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Brennstoffinjektor für Wärmekraftmaschinen (Verbrennungsmotoren) mit
einem durch eine elastisch gehaltene bewegliche Anordnung gesteuerten Verschlußorgan
Die Erfindung bezieht sich auf Brennstoffinjektoren für Wärmekraftmaschinen (Verbrennungsmotoren
oder Explosionsmotoren) und betrifft insbesondere Injektoren, bei welchen -das Verschlußorgan
periodisch von seinem Sitz durch eine bewegliche Anordnung abgehoben wird, welche
mit dem Injektorkörper,durcheineelasti,sche Dichtungsanordnung verbunden ist, welche
von ,den Verstellungen dieser beweglichen Anordnung herrührende zeitweilige Verformungen
erfährt.
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Sie bezweckt insbesondere, diese Geräte so auszubilden, daß sie besser
als bisher den Erfordernissen der Praxis entsprechen.
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Gemäß dem Hauptkennzeichen der Erfindung wird bei den Brenn(stoffinjektoren
der betrachteten Art für Wärrnehraftmaschinen mit einem in der Druckkammer untergebrachten
Verschlußorgan, welches von seinem Sitz durch ein von diesem Verschlußorgan unabhängiges
Steuersystem finit einer beweglichen Anordnung abgehoben werden kann, welches -durch
den Einspritzdruck entgegen der Einwirkung eines elastischen Kontrollsystems hetätigt
wird, ein Längsspiel zwischen . dem Verschlußorgan und einem von der beweglichen
Anordnung getragenen axialen Anschlag vorgesehen, welches einen durch diesen Anschlag
begrenzten zusätzlichen Hub des Verschlußorgans unter der Einwirkung der beim Durchtritt
der eingespritzten
Flüssigkeit auftretenden Rückwirkung gestattet,
sobald das Verschlußorgan durch die Wirkung der beweglichen Anordnung von seinem
Sitz ab= gehoben ist, wobei dieser zusätzliche Hub zweckmäßig durch,die Wirkung
eines elastischen Systems unterstützt wird, dessen. Spannung höchstens gleich der
Resultierendem der Kräfte ist, welche von dem Einspritzdruck herrühren und das Verschlußorgan
auf seinem Sitz zu halten suchen, solange es noch auf diesen aufgedrückt ist.
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Weitere Kennzeichen der Erfindung werden aus der Beschreibung hervorgehen.
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Die Erfindung ist bei-s.pielshalber in der Beschreibung unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen erläutert.
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Fig. i zeigt schematisch einen Axialschnitt eines erfindüngsgemäßen
Brenns.toffinje'ktors; Fig. 2 und: 3 zeigen zwei charakteristische Betriebsstellungen
eines Organs ,dieses Injektors, welches in Fig. i in, einer eben-falls. charakteristischen
dritten Stellung dargestellt ist; Fig. 4 bis 7 zeigen schließlich ebenfalls in einem
Axialschnitt Ausbildungsabwandlungen verschiedener Organe des Injektors.
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Der Injcktor weist einen Hohlkörper i auf, dessen innerer Hohlraum
C die Druckkammer der Vorrichtung bildet und durch einen Kanal 2 mit einer nicht
dargestellten Speisepumpe in Verbindung steht.
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In der Kammer C ist ein Verschlußorgan 3 untergebracht, welches z.
B. durch eine Nadel mit konischer Auflagefläche gebildet wird und sich gegen einen
mit dem Körper i des Injektors fest verbundenen Sitz 4 legen kann.
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Zur Abhebung des Verschlußorgan!s von seinem Sitz ist eine hin und
her gehende bewegliche Anordnung vorgesehen, welche z. B. durch einen Stößel 5 gebildet
wird, welcher mit dem Verschlußorgan auf die weiter unten, angegebene Weis,. -verbunden,
ist.
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Zur Erzielung der Abdichtung der Druckkammer C sowie zur axialen Führung
des Stößels 5 ist ein Gummiteil 6 vorgesehen, welcher in der Achsrichtung mit 'diesem
Stößel und einer Bewehrung 7 fest verbunden ist, welche ihrerseits mit dem Körper
i der Vorrichtung fest verbunden ist.
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Zur Aufdrückung des. Venschlußorgans 3 auf seinen Sitz 4 ist eine.
8 vorgesehen, welche sich einerseits mit einem Ende auf einem gleitenden Anschlag
9 abstützt, welcher den empfangenen Druck in axialer Richtung auf den Teil 6, den
Stößel 5 und das Verschlußorgan 3 übertragen kann, sowie andererseits zweckmäßig
mit ihrem anderen Ende an dem Boden eines Regelstöpsels io, welcher mehr oder weniger
auf den Körper i des: Injektors aufgeschraubt werden kann., um die Spannung d er
Feder 8 zu verändern.
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Hierzu Ist zu bemerken, daß es zweckmäßig ist, Mittel zur Begrenzung
des Hubes .des Anschlags 9 der Feder 8 vorzusehen, welche z. B. dadurch gebildet
werden können, daß der Anschlag 9 mit einem Bund 911 versehen wird, der sich gegen
die Bewehrung 7 legen kann und von diesem Augenblick an alle Verbindungsteile (Teil
6, Stößel 5, Verschlußorgan 3) gegen eine weitere Zunahme der Federspannung 8 schützt.
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Hierzu ist ferner zu bemerken, daß, wenn! die bewegliche Steueranordnung
starr mit dem Verschlußorgan verbunden wäre, ,die plötzliche Öffnung desselben die
Gesamtheit der hin und her gehenden Organe des Injektors, insbesondere den elastischen
Teil 6, dessen Maße und besonderer Dämpfungsfaktor nicht vernachlässigbare
Werte aufweisen, in Bewegung setzen würde.
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Um das Verschlußorgan 3 gegen den Einfluß dieser Dämpfung zu schützen,
braucht nur erfindungsgemäß nach Ausbildung des Verschlußorgans 3 und des Stößels
5 in der Form von zwei voneinander unabhängigen Teilen, von denen: der eine, der
Stößel 5, den anderen, das Verschlußorgan 3, während der Öffnungszeit erfassen kann,
zwischen dem Verschlußorgan und einem von,dem Stößel 5 getragenen axialen Anschlag
i i, unter der Annahme, daß sich der Stößel, wie in Fig. 2 dargestellt, in der Stellung
bei Beginn der Öffnung befindet, ein Spiel j vorgesehen zu werden, welches einen
zusätzlichen Aufwärtshub .des Verschlußorgans ermöglicht (in Fig. 3 dargestellte
Stellung), sobald dieses durch die Einwirkung des Stößels 5 von seinem Sitz abgehoben,
ist.
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Die Verbindüng zwischen dem Stößel 5 und dem Verschlußorgan 3, welche
.dem Stößel ermöglicht, das Verschlußorgan nach Überwindung des Spiels j von .seinem
Sitz abzuheben, kann; auf verschiedene Weise hergestellt werden. Fig. i zeigt eine
besonders vorteilhafte Ausführungsform einer derartigen Verbindung. Bei dieser wird
das Verschlußorgan 3 mit einem Kopf 3a versehen, welcher mit dem axialen. Spiel
j in eine Art Bügel 12 eingreift, welcher von dem gegenüberliegenden Ende des Stößels
5 getragen wird, wobei der Boden dieses. Bügels den Anschlag i i bildet, während
seine nach innen umgebogenen Schenkel nach Überwindung,des Spiels j den Kopf 3a
erfassen können, um die Öffnung des Verschlußorgans einzuleiten.
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Ferner werden Mittel vorgesehen, welche gewisse Querausschläge des
Stößels zulassen und z. B. dadurch gebildet werden, daß ein genügendes Spiel in
der Querrichtung zwischen dem Kopf 3a und dem Bügel 12 vorgesehen wird.
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Schließlich wird zweckmäßig zur Unterstützung der Hubbewegung des
eigentlichen Verschlußorgans 3 .dieses der Einwirkung einer in dem Öffnungssinn,
wirkenden Feder 13 ausgesetzt, deren Spannung höchstens gleich der Resultierenden
der auf dieses Verschlußorgan vor der Öffnung wirkenden Druckkräfte ist.
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Der so ausgebildete Injektor arbeitet folgendermaßen: Wenn der Druck
in der Kammer C den Wert übersteigt, bei welchem er der Kraft der Kontrollfeder
8 das Gleichgewicht hält, beginnt sich der Stößel 5 zu heben. Der Bügel 12 wirkt
dann auf den Kopf 3" des Verschlußorgans 3 ein und hebt dieses von: seinem
Sitz ab. Der dann plötzlich auf die Auflagefläche des Verschlußorgans wirkende Druck
tritt zu der Wirkung der
Feder i3 hinzu, so .daß .das Gleichgewicht
der axialen: Kräfte in dem Sinn der Öffnung des Verschlußorgans gestört wird. Das
Spiel j ermöglicht dann dem Verschlußorgan, frei aufwärts zu gehen, wobei eis nur
seine eigene, sehr kleine Trägheit zu überwinden hat. Die Einspritzung findet statt,
und der Stößel 5 führt unter der Einwirkung der Feder 8 :das Verschlußorgan in die
Schließungsstellung zurück.
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In Fig. i ist das Verschlußorgan in der Schl.ieß:ungsstellung vor
der Unterdrucksetzung der Kammer C dargestellt.
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Fig. z zeigt den Beginn der Erfassung ,des Verschlußorgans 3 durch
den Bügel 1z, während Fig. 3 das Ende des Öffnungshubes des Verschlußorgans 3 mit
Anschlag des Kopfes 3a gegen dien Boden i i des Bügels 12 zeigt.
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Der oben beschriebene Injektor weist infolge der Unabhängigkeit des
öffnungshubes des Verschlußorgans 3 zahlreiche Vorteile. auf, u. a. geringe Trägheit
der in Bewegung befindlichen Masse bei der Öffnung, Beschränkung der Reibung auf
die auf das Verschlußorgan wirkenden Reibungskräfte, Möglichkeit, nur eine geringe
Kraft von dem auf die Auflagefläche des Verschlußorgans wirkenden Flüssigkeitsdruck
zu verlangen, was gestattet, die einander gegenüberliegenden Flächen des Verschlußorgans
und seines Sitzes weniger genau zu bearbeiten (da die entwickelte hydrodynamische
Kraft von der Genauigkeit :dieser Bearbeitung abhängt) und das richtige Arbeiten
-des Injektors in weitem Maße gegen; die Abnutzung des Sitzes weniger empfindlich
zu machen, Möglichkeit, durch Betätigung des Regelstöpsels io diese Anhebekraft
auf den kleinsten erforderlichen Wert zu bringen.
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Wie es selbstverständlich ist und wie es übrigens bereits aus obigem
hervorgeht, isst :die Erfindung keineswegs auf die im besonderen angegebenen Anwendungsarten
oder Ausführungsformen ihrer verschiedenen Teile beschränkt, sondern umfaßt im Gegenteil
auch alle Abwandlungen, insbesondere die, bei welchen der elastische Teil 6 .sich
nicht, wie auf Fig. i gezeigt, über den ganzen Querschnitt der Bewehrung 7 erstreckt,
sondern z. B. von dem Stößel s durchdrungen wird., welcher im Innern eines axial
in diesem Teil vorgesehenen Durchlasses befestigt wird (s. Fig. 4 biss 7).
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Man richtet es dann zweckmäßig so ein, daß die auf der Seite der Flüssigkeit
liegende Front des elastischen. Teils einen möglichst kleinen freien Querschnitt
besitzt, um örtliche Verformungen des elastischen Stoffes zu verhindern. Dies führt
dazu, wenn man eine hinreichend große Verformung des gesamten elastischen Teils
beibehalten will, einander nicht parallele Klebeflächen an dein Stößel 5 und der
Außenbewehrung 7 vorzusehen.
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So kann z. B., wenn die Klebewand der Bewehrung zylindrisch ist, die
des Stößels konisch (Fig. 4) oder .doppelkonisch (Fig. 5) sein. Man kann ferner
eine konische (Fig. 6) oder doppelkonische (Fig. 7) Klebewand der Bewehrung mit
einem zylindrischen (Fig.6) oder konischen (Fig. 7) Stößel vorsehen.