DE1116475B

DE1116475B - Brennstoffeinspritzpumpe fuer selbstzuendende Brennkraftmaschinen, insbesondere Kleindieselmotoren

Info

Publication number: DE1116475B
Application number: DEM36414A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing A M Kamel
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1958-01-15
Filing date: 1958-01-15
Publication date: 1961-11-02

Description

Brennstoffeinspritzpumpe für selbstzündende Brennkraftmaschinen, insbesondere Kleindieselmotoren Die Erfindung betrifft eine Brennstoffeinspritzpumpe für selbstzündende Brennkraftmaschinen, mit einem zur Mengenregelung verdrehbaren Pumpenkolben, welcher eine mit einer Öffnung im Zylinder zusammenwirkende, durch eine schräge Kante begrenzte Steuerfläche sowie eine dieser in Förderhubrichtung mit einem gewissen Abstand vorgelagerte zweite Steuerfläche aufweist, welche eine Voreinspritzung bewirkt.
Es sind bereits Brennstoffpumpen bekannt, bei denen die Einspritzung des Brennstoffs mittels eines einzigen verdrehbaren Pumpenkolbens in zwei Phasen nacheinander erfolgt. Diese Maßnahme dient zur Verringerung des Zündgeräusches durch Verkürzung des Zündverzuges. Die Haupteinspritzung findet dabei mit kurzer Unterbrechung nach der Voreinspritzung statt. Die Menge des voreingespritzen Brennstoffs ist jedoch minimal; da über den ganzen Lastbereich voreingespritzt wird, darf sie bei Teillast nur einem geringen Bruchteil der gesamten Brennstoffmenge entsprechen.
Bei einer anderen bekannten Einrichtung wird vorgeschlagen, bei Ottomotoren bis zu einer etwa an die der Klopfgrenze reichenden Belastung eine Einfacheinspritzung und erst oberhalb dieser Belastung eine Unterteilung der Einspritzung vorzunehmen, um die Klopfgrenze des Motors in den Bereich höherer Ladedrücke zu verschieben und die Maschine dadurch regeltechnisch günstiger betreiben zu können. Die erste Einspritzung wird dabei stets zum selben Zeitpunkt vorgenommen, nämlich zu Beginn des Saughubes, während die zweite Einspritzung oberhalb der Klopfgrenze oder gegen Ende der Verdichtung erfolgt.
Bekanntlich haben kleine Brennkraftmaschinen, um eine gute Verbrennung zu ermöglichen, eine geteilte Verbrennungskammer und sollen zum Zwecke einer guten Beschleunigung eine momentane große Höchstleistung besitzen. Derartige Motoren sind aber meistens nicht gut aufzuladen wegen der hierfür erforderlichen Ventilüberschneidung und Spülung der Vorkammer. Außerdem ist der Aufwand für das Aufladegebläse und dessen Antriebsaggregat im Verhältnis zum Preis der Brennkraftmaschine ziemlich hoch.
Diese Mängel können bei einer Brennstoffeinspritzpumpe für selbstzündende Brennkraftmaschinen, insbesondere Kleindieselmotoren, mit einem Pumpenkolben, der zur Mengenregelung verdrehbar ist und eine mit einer Öffnung im Zylinder zusammenwirkende, durch eine schräge Kante begrenzte Steuerfläche sowie eine dieser in Förderhubrichtung mit einem gewissen Abstand vorgelägerte zweite Steuerfläche aufweist, welche eine Voreinspritzung bewirkt, erfindungsgemäß dadurch behoben werden, daß die die Voreinspritzung bewirkende Steuerfläche sich nur über den der Vollastfüllung entsprechenden Verdrehbereich des Pumpenkolbens erstreckt, wobei die Schrägkante beim durch Verdrehen des Pumpenkolbens hervorgerufenen Wirksamwerden der Voreinspritz-Steuerfläche mit einem Absatz versehen ist, welcher einer Zurücknahme der Brennstoffmenge um etwa diejenige Menge entspricht, welche in dieser Drehstellung des Pumpenkolbens als Voreinspritzmenge gefördert wird.
Da der durch die schräge Kante begrenzten Steuerfläche die andere, die Voreinspritzmenge steuernde Fläche in Förderhubrichtung mit gewissem Abstand vorgelagert ist, ergibt sich die Voreinspritzung nur im Vollastbereich. Auch in dieser Hinsicht unterscheidet sich der Erfindungsgegenstand von der Pumpenkolbenausbildung bei dem bekannten Einspritzverfahren für Ottomotoren, bei welchem die Einspritzung stets zur gleichen Zeit beginnt. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird der Gemischbildungsvorgang im Vollästbereich auf eine verhältnismäßig längere Zeit erstreckt, wobei die Einspritzung eines Teiles des Brennstoffes am Anfang des Verdichtungshubes dazu dient, ein homogenes, den ganzen Zylinderinhalt erfassendes Gemisch zu bilden, welches seinerseits jedoch schwach genug ist, um keine Selbstzündung durch die Verdichtungstemperatur zu ermöglichen, aber stark genug; um sich von der Flamme der eingespritzten Brennstoffhauptmenge entzünden zu lassen. Die Brennstoffhauptmenge wird dann etwa vor dem oberen Totpunkt des Motorkolbens eingespritzt. Das sie zusammen mit der Voreinspritzmenge den gesamten Brennstoffbedarf bildet, ist die Dauer der Haupteinspritzung kürzer, als wenn die gesamte Menge in einer Phase eingespritzt würde. Diese verkürzte Dauer trägt zur vollkommenen Verwendung des Zylinderluftinhaltes zur Verbrennung ohne Trübung des Auspuffes bei.
Um ein zündfähiges Vorgemisch zu erhalten, muß der eingespritzte Brennstoff trotz der verhältnismäßig niedrigen Temperaturen im Zylinder gut verdampfen. Dies wird erreicht durch gute Zerstäubung und Leitung des Brennstoffs gegen eine heiße Fläche der Brennkammer. Außerdem ist es zweckmäßig, die Voreinspritzung durch eine rasche Bewegung des Kolbens vorzunehmen. Nach dieser Einspritzung soll eine Phase von etwa 90° Nockenumdrehung in Viertaktmotoren und 180° in Zweitaktmotoren erfolgen, während der die geringstmögliche Kolbenerhebung vorgesehen ist. Erst dann wird die Haupteinspritzung durchgeführt. Also wird der Brennstoffnocken zu diesem Zwecke in drei Wirkungsbereiche eingeteilt, von denen der mittlere, um den Kolbenhub bzw. die Kolbenlänge möglichst klein zu halten, so ausgebildet ist, daß dem Kolben eine kleinstmögliche Geschwindigkeit verliehen wird.
Zu erwähnen ist noch, daß es bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen bekannt ist, jeden Zylinder durch je zwei Einspritzpumpen und -düsen zu speisen. Dabei ist unter anderem vorgesehen, daß die eine Pumpe den Zylinder bis zur normalen Last, d. h. bis zur üblichen Reiseleistung allein speist, während bei Entnahme höherer Leistung die zweite Pumpe zusätzlich Brennstoff einspritzt, und zwar zu einem Zeitpunkt, der der höheren Last oder Drehzahl entsprechend früher liegt als der der ersten Pumpe. Von dem erheblichen Aufwand abgesehen, den eine Doppelausrüstung mit Pumpen und Düsen mit sich bringt, ergeben sich Schwierigkeiten bei der Abstimmung der einzelnen Fördermengen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 Einen Längsschnitt in Achsrichtung durch die erfindungsgemäße Einspritzpumpe, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II durch das Oberteil des Pumpenzylinders, Fig. 3 eine Abwicklung der Pumpensteuerkanten, Fig.4 eine vorzugsweise geeignete Einspritzdüse, Fig.5 einen Zylinderkopf zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In dem Gehäuse 1 einer Brennstoffpumpe ist in bekannter Weise der Pumpenkolben 2 verschiebbar angeordnet. Er wird über einen Stößel 3 und die Rollenführung 4 von dem Brennstoffnocken 5 angetrieben. Der Druckraum 6 ist einerseits mit der Sau-Leitung 7 und andererseits mit einer überströmleitung 8 verbunden. Der Pumpenkolben ist als Kolben mit steuernder Schrägkante ausgebildet und besteht aus einem oberen Teil mit einander diagonal gegenüberliegenden Vorsprüngen 9, einem Mittelteil 10 und einem Unterteil 11 mit der Schrägkante 12. Diese Kante weist einen Ansatz 13 auf, welcher mit der äußersten Mantellinie einer der Vorsprünge 9 zusammenfällt. Aus der Abwicklung Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Höhe h gleich der Länge L des Kolbenoberteils ist, so daß mit Einsetzen der Voreinspritzung die Gesamtbrennstoffmenge nicht sprunghaft, sondern allmählich ansteigt. Die Brennstoffmengenregulierung geschieht in bekannter Weise durch Verdrehen des Kolbens. Es ist jedoch zweckmäßig, an der Regulierstange beispielsweise eine Nase vorzusehen, welche gegen eine federnde Kugel aufläuft, so daß die Regulierstange nicht in der Stellung verbleibt, in der die Steuerkante des Hauptbrennstoffs den durch die Voreinspritzung bedingten Absatz aufweist, weil an dieser Stelle durch Überschneidung der Öffnungen im Pumpengehäuse mit den Steuerkanten am Kolben die eingespritzte Brennstoffmenge nicht eindeutig festzulegen ist. Der Brennstoffnocken 5 ist, wie bereits erwähnt, in drei Wirkungsbereiche eingeteilt. Auf dem Teil a, der innerhalb eines kleinen Winkelbereiches steil ansteigt, ist das Kolbenoberteil wirksam und nimmt bei Vollast die Voreinspritzung vor. Im Bereich b ist die Erhebung des Nockens gering, um die Länge des Pumpenkolbens möglichst klein zu halten. Der Teil c, der sich bis zu einer Gesamtumdrehung der Nockenwelle von 90° in Viertaktmotoren bzw. 180° in Zweitaktmotoren anschließt und zur Haupteinspritzung dient, ist in bekannter Weise steil ansteigend ausgebildet.
Um eine gute Wirkung zu erzielen, ist es vorteilhaft, den Brennstoff in eine Wirbelkammer 14, wie sie beispielsweise in Fig. 5 dargestellt ist, einzuspritzen. Außerdem ist es zweckmäßig, dabei in der Wirbelkammer eine Zapfendüse 15 mit einer seitlichen Öffnung 16, wie z. B. die in Fig. 4 abgebildete bekannte Düse zu verwenden, wobei die seitliche Öffnung 16 zur Voreinspritzung dient und so angeordnet wird, daß der Brennstoff gegen die innere heiße Mündung der Wirbelkammer 14 gespritzt wird, wo er verdampft und durch den starken Luftwirbel mit der Luft innig vermischt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Brennstoffeinspritzpumpe für selbstzündende Brennkraftmaschinen, mit einem zur Mengenregelung verdrehbaren Pumpenkolben, welcher eine mit einer Öffnung im Zylinder zusammenwirkende, durch eine schräge Kante begrenzte Steuerfläche sowie eine dieser in Förderhubrichtung mit einem gewissen Abstand vorgelagerte zweite Steuerfläche aufweist, welche eine Voreinspritzung bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die die Voreinspritzung bewirkende Steuerfläche sich nur über den der Vollastfüllung entsprechenden Verdrehbereich des Pumpenkolbens erstreckt, wobei die Schrägkante beim durch Verdrehen des Pumpenkolbens hervorgerufenen Wirksamwerden der Voreinspritz-Steuerfläche mit einem Absatz versehen ist, welcher einer Zurücknahme der Brennstoffmenge um etwa diejenige Menge entspricht, welche in dieser Drehstellung des Pumpenkolbens als Voreinspritzmenge gefördert wird.
2. Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Pumpenkolben betätigende Nocken in an sich bekannter Weise derart ausgebildet ist, daß dem Kolben zu Beginn des Hubes in einem Nockenwinkelbereich bis zu etwa 10° (Viertakt) bzw. etwa 20° (Zweitakt) eine schnelle Bewegung erteilt wird, anschließend in dem Bereich, in welchem keine Einspritzung erfolgt, nur eine geringe Erhebung vorgesehen und der restliche Kolbenhub auf etwa 20 bzw. 40° nach einer Gesamtumdrehung der Steuerwelle von etwa 90° bei Viertaktmotoren bzw. etwa 180° bei Zweitaktmotoren vollendet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 572 711, 923 400, 968 899; britische Patentschrift Nr. 340 664.