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Einspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft
eine Einspritzvorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen, deren Pumpenkolben in
bekannter Weise unmittelbar durch den Verdichtungsdruck der Maschine bewegt wird
und eine den Pumpenraum durchsetzende Nadel aufweist.. Während bei bekannten Maschinen
dieser Art die einzuspritzende Brennstoffmenge durch Begrenzung des Kolbenhubes
oder durch Steuerung eines im Kolben vorgesehenen Druckventils geregelt wird, mündet
erfindungsgemäß in der Grundstellung der den Pumpenraum durchsetzenden Nadel ein
in dieser vorgesehener Überströmkanal im Pumpenraum, und seine Mündung wird beim
Hochgehen des Kolbens durch eine die Nadel umgebende schräge Steuerkante abgedeckt,
so daß eine Regelung der Brennstoffmenge durch Relativdrehung zwischen der Nadel
und der Steuerkante erfolgen kann. Ferner ist die Belastungsfeder des Kolbens so
bemessen, daß die Abdeckung der Überströmkanalmündung erfolgt, bevor der Verdichtungsdruck
die für die Einspritzung erforderliche Höhe erreicht.
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Das Arbeitsspiel der Einspritzvorrichtung spielt sich dann in zwei
Phasen ab. Wenn im ersten Stadium des Verdichtungsvorganges der Verdichtungsdruck
so weit gestiegen ist, daß er das Gewicht des Kolbens und die Spannung seiner Feder
zu überwinden vermag, wird der Kolben so weit verschoben, daß die Mündung des Überströmkanals
abgedeckt wird. In dieser Lage verbleibt dann die Einspritzvorrichtung, bis unmittelbar
vor Beendigung des Verdichtungsvorganges die auf den Pumpenkolben ausgeübte Kraft
so weit gestiegen ist, daß der Druck des Öls im Pumpenraum die Federspannung des
Druckventils und des Einspritzventils zu überwinden vermag.
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Bei Einspritzvorrichtungen mit mechanisch angetriebenem Pumpenkolben
ist es bekannt, einen Überströmkanal vorzusehen, dessen Mündung bei der Verschiebung
des Kolbens durch eine ihn umgebende Steuerkante abgedeckt wird, so daß eine Regelung
der Brennstoffmenge durch Relativverdrehen zwischen Kolben und Steuerkante erfolgen
kann. Diesen bekannten Vorrichtungen gegenüber bietet die Erfindung den Vorteil,
daß auch bei hoher Betriebsgeschwindigkeit der Maschine die Überströmmündnug vor
Beginn der Einspritzung vollständig abgedeckt wird, so daß in jedem Falle der Einspritzvorgang
erst beginnt, nachdem der Überströmkanal vollständig verschlossen ist. Infolgedessen
ist die eingespritzte Brennstoffmenge in viel höherem Grade von der Betriebsgeschwindigkeit
der Maschine unabhängig.
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Zweckmäßig geht die Nadel mit dem Kolben auf und ab, während die sie
umgebende Steuerkante feststeht. Vorzugsweise wird die schräge Steuerkante von einer
besonderen Hülse gebildet, die die Nadel umgibt und zwecks Regelung drehbar ist.
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Weiter enthält das Gehäuse, in welchem der durch den Verdichtungsdruck
bewegte Kolben mit seinem oberen -Ende geführt ist,
ein Saug- und
ein Druckventil, die federbelastet und nicht gesteuert sind und in der Richtung
eines Durchmessers des Kolbens einander gegenüberliegen.
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Ferner wird erfindungsgemäß die Anordnung derart getroffen, daß die
die Brennstoffnadel belastende Feder sich gegen den Kolben abstützt und nicht, wie
ebenfalls bekannt, gegen das ortsfeste Gehäuse. Dies bietet die Möglichkeit, daß
die Federbelastung des Kolbens unabhängig von derjenigen der Brznnstoffnadel bemessen.
werden kann.
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Schließlich' wird der Pumpenkolben von einer die Einspritznadel führenden,
rohrförmigen Verlängerung des durch den Verdichtungsdruck bewegten Kolbens gebildet.
Zur Zuführung des Brennstoffes zur Nadelspitze können in diesem Fall in. der Führungsfläche
zwischen der rohrförmigen Verlängerung des Kolbens und der Einspritznadel Längsnuten
vorgesehen werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das diese sämtlichen Erfindungsmerkmale
verkörpert, die indessen zum Teil auch unabhängig voneinander verwendbar sind, ist
in der beiliegenden Zeichnung veranschaulicht.
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In dieser ist ein Axialschnitt durch den Zylinderdeckel einer Dieselmaschine
mit eingebauter Brennstoffeinspritzvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung dargestellt.
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Der wassergekühlte Zylinderdeckel q der Dieselmaschine ist von einer
Bohrung durchsetzt, in der ein hohler Kolben r mit, einer aufwärts gerichteten,
rohrförmigen Verlängerung b geführt ist. Der Kolben, dessen Kolbenringe a durch
eine Mutter t gehalten werden, liegt in seiner Ausgangslage auf einer Schulter
i der Zylinderdeckelbohrung auf und wird in Anlage an diese durch eine sich auf
die überwurfmutter t abstützende Schraubenfeder v gehalten.
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Die rohrförmige Verlängerung b des Kolbens ist in der axialen Bohrung
eines zylinderförmigen Gehäuses a geführt, das in einer ringförmigen Ausnehmung
des Zylinderdeckels q vorgesehen ist und in dieser durch einen am Zylinderdeckel
angeschraubten Überwurfflansch w gehalten wird. In dem Kolben r und seinem rohrförmigen
Ansatz b ist eine Nadel c geführt, die in der nachstehend beschriebenen Weise zur
Regelung der Brennstoffmenge dient und vorzugsweise gleichzeitig als Einspritzventilnadel
ausgebildet ist. Dementsprechend ruht ihr kegelfÖrmig zugespitztes Ende auf dem
Ventilsitz eines mit Düsenbohrungen versehenen Düsenkörpers o, der durch eine Überwurfmutter
x unten im Kolben r befestigt ist. Auf die Nadel c ist ferner.eine Anschlagbuchse
y aufgeschoben, die sich gegen eine Schulter der Nadel legt und eine das Einspritzventil
belastende Feder z umgibt, -so daß sich die Feder z einerseits gegen die Buchse
y und andererseits gegen den Kolben Y abstützt.
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Der Pumpenraum e der Einspritzvorrichtung besteht aus dem Ringraum,
der in der Bohrung des Gehäuses a von - der Ventilnadel c, der oberen Ringfläche
des Kolbenansatzes b und schließlich von einer Hülse Z begrenzt wird, die in der
Bohrung des Gehäuses a drehbar, aber gegen Längsverschiebung gesichert gelagert
ist und von der Nadel c durchsetzt wird. Die Hülse L hat einen Arm na, der
durch einen Schlitz des Gehäuses aus diesem herausgeführt ist und mit dem Reguliergestänge
verbunden wird.
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Ferner sind im Gehäuse a in Durchmesserrichtung einander gegenüberliegend
ein Saugventil k und ein Druckventil f vorgesehen, um den Brennstoffeintritt in
den Putnbenraum e, durch eine Bohrung a des Gehäuses und den Austritt durch eine
Bohrung 3 des Gehäuses zu beherrschen. Die Kammer des Druckventils f ist durch im
Gehäuse vorgesehene Bohrungen g mit einer Ringnut verbunden, die den Rohransatz
b des Kolbens umgibt und durch in diesem vorgesehene Bahrungen.5 mit Längsnuten
1a in Verbindung steht, die in der Führungsfläche zwischen dem Kolbenansatz b und
der Einspritznadel c, zweckmäßig in der letzteren, angebracht sind und dazu dienen,
-den Brennstoff dem Einspritzventil zuzuführen.
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Das obere Ende der Nadel c weist eine Längsbohrung n auf, die im Pumpenraum
e mündet und zur Rückführung der überschüssigen Fördermenge des Brennstoffes zum
Vorratsbehälter dient. Das obere Ende der Nadel c ragt über die Hülse l hinaus und
ist, gegen Drehung gesichert, in einer Scheibe p gelagert, die ihrerseits durch
Drehung ver= stellbar auf dem Gehäuse a in geeigneter Weise befestigt ist und z.
B. durch einen Schraubenschlüssel gedreht werden kann.
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Die Wirkungsweise ist folgende: In der Ausgangsstellung nehmen die
Teile die in der Zeichnung veranschaulichte Lage ein. Erfolgt nun der Verdichtungshub
der Maschine und überschreitet der Verdichtungsdruck eine gewisse Grenze, so wird
der Kolben r samt der von ihm getragenen Nadel c und dem Düsenkörper o unter Zusammendrückung
der Feder v angehoben, so daß der im Pumpenraum e befindliche Brennstoff durch den
Überströmkanal n abströmt. Sobald sich jedoch bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens
nebst der Nadel c die Mündung des Kanals yt über die untere Kante der Hülse l gehoben
hat und von dieser verdeckt ist, verhindert zunächst der im Pumpenraum e eingeschlossene
Brennstoff eine weitere Aufwärtsbewegung des Kolbens, bis der Verdichtungsdruck
kurz vor
Erreichen des oberen Totpunktes so hoch wird, daß er den
im Pumpenraum eingeschlossenen Brennstoff durch,das unter Federdruck stehende Druckventil
f hindurchdrückt und den Brennstoff durch die Bohrungen g und die Nuten h unter
das kegelförmig zugespitzte Ende der Einspritznadel c mit ausreichender Kraft fördert,
um diese unter Zusammendrücken der Feder z anzuheben. Dies hat zur Folge, däß der
Brennstoff durch die Düsenbohrungen des Düsenkörpers o austritt und in feiner Zerstäubung
in den Verbrennungsraum eingespritzt, wird.
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Wenn beim anschließenden Expansionshub der auf den Kolben r ausgeübte
Druck hinreichend gesunken ist, wird der Kolben durch die Feder v wieder herabgedrückt.
Infolgedessen wird Brennstoff in den Pumpenraum e zunächst durch das Saugventil
k und später gegebenenfalls durch den Überströmkanal n angesaugt, bis sich alle
Teile wieder in der Ausgangsstellung befinden und für das nächste Arbeitsspiel bereitstehen.
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Es ist ohne weiteres ersichtlich, -daß die Menge des eingespritzten
Brennstoffes von dem Zeitpunkt abhängt, in dem bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens
die Mündung der .Bohrung n hinter die untere Kante der Hülse l sich schiebt. Diese
untere Kante wird daher als Steuerkante ausgebildet und in der üblichen Weise abgeschrägt,
so daß sie- infolge einer Verstellung des Armes tn früher oder später zur Wirkung
gelangt.
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An sich wäre es auch möglich, die Hülse L längsverschiebbar anzuordnen
und ihre Längsverschiebung in geeigneter Weise durch den Regler, zu bewirken. Auch
in diesem Fall würde die Steuerkante der Hülse früher oder später die Mündung der
Bohrung n verdecken.
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Durch Drehung der Platte p wird die Nadelc.gegenüber der Steuerkante
der Hülse l gedreht, so daß zwei unabhängige Regelungsmöglichkeiten vorhanden sind.
Dies bietet bei Mehrzylindermaschinen die Möglichkeit, zwecks Leistungsregelung
der Maschine die Hülsen der einzelnen Einspritzvorrichtungen und zwecks Abstimmung
der Zylinderleistungen die einzelnen Nadeln zu drehen. Zweckmäßig erhält der Überströmkanal
zwei einander gegenüberliegende Mündungen, die in gleichartiger Weise gesteuert
werden, z. B. je durch die schräge Seite eines träPezförmigen Ausschnittes -in der
Unterkante der Hülse 1, um die Nadel von Querkräften zu entlasten.