DE451248C - Brennstoffpumpenregelung fuer Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffpumpenregelung für Brennkraftmaschinen mit gesteuertem Rückströmventil, das den Beginn und das Ende der Einspritzung regelt und darin bestellt, daß dieses Ventil von einem einzigen Hebel mit zwei Drehpunkten gesteuert wird, von denen der eine Drehpunkt mit dem Pumpenkolben fest verbunden ist, während der andere längs des Hebels vermittels eines Steuerarmes

ίο verschiebbar ist, zwecks Einstellung des Endes der Einspritzperiode. Zur Regelung des Beginnes der Brennstoffeinspritzung dient ein unabhängig einstellbarer Stützpunkt oder zusätzlicher Drehpunkt des Hebels. Die beiden veränderlichen Stützpunkte auf dem Hebel sind derart angeordnet, daß sie den Druckpunkt des Ventilschaftes zwischen sich einschließen. Diese Anordnung zeigt den Vorteil einer viel einfacheren Bauart und leichteren Regelbarkeit als die bekannten. Es ist nur ein einziger Hebel vor- ao gesehen, der von zwei leicht einstellbaren Stützpunkten so berührt wird, daß ein Niederdrücken des Rückströmventilschaftes erfolgt. Die Vereinfachung wird dadurch noch erhöht, daß nur ein einziger Nocken zum Antrieb des Pumpenkolbens erforderlich ist, da das Rückströmventil ausschließlich von dem Hebel gesteuert wird, der seine Bewegung von dem Pumpenkolben empfängt.

In der Zeichnung stellen dar:

Abb. ι eine Seitenansicht, teilweise im senkrechten Schnitt, für eine Brennstoffpumpe,
Abb. ι a einen Grundriß,
Abb. ib eine Einzelheit,

Abb. 2 einen Längsschnitt.

Der Pumpenkörper A hat die Kammern oder Bohrungen B und C für den Speisekolben D und den Einspritzkolben E. Die Kolben werden von

einem drehenden oder hin und her gehenden Teil der Maschine angetrieben, z.B. von einer gemeinsamen Kolbenstange F, einer Stange G, die auf der Welle H schwingt und eine Rolle / für eine Nockenscheibe K hat; diese wird durch Getriebe L auf der Nockenwelle O angetrieben mittels Kegelrad P auf der Kurbelwelle Q. Eine Kolbenfeder R auf dem Kolben E wird zwischen dem Pumpenkörper und dem Federhalter S zusammengedrückt, der auf der Kolbenstange mittels des Zapfens T befestigt ist. Der Speisekolben D und die Kolbenstange F sind durch den Bügel U verbunden; die Teile werden mittels des Bolzens V zusammengehalten. Der Speisekolben D ist an dem Bügel durch Zapfen W befestigt und die Kolbenstange -F mit Gewinde in den Bügel eingeschraubt. Beide Kolben haben eine konstante Hublänge. Der Pumpenraum C wird durch Stopfen Y abgeschlossen, und ein Kopf Z ist an dem Pumpenkörper A an dem Ende des Pumpenraumes B befestigt und mit einer Ventilkammer α für die Ventile b und c versehen; außerdem ist ein Ventilanschlag d und ein Ablaßhahn e angebracht. Die Speiseleitung f führt von dem Vorratsbehälter g für Öl oder einen anderen Brennstoff zu dem Ventilraum α und von da zu einem Filterraum h zum Filtrieren des Brennstoffes. Von dem Filter h gelangt der Brennstoff durch die Saugleitung j zu dem Raum r des Einspritzventils, zu dem Pumpenraum C und von da zurück durch den Kanal q und Speiseleitung k zu den Düsen. Die Rückleitung 0 führt zu dem Filter h zurück, und ein Überlaufrohr p verbindet das Filter mit dem Behälter g. Ein Untersatz p' ist unter der Brennstoffpumpe befestigt, um etwa heraustretenden Brennstoff aufzufangen und ihn zurückzuführen, wodurch eine lange Leitung zu einem entfernten Speisebehälter vermieden wird.

Bei der dargestellten Bauart sind zwei Ventilgehäuse s zur Bildung der Sitze der Saugventile t längsweise in den Pumpenkörper eingesetzt. Ein Speiseventil η verhindert den Rücklauf des Öls während des Saughubes des Kolbens F, und ein Ventil υ, welches vorzugsweise in einer Hülse w arbeitet, steuert den Zufluß zu der Rückleitung 0; es wird durch dieselbe Feder χ auf seinem Sitz gehalten, welche das Ventil u aufsitzen läßt. Das Ventil ν und die Rückleitung 0 stellen den obenerwähnten Auslaß für den Teil des Hubvolumens des Einspritzkolbens dar, welcher nicht an die Maschine abgegeben wird, und zu diesem Zweck wird es in folgender Weise veränderlich angetrieben. Es ist mit einem verjüngten Schaftteil y versehen und hat einen verhältnismäßig langen Hub. Da das Ventil einen besonderen Rücklauf zu dem Filter oder zu der Quelle steuert, kann es Nebenventil genannt werden; vorzugsweise soll der Auslaß durch einen besonderen Kanal gesteuert werden; aber, wie später ersichtlich wird, dient das Prinzip der Regelung ebenso für die Steuerung des Saugventils, um das Entweichen oder den Rücklauf des Brennstoffes durch die Saugleitung zu gestatten, wie es zur Steuerung beider Ventile für einen gleichen Zweck dient.

Die Speiseleitung k ist an ein Gehäuse 2 angeschlossen, welches zwischen dem Pumpenkörper A und der Hülse w liegt. Sie hat einen inneren Ansatz 3, um den Hub des Ventils u zu begrenzen. Ein Kanal in Form einer Längsnut 4 in der Bohrung der Stopfbüchse 2 verhindert den Abschluß des Speisekanals, wenn das Ventil vollständig angehoben ist.

Die Saugleitung j ist an das Gehäuse 5 angeschlossen, und um diese Teile, nämlich das Gehäuse 2, die Hülse w und das Gehäuse 5, gegen Durchtritt von Brennstoff dicht zu halten, aber gleichzeitig das Zusammensetzen und das Auseinandernehmen zu erleichtern, werden sie miteinander und mit dem Pumpenkörper mittels der Klammer 6 gehalten, die den Pumpenkörper A umgibt; zum Festziehen der Teile ist eine Schraube 7 vorgesehen, welche die Teile 8g zusammenhalt. Auf diese Weise sind Gewindeteile, welche unter den hohen Drucken zu Undichtheiten führen, ausgeschlossen.

Ein Antriebshebel 8, der mit einem Zapfen 9 an der Pumpe drehbar ist, z. B. an dem Untersatz p', hat einen kurzen Arm 10, der sich gegen den Bügel U legt und den Handantrieb der Pumpenkolben gestattet. Ein beweglicher Anschlagstift 12 dient zum Halten des Antriebshebels 8 in seiner Ruhelage und drückt ihn gegen den Pumpenkörper, wenn die Pumpe nicht arbeitet.

Das Nebenventil ν wird durch die Reglervorrichtungen selbsttätig angetrieben, die so unmittelbar wie möglich an dem Arbeitsende der Pumpe angebracht sind; sie bestehen aus dem Hebel 13, der an dem Bügel U durch Zapfen 14 angelenkt ist. Der Hebel 13 ist mit einer unabhängig einstellbaren Vorrichtung versehen, um das Nebenventil beim Beginn des Pumpenhubes offen zu halten; die Vorrichtung besteht aus einer Stellschraube 15, die den Drehpunkt bildet und sich gegen den Schaft des Ventils ν anlegt, wenn der Hebel schwingt; der Hebel ist außerdem mit einer konkaven Anlagefläche 16 versehen, gegen welche sich ein mit einem Drehpunkt (in Form einer Rolle 17) versehenes Glied anlegt; die Rolle bildet das Ende des Steuerarmes 18 und legt sich an verschiedenen Punkten der konkaven Fläche an. Die konkave Kurve ist mit Rücksicht auf die Eigenarten des Reglers gestaltet.

Der Arm 18, der die Rolle 17 trägt, kann mit einem beliebigen Regler verbunden werden, z. B. mit einem Fliehkraftregler mit den Kugeln 19, welche die Hülse 20 entgegen der Spannung der Feder 26 bei Zunahme der Geschwindigkeit

niederdrücken; der Regler trägt den Hebelarm 2r mit Gewichten 27, wodurch die Welle 22 geschwungen und der Hebel 18 in die in punktierten Linien (Abb. 2) gezeigte Lage angehoben wird. Bei Zunahme der Geschwindigkeit, z. B. bei leichter Belastung, wird das Nebenventil ν früher beim Speisehub der Pumpe geöffnet, weil der Berührungspunkt des Hebels 13 und der Rolle 17 von dem Drehpunkt 14, also dem Punkt, wo die Bewegung einsetzt, fortbewegt worden ist. Mehr Öl wird deshalb hindurchgelassen, weil das Nebenventil sich bei dem Hub früher öffnet und die Geschwindigkeit der Maschine hierdurch verringert oder innerhalb der gewünschten Grenze gehalten wird. Wenn die Geschwindigkeit der Maschine sinkt oder wenn man sie vermehren will, dann wird die Rolle 17 näher an den Drehpunkt 14 heranbewegt (Abb. 2 in vollen Linien), und das Nebenao ventil υ wird dann beim Speisehub der Pumpe später geöffnet und weniger Öl hindurchgelassen ; hierdurch wird mehr Öl bei jedem Hub in die Verbrennungskammer gespritzt. Die Lage des verschiebbaren Drehpunktes 17 dient also dazu, um die Pumpenspeisung bei jedem Hub zu verändern.

Bei der Maschine der dargestellten Art ist festgestellt worden, daß der Zeitraum, während welchem der eingespritzte Brennstoff innerhalb der Maschine dem Druck und der Temperatur am Ende des Kompressionshubes unterworfen ist, überwacht werden muß, und zwar so, daß die Zeit, welche zwischen dem Beginn der Einspritzung und dem Zündungspunkt verflossen ist, nicht länger ist bei niedriger Geschwindigkeit als bei hoher Geschwindigkeit. Es ist ferner festgestellt worden, daß bei niedriger Geschwindigkeit das Öl in der Speiseleitung nicht auf demselben Grad komprimiert wird wie bei 4.0 hohen Geschwindigkeiten, weil der Öldruck nicht so hoch steigt, so daß das Öl durch die Düsen mit den Kolbenphasen dichter entladen wird.

Angenommen z. B., die Einspritzung beginne bei 35 ° vor dem Kompressionstotpunkt und die Maschine laufe bei einer Geschwindigkeit von 240 Umdrehungen per Minute und die Zündung erfolge an einem Punkt 5⁰ vor dem Kompressionstotpunkt; ferner angenommen, die Maschine arbeite mit voller Belastung und mit der Höchstgeschwindigkeit und das Nebenventil ν öffne sich bei 5⁰ hinter dem Totpunkt. Wenn die Geschwindigkeit nahezu konstant bleibt bei abnehmender Belastung, dann hebt der Fliehkraftregler die Rolle 17, so daß das Nebenventil sich eher öffnet; wenn die Maschine mit gleicher Last läuft, öffnet es sich vielleicht io° vor dem Kompressionstotpunkt. Wenn die Maschine mit 240 Umdrehungen pro Minute läuft, dann beträgt die Zeit für eine Umdrehung ¹Z₄ Sekunde, und das Zeitelement, welches durch 30° Kurbelwinkel zwischen dem Anfang der Einspritzung und dem Zündungspunkt dargestellt wird, ist ¹Z₁₂ von ^x/₄ Sekunde oder ^χ/₄₈ Sekunde.

Man betrachte dann einen Betriebszustand, unter welchem die Maschinenleistung ein Maximum ist, und man wünsche die Geschwindigkeit der Maschine von 240 Umdrehungen auf 60 Umdrehungen pro.Minute zu verringern. Wenn die Geschwindigkeit so weit verringert wird, dann würde der Zeitraum zwischen dem Anfang der Einspritzung und dem Zündungspunkt viermal so groß sein wie in dem früheren Fall und würde dann von ^x/₄₈ Sekunde auf ^x/j₂ Sekunde steigen, mit der Wirkung, daß das Öl in den Zustand versetzt würde, daß der Druck zu plötzlich steigen würde, als daß gute Betriebsergebnisse entstehen könnten; es würde eine Detonation und das sog. Klopfen erfolgen, was unerwünscht ist.

Um die Maschine von solchen Zuständen zu entlasten, ist eine Einrichtung vorgesehen, um den Anfang ebenso wie das Ende der Einspritzung zu verändern; diese Vorrichtung kann selbsttätig oder von Hand betrieben werden. Der Einfachheit wegen ist eine Vorrichtung mit Handbetrieb dargestellt, deren Einstellung dazu dient, den Beginn der Einspritzung zu ändern und hierdurch die ver- go flossene Zeit zu regeln.

Diese Regelung wird in einfacher Weise durch einen Hilfshebel 13 mit einer Stellschraube 23 an einem Punkt zwischen dem Drehzapfen 14 und der Stellschraube 15 erreicht; die Stellschraube 15 legt sich auf das Nebenventil v. Ein einstellbarer Anschlag 24 ist vorgesehen, der mit der Stellschraube 23 zusammenwirkt, gegen welche sich die Stellschraube als Drehpunkt nahe dem Ende des Saughubes des Pumpenkolbens anlegt und so den Hebel 13 schwingt und das Nebenventil in einer Lage nahe dem Ende des Saughubes öffnet, so daß es offen bleibt, bis der Kolben in jene Stellung bei dem Speisehub zurückkehrt. Der Anschlag 24 ist mittels seines gerändelten Kopfes und Gewindes 25 einstellbar. Durch die Anbringung des Nebenventils und der seinen Auslaß regeladen Vorrichtung wird der Anfang und das Ende der Einspritzung verlegt, und zwar der Anfang mehr oder weniger, je nachdem der Anschlag 24 vorgeschoben oder zurückgezogen wird. Unter den im obigen Beispiel angegebenen Bedingungen der Maximalleistung der Maschine und der Geschwindigkeitsverminderung von 240 Umdrehungen auf 60 Umdrehungen pro Minute, wird der Anschlag 24 in Richtung auf die Pumpe auf den Punkt eingestellt, in welchem die Stellschraube 23 auf dem Hebel 13 gegen den Anschlag stößt und den Hebel 13 schwingt, um das Nebenventil ν nahe dem Ende des Saughubes zu öffnen; das Nebenventil bleibt während

des frühzeitigen Teiles des Speisehubs offen, so daß das Öl in die Speiseleitung zurückgeführt wird, bis ein Kurbelwinkel von etwa 20° vor dem Kompressionstotpunkt erreicht worden ist; in diesem Punkt schließt sich das Nebenventil, und das Öl würde in die Maschine eingespritzt werden, bis das Nebenventil durch den Hebel 13 wieder geöffnet wird und in Berührung mit der Rolle 17 gelangt. Es ist ersichtlich, daß der Hebel 13, durch welchen dieses erreicht wird, auf zwei Drehpunkten arbeitet; einer von ihnen, nämlich Vj, ist verschiebbar, um das Hebelverhältnis zu ändern, und der andere, 24, ist einstellbar, um die Zeit seiner Berührung oder seine Aufgabe als Drehpunkt zu ändern. Einer oder der andere dieser Drehpunkte muß in derselben Weise einstellbar sein, d. h. um das Hebelverhältnis oder den Zeitpunkt der Berührung je nach Wunsch zu verändern, ohne von dem Prinzip der Regelung abzugehen, obwohl vorgezogen wird, daß die Beendigung der Einspritzperiode durch Veränderung des Hebelverhältnisses geregelt wird. Der Regler, der in diesem Falle vorzugsweise belastet worden ist durch Vermehrung von Gewichten 27 auf dem Arm 21 oder durch andere Mittel, fährt in seiner Arbeitsweise fort und kontrolliert und hält die Geschwindigkeit der Maschine dicht an der gewünschten, indem er das Nebenventil früher oder später bei dem Speisehub des Einspritzkolbens öffnet.

Der dargestellte Regler ist besonders geeignet zur Ausführung der Regelung, weil, wenn die Maschine z. B. bei 240 Umdrehungen pro Minute läuft und bei einer solchen Spannung der Feder 26, daß die Fliehkraft der Gewichte 19 gerade ausreicht, um die Spannung zu überwinden, die Gewichte 27 entfernt werden können und die Steuerung so verlaufen würde, daß mit keiner Last die Geschwindigkeit vielleicht um 20 Umdrehungen pro Minute vermindert werden würde und andererseits, wenn die Maschine mit voller Belastung arbeitet, sie um 10 Umdrehungen pro Minute herabgesetzt werden könnte; in diesem Punkt würde die Rolle 17 so weit von der Maschine gesenkt worden sein, daß die Maschine die gewünschte Brennstoffladung empfängt, um die volle Belastung zu tragen. Wenn die Last wieder vermindert wird, dann würde die Maschine um 10 Umdrehungen beschleunigt werden, und die Gewichte ig, welche gegen die Feder 26 wirken, wurden die Rolle 17 auf den Punkt heben, in welchem die Brennstoffladung so weit vermindert werden würde, daß die Maschine an der Vergrößerung der Geschwindigkeit verhindert werden würde. Es soll jedoch angenommen werden, daß man die Maschinengeschwindigkeit um die Hälfte oder von 240 Umdrehungen pro Minute auf annähernd 120 Umdrehungen vermindern will. In diesem Falle müssen so viel Gewichte 27 aufgesetzt werden, um einem entsprechenden Betrag oder etwa ³/₄ der von der Feder 26 ausgeübten Expansionskraft entgegenzuwirken, so daß die Gewichte 19 bei geringerer Maschinengeschwindigkeit arbeiten wurden. Wenn man noch mehr Gewichte 27 hinzufügt oder diese Gewichte nach außen verschiebt, dann kann die Durchflußgeschwindigkeit der Maschine noch mehr vermindert werden; es ist aber festgestellt worden, daß, wenn die Geschwindigkeit verringert wird, man den Anschlag 24 noch weiter einstellen muß, um den Punkt in bezug auf den Kurbelwinkel zu verlegen, in welchem der Beginn der Einspritzung eintritt. Die Stellschraube 15 in dem Hebel 13 und der Gewindeteil X der Kolbenstange F in dem Bügel U müssen so eingestellt werden, daß, wenn die Maschine mit voller Geschwindigkeit läuft, der einstellbare Anschlag 24 nicht in Wirkung tritt, und die Einspritzung des Brennstoffes würde mit Beginn der Vorwärtsbewegung der Kolbenstange F eintreten.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Brennstoffpumpenregelung für Brennkraftmaschinen mit gesteuertem Rückströmventil, das den Beginn und das Ende der Einspritzung regelt, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Ventil von einem einzigen Hebel mit zwei Drehpunkten gesteuert wird, von denen der eine Drehpunkt (14) mit dem Pumpenkolben (E) fest verbunden ist, während der andere längs des Hebels vermittels eines Steuerarmes (18) verschiebbar ist, zwecks Einstellung des Endes der Einspritzperiode.

2. Regelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein unabhängig einstellbarer Stützpunkt oder zusätzlicher Drehpunkt des Hebels zur Regelung des Beginnes der Brennstoffeinspritzung dient.

3. Regelung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden veränderlichen Stützpunkte auf dem Hebel derart angeordnet sind, daß sie den Druckpunkt des Ventilschaftes zwischen sich einschließen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.