Vorrichtung zum Verändern der einzuspritzenden Kraftstoffmenge und zum Verstellen des Einspritzzeitpunktes bei Einspritzbrennkrafhnaschinen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ver ändern der einzuspritzenden Kraftstoffmenge und zum Verstellen des Einspritzzeitpunktes bei Einspritz- brennkraftmaschinen mit einem Fliehkraftregler und zwei hydraulisch betätigbaren Verstellgliedern, von denen das eine die einzuspritzende Kraftstoffmenge und das andere den Einspritzzeitpunkt verstellt.
Eine mechanische Übertragung der Verstellkräfte auf das Verstelldied zum Verändern der einzuspritzenden Kraftstoffmenge bedingt einen verhältnismässig gro ssen Regler, wenn, wie beispielsweise im Falle von Einspritzpumpen mit mehreren Einzelpumpen, ziem lich grosse Verstellkräfte aufgebracht werden müssen. Bei einer hydraulischen übertragung der Verstell- kräfte kann mit kleineren Regelkräften und daher vorteilhafterweise mit einem kleineren und billigeren Regler ausgekommen werden.
Gemäss der Erfindung wird eine Lösung, die diese Vorteile aufweist, dadurch erreicht, dass die Flieh kräfte des Reglers einerseits über eine Reglermuffe von einer auf ein bewegliches Ventilglied wirkenden Feder und anderseits von einem anderen beweglichen Ventilglied aufgenommen werden, wobei die zu Über strömventilen gehörenden Ventilglieder die hydrau lischen Drücke für das Betätigen der Verstellglieder mindestens zeitweise bestimmen.
In der beiliegenden Zeichnung ist als Ausfüh rungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung eine Einspritzanlage mit einer Vorrichtung zum Verändern der einzuspritzenden Kraftstoffmenge und zum Ver stellen des Einspritzzeitpunktes dargestellt. Es zeigen: Fig.l eine schematische Skizze der Einspritz- anlage, Fig. 2 den für die Erfindung wesentlichen Teil der Verstellvorrichtung im Schnitt, Fig. 3 ein Druck-Drehzahl-Schaubild.
An eine Einspritzpumpe 1 sind zwei Förderpum- pen 2 und 26 angebaut, die Kraftstoff aus einem Be hälter 3 durch eine Leitung 4 ansaugen. Die Förder- pumpe 26 fördert den angesaugten Kraftstoff durch eine Leitung 60 teils über ein Filter 6 zu der Ein spritzpumpe 1, teils zu anderen nachfolgend beschrie benen 'feilen der Einspritzanlage.
Von der Leitung 60 zweigt eine Leitung 62 ab, die an die Druckkammer 63 eines Zylinders 64 ange schlossen ist, in dem ein mit dem Fördermengenver- stellglied 65 der Einspritzpumpe gekuppelter, unter der Kraft einer Feder 67 stehender Kolben 68 gleitet. Gegen einen Absatz des Zylinders 64 wird durch eine Feder 69 eine Scheibe 70 gedrückt, die als Vollast anschlag für den Kolben 68 dient. Der Druck in der Leitung 60 wird, wie später ausgeführt ist, einerseits bestimmt durch einen Regler 8, der über eine Zweig leitung 73 an die Leitung 60 angeschlossen ist, und anderseits durch ein Überströmventil 74.
Die Förderpumpe 2 fördert den angesaugten Kraftstoff durch eine Leitung 7 mit einer Drosselstelle 77 zu einem Zylinder 9, in dem ein Kolben 10 geführt ist. Dieser steht einerseits unter der Wirkung des Druckes in der Kraftstoffleitung 7 und anderseits un ter der Wirkung einer Feder 11 und des Gegendruk- kes in einer Leitung 79 mit Drosselstelle 80. Die Leitung 7 ist ausserdem über eine Zweigleitung 78 an den Regler 8 angeschlossen.
Der Kolben 10 ist über einen zweiarmigen Hebel 12 mit einem Verstellglied 13 verbunden. Dieses Ver- stellglied ist über zwei gleichachsig zueinander ver laufende Steilgewindeabschnitte entgegengesetzter Stei gung längsverschiebbar mit entsprechenden Aussen gewindeabschnitten gekuppelt, die sich an den ein- ander zugekehrten Enden einer Welle 14 der nicht dargestellten Brennkraftmaschine einerseits sowie einer Antriebswelle 15 der Einspritzpumpe anderseits befinden.
Der Hebel 12 ist an einem das Verstellglied umschliessenden Gehäuse 17 gelagert, das an der Einspritzpumpe 1 befestigt ist. Auf der Welle 14 sitzt ein Kettenrad 18, das über eine Kette 19 den Regler 8 antreibt.
In die Leitung 60 ist zwischen der Abzweigung 62 und dem Regler 8 ein Schliessorgan eingebaut, in dessen Zylinder 82 ein Schieber 83 gleitet, der eine Ringnut 84 und einen Anschlagstift 85 hat. Auf die eine Stirnseite des Schiebers wirkt eine Feder 87 und auf die andere Seite der Druck in der Leitung 7, mit der der Zylinder 82 durch eine Leitung 88 verbunden ist.
Das llberströmventil 74 am Ende der Leitung 60 hat ein bewegliches Ventilglied 90, dessen zylindri scher Schaft im Gehäuse 91 geführt ist und das in der Qezeichneten Stellung eine Ausnehmung im Gehäuse 91 abschliesst, die mit der an das Gehäuse 91 des Überströmventils 74 angeschlossenen Leitung 60 in dauernder Verbindung steht. Eine Feder 92 ist be strebt; das bewegliche Ventilglied 90 in der gezeich neten Schliessstellung zu halten.
Diese Feder wirkt dem in der Leitung 7 herrschenden Druck entgegen, der über eine Leitung 93 auf die Stirnseite des zylin drischen Ventilschaftes wirksam ist. Von dem die Feder 92 aufnehmenden Raum des Gehäuses 91 führt eine Leitung 94 zum Kraftstoffbehälter.
In dem Gehäuse 95 des Reglers 8 sind LUberström- ventile vorgesehen, deren bewegliche Ventilglieder 96 und 97 (Fig. 2) den aus den Zweigleitungen 73 und 78 ankommenden Kraftstoffstrom steuern und bei ge öffneter Stellung zu Kraftstoffrückleitungen 98 und 20 führen, wobei die Leitung 98 in die Leitung 20 mündet. In die Rückleitung 20 mündet auch eine Leitung 99, die von dem die Federn 67 und 69 auf nehmenden Raum des Zylinders 64 ausgeht. Auch die an den Zylinder 9 angeschlossene Leitung 79 führt in die Rückleitung 20.
Diese mündet in das Gehäuse eines überströmventils, dessen bewegliches Ventilglied 100 durch eine Feder 102 belastet ist. Aus dem die Feder 102 enthaltenden Raum des Gehäuses 103 führt eine Leitung 104 zu der mit dem Kraft stoffbehälter 3 verbundenen Rückleitung 94.
In dem Reglergehäuse 95 ist eine Achse 111 axial verschiebbar angeordnet, auf der ein Kettenrad 112 drehbar und axial verschiebbar gelagert ist. Die eine Nabe dieses Rades bildet das bewegliche Ventilglied 97 und die andere einen käfigartigen Mitnehmer 113 für Fliehgewichtskugeln 37. Das Rad 112 wird durch die Kette 19 angetrieben. Die Kugeln 37 werden ausser durch das Rad 112 und den Mitnehmer 113 noch durch eine tellerförmige Reglermuffe 114 ge halten, die zwischen in Nuten auf der Achse 111 sit zenden Federringen 115 und 116 angeordnet ist.
Eine Feder 42 stützt sich in der gezeichneten Ruhe lage des Reglers einerseits über die Reglermuffe 114 und die Achse 111 am beweglichen Ventilglied 96 und anderseits an einem auf der Achse<B>111</B> längs verschiebbaren Federteller 45 ab. In eine Ringnut 46 des Federtellers 45 greift ein radial gerichteter Bolzen 47 ein, der an einem Hebel 48 sitzt. Dieser Hebel ist auf einer im Gehäuse 95 gelagerten Welle 49 be festigt, die ausserhalb des Gehäuses einen Bedienungs hebel 50 trägt. Eine Nippelschraube 118 dient zum Anschliessen der Leitung 60 an das Gehäuse 95 und bildet mit ihrem senkrecht zur Leitung 60 liegenden Abschnitt die Zweigleitung 73.
Im hohlen Schaft der Schraube 118 ist gleichachsig zur Achse 111 das be wegliche Ventilglied 96 geführt. In der gezeichneten Ruhelage ist das Ventilglied 96 mit der ganzen Kraft der Feder 42 belastet. Dagegen hat das mit dem Rad 112 aus einem Stück bestehende bewegliche Ventil glied 97 in der gezeichneten Ruhelage einen geringen Abstand von einer die Ventilsitzfläche bildenden Schulter<B>119,</B> da die zwischen dem Kettenrad 112 und der Muffe 114 liegenden Kugeln 37 in Ruhelage axiales Spiel haben und deshalb keinen axialen Druck auf das Rad 112 und damit auf das bewegliche Ven tilglied 97 übertragen.
Die auf die Reglermuffe 114 drückende Feder 42 kann durch den Bedienungshebel 50 zur Einstellung der zu regelnden Drehzahl willkürlich gespannt wer den. Solange die Fliehgewichte 37 über die Muffe 114 die Spannung der Feder 42 nicht zu überwinden ver mögen, drückt die Achse 111 auf das bewegliche Ventilglied 96.
Die am Rad 112 angreifende Axialkomponente der an den Kugeln 37 herrschenden Fliehkräfte ist bestrebt, das Ventilglied 97 im Schliesssinn zu be wegen.
Während auf der Abflussseite der beweglichen Ventilglieder 96 und 97 der durch das LUberström- ventil 100 bis 103 aufrechterhaltene Druck herrscht, der nur geringfügig über dem Atmosphärendruck ein gestellt ist, wirkt auf der Zuflussseite der beweglichen Ventilglieder 96 und 97 der in den Kraftstoffleitungen 60 und 7 durch die Förderpumpen 26 und 2 erzeugte Druck.
Da die Förderpumpe 26 während des Betrie bes in der Regel mehr Kraftstoff fördert, als die Ein spritzpumpe 1 benötigt, ist das Ventilglied 96 offen, und der überschüssige Kraftstoff fliesst über die Lei tungen 98 und 20 und das 1Jberströmventil 100 bis 103 zum Kraftstoffbehälter 3.
Das Ventil mit dem beweglichen Ventilglied 96 wirkt also als überströmventil, dessen Öffnungsdruck neben dem des Ventils 74 den Druck in der Leitung 60 beeinflusst und durch die Differenz aus der Kraft der Feder 42 und der Axialkomponente der Flieh kraft der Kugeln 37 bestimmt wird.
Das Ventil mit dem beweglichen Ventilglied 97 wirkt ebenfalls als überströmventil, dessen den Druck in der Leitung 7 bestimmender Öffnungsdruck nur durch die Axial komponente der Fliehkraft der Kugeln 37 bestimmt wird. -r Durch die in der Leitung 7 auftretenden Druck unterschiede wird der Kolben 10 verschoben und be- wegt das über den Doppelhebel 12 mit ihm gekuppelte Verstellglied 13. Infolge der Steilgewindeverbindung zwischen dem Verstellglied 13 und den Wellen 14 und 15 werden dabei die beiden Wellen gegeneinander um einen Winkel verdreht, der abhängig ist vom Ver schiebeweg des Verstellgliedes 13.
Da die Änderung des Druckes in der Leitung 7, wie oben erwähnt, nur von der Drehzahl des Reglers und damit von der jenigen der Brennkraftmaschine abhängt, findet die gegenseitige Verdrehung der beiden Wellen 14 und 15 nach dem gleichen Gesetz statt. Durch die Drossel stellen 77 und 80 in der Zu- und Abflussleitung des Zylinders 9 wird erreicht, dass etwaige durch Dreh schwingungen der Antriebswelle<B>15</B> erzeugte, über das Verstellglied 13 und den Hebel 12 auf den Kolben 10 wirkende stossartige Kräfte gedämpft werden und nicht zu einer Verschiebung des Kolbens 10 führen können.
Der Druck in der Leitung 7 wirkt auf den Schie ber 83 im Zylinder 82. Beim Starten der Brennkraft- maschine ist die Leitung noch ohne Druck, da das überströmventil 97 unbelastet ist. Der Schieber befin det sich deshalb durch die Feder 87 in einer Stellung, in der er die Leitung 60 verschliesst.
Die Absperrung der Leitung 60 bewirkt, dass der durch die Förderung der Pumpe 26 in der Leitung 60 sich ergebende Druck den Kolben 68 und damit das Fördermengenverstell- 'lied 65 entgegen der Wirkung der Federn 67 und 69, d. h. also über den Vollastanschlag hinaus in eine Lage bewegt, in der die Einspritzpumpe die für das Starten erforderliche, die Vollastkraftstoffmenge über steigende Kraftstoffmenge der Brennkraftmaschine zuführt.
Durch den beim Anspringen der Brennkraft- maschine in der Leitung 7 ansteigenden Druck wird der Schieber 83 in die gezeichnete Stellung verschö- ben, in der die Leitung 60 offen ist und der Anschlag- Stift 87 am Gehäuse 82 anliegt.
In dieser Stellung ver bleibt der Schieber während des Betriebs der Brenn- kraftmaschine. Während des Betriebs der Brennkraft- maschine wird der Druck in der Leitung 60, der die Verschiebung des Färdermengenverstellgliedes 65 be wirkt, jeweils durch dasjenige der beiden Ventilglieder 96 und 90 bestimmt, das den kleineren Öffnungs druck hat.
Der von der Drehzahl der Einspritzpumpe ab hängige Öffnungsdruck des beweglichen Ventilgliedes 96 ist in dem Druck-Drehzahl-Schaubild (Fig. 3) mit p3 bzw. p;31 bezeichnet, er resultiert aus folgenden Drücken: a) Dem von der Drehzahl unabhängigen Druck, der in der Leitung 60 vor dem Ventilglied 96 erfor derlich ist, um dieses entgegen der Kraft der Feder 42 von seinem Sitz abzuheben. Dieser Druck hängt von der Einstellung des Hebels 50 ab. Für zwei verschie dene Einstellungen dieses Hebels sind beispielsweise die Drücke p1 und p11 im Schaubild eingezeichnet.
b) Dem drehzahlabhängigen Druck p2, der in der Leitung 60 erforderlich wäre, um die der Kraft der Feder 42 entgegenwirkenden Fliehkräfte der Kugeln 37 zu ersetzen. Die bei den beiden Hebelstellungen auftretenden Öffnungsdrücke p3 und p31 für das Ventilglied 96 er geben sich daher aus der Differenz p,-p, bzw. p11- p2.
Der ebenfalls von der Drehzahl abhängige Öff nungsdruck p6 des Ventilgliedes 90 resultiert aus fol genden Drücken: a) Dem von der Drehzahl unabhängigen Druck p4, der in der Leitung 60 vor dem Ventilglied 90 er forderlich wäre, um dieses entgegen der Kraft der Feder 92 von seinem Sitz abzuheben. Die Kraft der Feder 92 ist so gewählt, dass der Druck p4 gleich dem auf den Kolben 68 wirkenden Druck ist, der ent gegen der Kraft der Feder 67 das Fördermengenver- stellglied 65 gerade noch in Vollaststellung hält, in der also der Kolben 68 die Scheibe 70 noch berührt.
b) Dem drehzahlabhängigen Druck p5, der in der Leitung 60 erforderlich wäre, um den in der Leitung 7 ebenfalls entgegen der Kraft der Feder 92 auf die Stirnseite des Schaftes des Ventilgliedes 90 wirkenden, drehzahlabhängigen Druck zu ersetzen.
Der Öffnungsdruck p6 des Ventilgliedes 90 ergibt sich also aus der Differenz p4 <I>-</I> p,. In dem Schaubild ist ausserdem der Druck p7 angegeben. Dieser Druck ist in der Leitung 60 und damit vor dem Kolben 68 erforderlich, um diesen entgegen der Kraft der Feder 67 und unter Mitnahme der Scheibe 70 auch noch entgegen der Kraft der Feder 69 zu verschieben und dabei das Fördermengenverstellglied 65 in eine Stel lung zu bringen, in der die Einspritzpumpe die für das Starten der Maschine erforderliche, die Vollast kraftstoffmenge übersteigende Kraftstoffmenge för dert.
Der Druck p7 wird erreicht, wenn bei Startdreh zahl der Druck in der Leitung 7 nicht ausreicht, um den Schieber 83 in der gezeichneten Stellung zu hal ten, so dass die Feder 87 den Schieber in der die Lei tung 60 abschliessenden Stellung hält.
Aus dem Druck-Drehzahl-Schaubild (p, n) ist also ersichtlich, dass bis zum Erreichen der Startdreh zahl n1 die Einspritzpumpe die für das Starten der Maschine erforderliche Kraftstoffmenge fördert.
Von der Drehzahl n1 bis n2 bzw. n21 ist der Öffnungsdruck p, des beweglichen Ventilgliedes 90 und über den Drehzahlen n2 bzw. n21 der Öffnungsdruck p3 bzw. p31 des beweglichen Ventilgliedes 96 massgebend für den Druck in der Leitung 60 und damit für die Stellung des Fördermengenverstellgliedes 65.
Die im Bereich zwischen den Drehzahlen n1 und n2 bzw. n21 auftretende Verminderung des Druckes p., und damit die entsprechende Verminderung der geför derten Kraftstoffmenge ist der von der Brennkraftma- schine rauchfrei verbrennbaren Kraftstoffhöchstmenge in diesem Drehzahlbereich angepasst.
Das überströmventil mit dem beweglichen Ven tilglied 100 ist in der Leitung 20 angeordnet, um zu verhindern, dass sich die vor diesem Ventilglied lie genden Kraftstoffräume und Leitungen entleeren können, was ein Arbeiten der Regelglieder ungünstig beeinflussen würde.