Brennstoffeinspritzeinrichtung für Verbrennungskraftmaschinen. Vorliegende Erfindung betrifft eine Brennstoffeinspritzeinrichtung für Verbren nungskraftmaschinen mit einer Brennstoff einspritzdüse, die durch ein unter der Wir kung einer Schliessfeder stehendes Nadel ventil gesteuert wird, welches Kolbenflächen aufweist, von welchen die eine zum Öffnen des Ventils dient und während der ganzen Einspritzung dem Brennstoffdruck ausge setzt ist, während die andere, auf welche die Schliessfeder einwirkt, zum Schliessen des Nadelventils dem Brennstoffdruck ausge setzt wird.
Eine Verbesserung der Wirkung dieser Brennstoffeinspritzeinrichtung soll gemäss der Erfindung dadurch erzielt werden, dass die Sehliesskolbenfläche grösser als die an dere ist, so dass das Ventil auch durch den Brennstoffdruck allein ohne Mitwirkung der Ventilfeder geschlossen würde.
Ausführungsbeispiele des Erfindungs gegenstandes sind in der Zeichnung schema- tisch dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine Einspritzeinrichtung; Fig.2 zeigt einen andern Antrieb zum Teil in Ansicht, zum Teil im Schnitt;
Fig. 3 zeigt einen Teil eines Längs schnittes durch. eine andere Einspritzein- richtung; Fig. 4 zeigt eine weitere Einspritzein- richtung zum Teil in Ansicht, zum Teil im Schnitt, und Fig. 5 ihren Antrieb in Ansicht.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Einrich tung enthält der Pumpenzylinder 11 einen Kolben 12, der aussen einen Kopf 13 trägt, welcher von einer Feder 17 mit einer Nockenrolle 14 auf den auf der Welle 16 befestigten Nocken 15 gedrückt wird. Der Pumpenzylinder steht durch einen Kanal 18 mit einem nicht gezeichneten Einlass- ventil, z. B. einem federbelasteten Kugel ventil, und durch einen ständig offenen Kanal 19 mit einer Brennstöffeinspritzvor- richtung in Verbindung.
Diese besitzt eine Einspritzdüse 20 mit einer Einspritzboh- rang 21 hinter einer etwas weiteren Bohrung <B>3</B>3 und ein Ventilgehäuse 22 mit einer Ventilnadel 2,3. Die Ventilnadel hat einen konischen Sitz 24 zum Abschliessen der Ein mündung der Bohrung 33, eine unter dem Druck des Brennstoffes im Kanal 1'9 stehende Schulter 25 und einen Schliess kolben 26, auf den eine Feder 29 mittels einer mit einem Federteller 28 versehenen Druckstange 2 7 drückt.
Die Feder 2,9 ist in einer Schraubkappe 30 angeordnet und kann. durch Anziehen der .Schraubkappe auf dem Ventilgehäuse nachgespannt werden. Die Schraubkappe ist mittels einer Gegenmutter gesichert. In die Schraubkappe 30 ist ein Anschlagbolzen 31 eingeschraubt, welcher mittels eines Vierkantkopfes 32 eingestellt werden kann und .den Hub der Ventilnadel 23 zweckmässig auf zirka '/,o mm begrenzt.
In, den Kanal 19 im Ventilgehäuse 22 mün det ein Kanal 34, welcher zu einem Druck- regulierventil 35 führt, das drrch eine Feder 36 in einer Schraubkappe 38 auf einen Sitz 37 gedrückt wird.
Der Pumpenzylinder 11 besitzt eine Füh rung 39 für einen Kolbenschieber 40, der aussen einen Kopf 41 trägt, welcher von einer Feder 46- mit einer Rolle 42 auf einen Nocken 43 gepresst wird. Der Nocken 43 wird durch ein Schraubenrad 44 von einem auf der Welle 16 befestigten Schraubenrad 45 aus angetrieben, das zwecks zeitlicher Verstellung der Bewegung, des Kolbenschie bers in bezug auf die Bewegung des Pum penkolbens .in nicht gezeichneter Weise auf der Welle 16 verschiebbar ist.
Der Kolben schieber steuert die Verbindung zwischen dem Kanal 48, der mittels des Kanals 49 mit .dem Schliesskolben 26 verbunden ist, und dem Kanal 47, der in den Pumparbeits- raum führt, sowie .dem Ablaufkanal 50.
Der Nocken 15 wird von der nicht gezeich neten Verbrennungsmaschine aus angetrie ben, so dass der Pumpenkolben 12, für jede Brennstoffeinspritzung einmal hin- und her geht. Während des Saughubes wird Brenn stoff durch den Kanal 18 angesaugt. Beim Druckhub ist der Kolbenschieber 40 unten, so dass der Kanal 47 abgeschlossen ist.
Im Kanal 19 steigt der Brennstoffdruck bis der auf die Schulter 25 der Ventilnadel 2,3, wir kende Druck diese entgegen der Feder 29 anhebt, worauf die Einspritzung beginnt. Es tritt eine Vorzerstäubung im engen koni schen Raum zwischen der Ventilnadelspitze und dem Sitz 24 ein. Darauf folgt eine Ex pansion im Kanal 33 vor der Düsenbohrung 21.
Alsdann ergibt sich eine weitere Zer- stäubung hinter der Düsenbohrung 21 und der hochzerstäubte Brennstoff tritt in die Verbrennungskammer der Maschine, sei es ein Kolbenverbrennungsmotor oder eine Ver brennungsturbine,.
ein. Beim weiteren Druck hub des Pumpenkolbens wächst der Ein- spritzdruck, bis das Druokregalierventil 35 sich öffnet und ein weiteres Steigen des Ein- spritzdruckes verhindert. Bei maximaler Einspritzung schliesst die Feder 29 das Nadelventil, wenn der Brennstoffdruck am Ende des Druckhubes sinkt.
Die Einspritzung erfolgt deshalb unter einem Druck, welcher durch die Einstellung der Feder 36 nach oben und durch die Einstellung der Feder 29 nach unten begrenzt ist.
Bei kleinerer Belastung der Maschine hebt der Nocken 43 vor dem Ende des Druckhubes des Pumpenkolbens 12 den Kolbenschieber 40 an, unter Druck befind licher Brennstoff tritt durch die Kanäle 47, 48 und 49 zum Schliesskolben 26 und, da die wirksame Fläche desselben grösser ist als die der Schulter 25, wird das Nadelventil ge schlossen.
Auf diese Weise bewirkt -der Brennstoffdruck im Pumpenzylinder das Öffnen und bei reduzierter Belastung auch das Schliessen des Nadelventils ohne irgend einen zwischengeschalteten Steuermechanis- mus.. Da der Nocken 43 mit der Welle 16 derart gekuppelt ist, dass er ihr gegenüber eingestellt werden kann,
wird eine Verände rung der Einspritzperiode mit einer kurzen Beendigung der Einspritzung ohne jede Komplikation mit Ventilen zwischen dem Pumpenzylinder 11 und der Düsenkammer ermöglicht. Solche Ventile führen zu Druck verlusten und sind schwierig zu unterhalten. Nach Fig. 2 sitzt der Nocken 43 auf einer Welle 52, die ein Stirnrad 53 mit geraden Zähnen trägt, welches mit einem Stirnrad 54 gleicher Grösse auf der zur Welle 16 koaxia len Welle 55 kämmt.
Auf der Welle 55 ist eine Gleitbüchse 56 verschiebbar, aber mit tels Nut und Feder gegen Drehen gesichert. Die Gleitbüchse hat einen Zapfen 57, der in einem schrägen Schlitz 5$ eines hohlen Kopfes 59 am Ende der Welle 16 läuft. Die Welle 55 wird infolgedessen von der Welle 16 mitgenommen; wenn .die Büchse 56 auf der Welle 55 verschoben wird, so wird diese gegenüber der Welle 16 verdreht. Die Büchse 56 trägt einen Bund 60 mit einer Ringnut, in welche ein nicht gezeichneter Gabelhebel 61 zur Verschiebung der Büchse entgegen einer Rückführfeder 62 eingreift.
Wird die Gleitbüchse 56 entgegen der Feder 62 ver schoben, so tritt eine Voreilung des Nockens 43 ein und die Einspritzperiode wird ver kürzt.
Die Welle 16 kann in ähnlicher Weise gegenüber ihrem Antrieb einstellbar sein, um den Beginn der Einspritzung einzu stellen.
Nach Fig.3 führt vom Pumpenzylinder eine Leitung 70 zur Einspritzdüse und eine Leitung 80 führt vom Kolbenschieber 40 in der Führung 39 zu einem Schliesskolben 90 der Ventilnadel 76.
Zwischen dem Pumpenzylinder 11 und dem Kolbenschieber 40 ist ein Einlassventil 72 durch einen Kanal 73 angeschlossen.
Das Ventilgehäuse besitzt zwei Teile 71 und 74, welche mittels eines Nippels 75 mit einander verschraubt sind und achsiale Boh rungen haben. Die Ventilnadel 76, die durch eine Feder 78 auf ihren Sitz 77 gepresst wird, trägt hinter dem Sitz einen zylindri schen Zapfen 79, der zweckmässig nur ';140 bis 2;
r4o mm kleiner als die Düsenbohrung 89 an der Ausmündung ist, so dass zwischen deren Wandung und dem Zapfen 79 ein enger Ringspalt freibleibt, der die wirksame Düsenöffnung bildet. Das Ende des Zapfens 79 und der Düsenbohrung sind miteinander bündig, wenn die Düse geschlossen ist. Die Düsenbohrung 89 erweitert .sich von der Stirnfläche der Düse konisch gegen den Sitz, so dass ein konischer Ringraum 81 rings um .den Zapfen 79 bis zum Sitz 77 frei bleibt. Hinter dem Sitz 77 hat die Ventilnadel eine Schulter 85, welche der Schulter 25 in Fig. 1 entspricht.
Hinter der Schulter 85 ist die Ventilnadel in einem Druckregulierventil 82 geführt, welches durch eine Feder 84 auf seinem Sitz @8:3 gedrückt wird. Dieses Ventil 82 hat eine Längsnut :86 zum Abführen von Brennstoff nach .,dem Abheben des Ventils. Dieser Brennstoff gelangt durch eine Nut 87 des Nippels 75 zu einem Ablaufkanal 88, welcher durch eine Querbohrung 89 mit der Aussenluft verbunden ist. Die Bohrung 89 könnte auch in ein Ablaufrohr münden.
Der Kopf 90 der Ventilnadel 76 dient sowohl als Schliesskolben, als auch als Feder teller für die Feder 78. Der Kopf 90 hat eine Bohrung zur Aufnahme einer im Ventil gehäuse zur Ventilnadel gleichachsigen Stange 91, .die unter dem Druck einer Feder 92 steht, welche sich auf eine Schraubkappe 93 abstützt. In die Kappe 93 ist ein An schlagbolzen 94 eingeschraubt, welcher dem Anschlagbolzen 31 in Fig. 1 entspricht und mittels einer Gegenmutter 95 gesichert ist.
Zwischen der Stange 91 und dem Kopf 90 ist ein Zwischenraum 96 von zweckmässig nicht mehr als 1/4ö oder 2/4o mm und ein zweiter ähnlicher Zwischenraum 97 ist zwi schen der Stange 91 und dem Anschlag bolzen 94. Die Stange 91 hat eine zentrale Bohrung 9.8, welche in den Raum 99 der Feder 92 führt, der mit der Querbohrung 89 in Verbindung steht.
Die Querbohrung 89 ist ausserdem durch einen Kanal 101 mit dem Raum über dem Kolbenschieber 40 verbunden. Letzterer hat zwei Querkanäle 102 und 103. Einer der selben, 103, verbindet bei angehobenem Kolbenschieber den Kanal 80, der zum Schliesskolben führt, mit .dem Pumpenzylin der 11 und der andere, 102, verbindet bei tiefstehendem Kolbenschieber den Kanal 80 mit dem Kanal 10,1 und der Querbohrung 89.
Beim Druckhub bewirkt der Pumpen- kolben 12 ein Ansteigen des Brennstoff- druekes in der Leitung 70, der auch auf die Schulter 25 der Ventilnadel 76 einwirkt und diese von ihrem Sitz 77 abhebt. Der Druck, bei welchem dies eintritt, wird durch die Spannung der Feder 78 bestimmt.
Der Hub der Ventilnadel wird durch den Zwischen raum 96 begrenzt und dieser ist so bemessen, dass eine Vorzerstäubung beim Ventilnadel sitz 77 eintritt, auf welche eine Expansion im Räum. 81 und dann eine weitere Zer- stäubung im feinen Ringspalt erfolgt, der den Raum 81 mit der Verbrennungskammer der Maschine verbindet.
Durch .das weitere Ansteigen des Brennstoffdruckes wird die Brennstoffnadel noch etwas mehr von ihrem Sitz abgehoben; indessen ist der gesamte Hub durch die Stange 91 begrenzt, welche sich dabei an den Anschlagbolzen 94 anlegt. Dieser Hub ist so bemessen"dass er eine Zer- stäubung beim Sitz 77 nicht verhindert.
In folge -der konischen Ausbildung der Düsen bohrung 89 wird beim Anheben der Düsen nadel 76 auch eine Vergrösserung der Düsen austrittsöffnung bewirkt, so dass der Druck abfall am Sitz und an der Austrittsöffnung und damit die Zerstäubung an beiden Orten erhalten bleibt.
Steigt .der Brennstoffdruck über ein bestimmtes Mass, so wird das Druck regulierventil 82 angehoben und der Brenn- stoffüberschuss entweicht dtiroh die Nuten 86, 87 und die Kanäle -88 und. 89.
Nach der Einspritzung wird das Nadelventil entweder infolge Beendigung des Druckhubes des Pumpenkolbens 12 oder durch Betätigung des Kolbenschiebers 40 geschlossen.
An eine Brennstoffpumpe können mehrere Einspritzdüsen angeschlossen sein. Nach Fig. 4 und 5 ist die nicht dargestellte Pumpe an die Leitung 110 angeschlossen, welche Brennstoff unter konstantem Drück liefert. Die Leitung 110 ist durch eine ständig offene Zweigleitung 111 mit dem Stirnende der Düse 112 verbunden, welche z.
B. wie in Fig. 3 dargestellt, ausgebildet ist. Eine weitere Abzweigung 113 der Leitung ist über einen mechanisch bewegten Kolben schieber 140 mit einem Schliesskolbeb der Düsennadel verbunden. Ein Nippel 116 in der Kolbenschieberführung verbindet diese mit einer nicht gezeichneten Ablaufleitung. Beim Niedergehen des Kolbenschiebers wird .die Leitung 113 durch einen Kanal 115 mit dem. Nippel 116 und beim Ansteigen des Kolbenschiebers durch .einen Kanal<B>117</B> des selben mit der unter Druck stehenden. Lei tung 110 verbunden.
Das Anheben und Sen ken des Kolbenschiebers 140 wird durch einen auf der Welle 119 befestigten Nocken bewirkt und die Einspritzung beginnt wäh rend des Druckhubes der Pumpe, wenn der Kolbenschieber 140 unter Einwirkung der Noekenkante 121 sinkt, die Leitung 113 von .der Leitung 110 trennt und mit dem Nippel 116 verbindet. Die Einspritzung wird be endigt, wenn die Kante 120 des Nockens den Kolbenschieber 140 wieder anhebt. Um eine Änderung der Einspritzdauer zu ermöglichen, ist der Nocken aus zwei Teilen zusammen gesetzt, welche gegeneinander verdreht wer den können, um den Abstand zwischen der Kante 121 und der Kante 120- verändern zu können.
Nach Fig. 5 sind die Nockenteile 142 mit den Nockenkanten 121 auf einer An triebswelle 122 befestigt und bewirken den Beginn; der Brennstoffeinspritzung immer zur selben Zeit. Ein Schraubenrad 123 auf der Welle 122 treibt über ein Schraubenrad 124 eine zur Welle 122 parallele Welle 125.
Die Welle 125 kann mittels eines Muffes 126 und eines Gabelhebels 127 in der Ach sialrichtung verschoben werden. Infolge der Schräubenräderübertragung 123, 124 bewirkt eine solche Längsverschiebung der Welle 125 eine Verstellung derselben gegenüber der An triebswelle 122. Die Welle 125 trägt Schrau benräder 128, 129, 130 von entgegengesetz ter Steigung wie das Schraubenrad 124, welche mit lose auf der Welle 122 sitzenden Schraubenrädern 131, 132, 133 kämmen. Alle diese Schraubenräder haben gleiche Zähnezahlen.
Da die Steigung .der Zähne der Räder 128 bis und mit 133 jener der Räder 123 und 124 entgegengesetzt gerichtet ist, bewirkt die Längsverschiebung der Welle 12-5 eine Verstellung der Räder 131 bis 133 in bezug auf die Welle 122 über die durch die Räder 123 und 124 bewirkte Ver stellung hinaus. Jedes dieser Räder trägt an den Nockenteilen 142 anliegende Nockenteile 143, 144, 145, 146 und diese Nockenteile tragen die Schliessnockenkanten 120.