdruck erreicht ist, wird die Ventilnadel angehoben, bis der Federteller D@ auf den Regelstab T stößt. Damit ist der Druckhub beendet, und der Saughub beginnt, sobald der Expansionsdruck im Motorzylinder so w eit gefallen ist, daß die Rüekholfeder ihn überwindet. Durch Einstellung des Regelstabes T wird auf diese Weise die Druckhublänge und damit die Einspritzmenge geregelt.
• In der Ausführung können Variationen noch dadurch vorgenommen werden, daß z. B. statt der Hülse um den kleinen Kolben auch umgekehrt ein kleiner Kolben, welcher den Ventilsitz und die Hubbegrenzungsarme trägt, in ,eine Hülse eingeschliffen werden kann, welche ihrerseits mit dem großen Kolben verbunden ist.
• Ebenso kann, wenn der Ringraum als Pumpenraum dient, statt der Hülse auf dem kleinen Kolben ein kleiner Kolben in eine mit B einstückige Hülse eingeschliffen werden. Der Ventilsitz erhält in diesem Falle einen größeren Durchmesser als der kleine Kolben. In jedem Fall ist der Sitz des Saugventils eben, damit die seitliche Beweglichkeit des Kolbens bzw. Zylinders gesichert ist. Bei hohen Drehzahlen kann eine gchivache Federbelastung des das Saugventil tragenden Teiles von Vorteil sein.
• Die zentrale Ausführung der Regelung nach Abb. i kann auch unter Umständen durch eine im Winkel zu der Kolbenachse B angeordnete ersetzt werden.
• Statt der in Abb. i gezeigten Drosselregelung durch Niederdrücken eines Nadelventils kann, besonders bei stark wechselnder Drehzahl, auch ein in :der Schließrichtung durch eine Feder belastetes Drosselventil verwendet werden, bei welchem die Regelung ,durch Änderung der Federspannung vermittels Auf- und Niederstellung ihres Widerlagers geschieht.
• Selbstverständlich kann auch die Art der Dichtung durch Membran oder eingeschliffenem Stab bei jeder der Ausführungen verwendet werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Brennstoffeinspritzvorrichtung für Verbrennungsmotoren, bei welcher der Kompressions-,druck im Motorzylinder auf die größere Stirnfläche :eines. Stufenkolbens wirkt, in welcher sich die Einspritzdüse befindet, deren Abschlußorgan sich öffnet, sobald der Brennstoffdruck im Arbeitsraum eine bestimmte Höhe erreicht hat, mit einem brennstofferfüllten Ringraum auf ,der Außenseite des größeren Kolbens und Rüekholung desselben nach beendetem Druckhab idurch eine Feder, dadurch gekennzeichnet, daß von dem kleinen Zylinderpaar (Kolben oder Zylinder) des Stufenkolbens (B) der mit dem größeren Kolben nicht fest verbundene Teil gleichzeitig das Saugventil bildet, das gegen seinen festen Sitz seitenbeweglich angeordnet ist und eine feste Hubbegrenzung besitzt, bis zu welcher es beim Saughub mitgenommen wird. a. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf dem kleinen Kolben sitzender Zylinder (F), dessen äußere Endfläche als Saugventil ausgestaltet ist, den Pumpenarbeitsraum bildet, aufs welchem der Brennstoff durch den kleinen und großen Kolben hindurch der Einspritzdüse (E) zugeführt wird, sobald das Rückschlagventil in der Düse z. B. das Kegelventil (C) unter .dem Überdruck im Pumpenarbeitsraum in an sich bekannter Weise öffnet. 3. Brexmstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß. der kleine Kolben des Stufenkolbens (B) den Pumpenzylinder bildet, in welchem ein kleinerer als Pumpenkolhen dienender und an seinem äußeren Ende als Saugventil ausgebildeter durchbohrter Kolben arbeitet. q.. Brenustoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch i bis 3"dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum hinter dem großen Kolben dauernd mit ,dem Saugraum verbunden ist. Brennstoffenspritzvorrichtung nach Anspruch i, .dadurch gekennzeichnet, daß eine auf .dem kleinen Kolben des Stufenkolbens (B) dichtend bewegliche Hülse den Zylinder bildet, tdessen nach außen gerichtete Endfläche das Saugventil trägt, durch welches der Pumpendruckraum während des Arbeitshubes vom Saugraum getrennt wird. ,6. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch i, bei welcher der Ringraum hinter dem großen Kolben nur während des Ansaugens mit ,dem Saugraum in Verbindung steht, dadurch gekennzeiebxvet, daß der kleine Kolben des Stdenkolbens (B) den Pumpenzylinder bildet, in welchem .ein kleinerer als Pumpenkolben dienender Kolben arbeitet, dessen äußeres- Ende als Saugventil .ausgebildet ist. 7. Brennstoffeinspritzvorrichtuing nach Anspruch i und 5, bei welcher eine nach außen öffnende Nadel im Kolben zum Abschluß der Einspritzöffnung dient und die Belastungsfeder der Nadel sich gegen das feste Gehäuse ,stützt, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungsfeder (I) so bemessen ist, .da@ß sie außer der Belastung der Nadel noch das Rückholen des Kolbens (B) beim Saughub bewirkt. B. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch i, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß ,der Druck der Rückholfeder (I) beim Zusammendrücken so rasch ,steigt oder durch den Druck einer zweiten, später aufsetzenden Feder so verstärkt wird, daß die erste Pumpenbewegung und Einspritzung während der Kompression, die zweite nach der Zündung bei höherem Gasdruck vor sich geht. g. Brennstöffeinspritzvörrirhtung nach. 'Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Fördermenge durch ein von außen einstellbares Drosselventil (M) :erfolgt, welches in den festen Sitz (0) des Saugventils ,eingebaut ist, i o. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch i bis q. und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (M) durch eine nach außen wirkende Feder (N) gegen eine Membran (P) gedrückt wird, auf welche von außen her ein Druck ausgeübt wird, um das Drosselventil seimem Sitz zu nähern. i i. Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch i und 5, dadurch gekennzeichnet, daß ,die Kolhenbewegimg zwecks Regelung - der Fördermenge durchüine verstellbare Hubbegrenzung (T) früher oder später aufgehalten wird. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 4.oi 92o.