DE1126678B

DE1126678B - Aus Pumpe und Duese zusammengefasstes Brennstoffeinspritzgeraet fuer Brennkraftkolbenmaschinen

Info

Publication number: DE1126678B
Application number: DEM27871A
Authority: DE
Inventors: Max Mangl
Original assignee: MAX MANGL
Current assignee: MAX MANGL
Priority date: 1955-08-02
Filing date: 1955-08-02
Publication date: 1962-03-29

Description

Aus Pumpe und Düse zusammengefaßtes Brennstoffeinspritzgerät für Brennkraftkolbenmaschinen Die Erfindung betrifft ein aus Pumpe und Düse zusammengefaßtes Brennstoffeinspritzgerät für Brennkraftkolbenmaschinen mit einem Freikolben, der auf seiner einen Seite einen Arbeitsdruckraum und auf der anderen Seite einen Einspritzdruckraum begrenzt, wobei im Arbeitsdruckraum ein im Takt der Brennkraftmaschine angetriebener Kolben bewegt wird, der bei seinem Druckhub mittels Brennstoff als Zwischenflüssigkeit den Freikolben antreibt, wobei dieser aus dem Einspritzdruckraum über ein zugleich als Einspritzventil dienendes Druckventil Brennstoff zur Düse fördert, und wobei die Einspritzmenge durch einen im Arbeitsdruckraum angeordneten regelbaren Anschlag zur Begrenzung des Saughubes des Freikolbens geregelt wird, dessen Druckhub dadurch beendet wird, daß der Freikolben ventilsitzartig gegen einen Anschlag gedrückt wird, wobei ferner der Freikolben eine nach dem Arbeitsdruckraum offene Hohlbohrung aufweist.
Bei einem bekannten Gerät dieser Art ist der Freikolben mit einer schwachen Feder belastet, wobei auch vorgesehen ist, die Feder ganz wegzulassen. Auch trägt derFreikolben eine axialeErleichterungsbohrung, jedoch weist er einen verhältnismäßig langen, eine beträchtliche Massenträgheit aufweisenden Ansatz auf, mit welchem er am Ende seines Druckhubes ventilsitzartig zum Anschlag kommt.
Diese bekannte ventilsitzartige Hubbegrenzung ist jedoch einerseits unzulänglich, andererseits wird die entlang der Führung des Freikolbens durchsickernde Leckmenge durch Massendifferenz zwischen dem Freikolben und der von ihm verdrängten Brennstoffmenge für zu groß angesehen. Um eine bessere Abdichtung zu erzielen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß bei einem Einspritzgerät der eingangs genannten Gattung der einspritzdruckraumseitige ventilsitzartige Anschlag in an sich bekannter Weise als breitflächiger Kegelsitz am Freikolben ausgebildet ist, der bis knapp an die Mantelfläche des Freikolbens heranreicht, und daß ferner die Hohlbohrung unter Belassung einer allseitigen geringen Wandstärke bis an das einspritzdruckraumseitige Ende des Freikolbens reicht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand von schematischen Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die Einspritzpumpe; Fig. 2 zeigt die Vielfachzungenfeder; Fig. 3 zeigt die Anordnung der Kurbel; Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform des Saugventils.
In Fig. 1 ist der periodisch im Maschinentakt arbeitende Druckkolben mit 1 bezeichnet. Bei seiner Abwärtsbewegung strömt Niederdruckkraftstoff durch die Kanäle 2 in den Einspritzdruckraum und hebt das Saugventil 3 entgegen der Wirkung der Saugventilfeder 3 a an und verdrängt den in letzteres eingepaßten Freikolben oder Topfkolben 4 nach unten, bis sein Boden auf der Fangnadel 5 aufstößt. Bei weiterer Abwärtsbewegung des Druckkolbens 1 gibt dieser den Einströmschlitz 6 frei. Niederdruckkraftstoff strömt aus dem Kanal 2 über das Ventil ? in den Arbeitsdruckraum B. Das Saugventil 3 schließt. Bei Bewegungsumkehr des Druckkolbens 1 wird nun der Raum 8 unter Hochdruck gesetzt, der Topfkolben 4 nach oben bewegt, und der oberhalb desselben befindliche, nunmehr unter Hochdruck gesetzte Kraftstoff öffnet das Druckventil 9 und drückt es auf seinen oberen ventilsitzartigen Anschlag entgegen der Wirkung der Druckventilfeder 11 und wird durch die inneren Druckventilkanäle und die Einspritzkanäle 13 in den Brennraum gespritzt. Bereits während oder nach Ende dieses Vorganges fließt überschußkraftstoff aus dem Raum 8 durch den überstromkanal 14 und einen nicht dargestellten federbelasteten Druckbegrenzer ab. Hat die Stirnseite des Topfkolbens 4 ihren Ventilsitz 16 erreicht, so ist die Kraftstoffeinspritzung beendet, und die Druckventilfeder 11 schließt das Druckventil 9 wieder.
Eine Topfkolbenmantellänge vom etwa 10- bis 20-fachen Topfkolbenradius ist als zweckmäßig anzusehen.
Im Gegensatz zu gebräuchlichen Pumpen sinkt der sekundliche Spaltverlust proportional mit der Fördervolumenerniedrigung und im Quadrat mit der Motordrehzahlerniedrigung. Damit ist ein wesentlicher Fortschritt erzielt, da gerade bei den gebräuchlichen Pumpen mit kleinem Fördervolumen Spaltverlustschwierigkeiten im Gebiet der Leerlauf- und niederen Teillastförderung auftreten. Nur die Druckdifferenz zwischen den beiden Stirnseiten des Topfkolbens ist für die Spaltverluste bestimmend, während bei den gebräuchlichen Pumpen der volle Förderdruck für die Spaltverluste bestimmend ist. Letzterer ist sehr viel höher als diese Druckdifferenz. Damit kann die Spaltweite größer gewählt werden als bei gebräuchlichen Pumpen. Der Freikolben hat eine geringere Empfindlichkeit gegen Abnutzung und Schmutzteilchen. Die weite Passung ermöglicht die Verwendung von Heizölen.
Die Druckventilfeder 11 ist als Vielfachzungenfeder durch Aussparungen aus einer Membran gebildet (vgl. Fig. 2). Diese Anordnung ist so gewählt, um die von den Brenngasen beheizte Fläche des Einspritzgehäuses sowie dessen Durchmesser klein gestalten zu können und die Toträume hinter dem Druckventil klein zu halten.
Der Hub des Topfkolbens 4 nach unten ist durch die Fangnadel 5 begrenzt. Um seinen Hub verändern und damit eine Fördermengenregelung vornehmen zu können, ist die Fangnadel 5 in Richtung der Topfkolbenachse verschiebbar angeordnet und deshalb auf der Kurbel 12 gelagert. Fig. 3 zeigt die Anordnung der Kurbel im Pumpengehäuse.
Das Saugventil 3 ist als Doppelsitzventil durchgebildet. Es kann auch als Einfachsitzventil, mit Ventilsitzdichtung gegen den Einspritzdruckraum und mit Drosseldichtung gegen den Raum 8 ausgebildet werden, wie in Fig. 4 dargestellt.
Die Passungsgüte des Druckkolbens 1 in seinem Zylinder hat Einfluß auf den Einspritzbeginn der Einspritzpumpe in Abhängigkeit von der Motordrehzahl. Bei niederer Motordrehzahl sind seine Leckmengen größer, der Einspritzbeginn wird hierdurch auf Späteinspritzung beeinflußt, bei hoher Motordrehzahl aber, infolge verringerter Leckmengen, auf Früheinspritzung. Bei Verzicht auf das Ventil ? tritt diese Einspritzcharakteristik infolge der Kraftstoffstauwirkung im Raum 8, welche eintritt, sobald der Druckkolben 1 den Uberstromschlitz 6 zu überschleifen beginnt, in verstärktem Umfang in Erscheinung. Allerdings muß dann der Druckkolben 1 genauer in seinen Zylinder eingepaßt sein. Diese Art der Einspritzcharakteristik ist im Hinblick auf die Motorbetriebsbedingungen erwünscht. Die Erhebungskurve des Nockenantriebes des Druckkolbens 1 muß derart durchgebildet sein, daß die Füllung des Einspritzdruckraumes mit Niederdruckkraftstoff derjenigen des Arbeitsdruckraumes 8 vorausgeht, wobei für beide Füllungsvorgänge genügend Zeit zur Verfügung stehen muß. Die ablaufende Nockenflanke kann hierbei z. B. als Stufenflanke mit geeigneten Stufenübergängen ausgebildet sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Aus Pumpe und Düse zusammengefaßtes Brennstoffeinspritzgerät für Brennkraftmaschinen mit einem Freikolben, der auf seiner einen Seite einen Arbeitsdruckraum und auf der anderen Seite einen Einspritzdruckraum begrenzt, wobei im Arbeitsdruckraum ein im Takt der Brennkraftmaschine angetriebener Kolben bewegt wird, der bei seinem Druckhub mittels Brennstoff als Zwischenflüssigkeit den Freikolben antreibt, wobei dieser aus dem Einspritzdruckraum über ein zugleich als Einspritzventil dienendes Druckventil Brennstoff zur Düse fördert, und wobei die Einspritzmenge durch einen im Arbeitsdruckraum angeordneten regelbaren Anschlag zur Begrenzung des Saughubes des Freikolbens geregelt wird, dessen Druckhub dadurch beendet wird, daß der Freikolben ventilsitzartig gegen einen Anschlag gedrückt wird, wobei ferner der Freikolben eine nach dem Arbeitsdruckraum hin offene Hohlbohrung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der einspritzdruckraumseitige ventilsitzartige Anschlag in an sich bekannter Weise als breitflächiger Kegelsitz am Freikolben ausgebildet ist, der bis knapp an die Mantelfläche des Freikolbens heranreicht, und daß ferner die Hohlbohrung unter Belassung einer allseitigen geringen Wandstärke bis an das einspritzdruckraumseitige Ende des Freikolbens reicht.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Freikolben (4) im Saugventil (3) des Einspritzdruckraumes geführt ist, wobei das Saugventil die der kegeligen Anschlagfläche. des Freikolbens entsprechende Anschlagfläche aufweist und die dem Einspritzdruckraum zugewandten Teile des Saugventils und des Freikolbens dem Druckventil (9) in an sich bekannter Weise wenigstens annähernd totraumfrei gegenüberstehen.
3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubbegrenzungsanschlag für den Freikolben als eine an eine Kurbel (12) angelenkte Fangnadel (5) ausgebildet ist und die Betätigungswelle der Kurbel unter dem Druck im Arbeitsdruckraum ventilsitzartig abdichtend aus diesem herausgeführt ist.
4. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das durch eine Mehrfachzungenfeder (11) belastete Druckventil (12) am Ende seines Schaftes durch einen in an sich bekannter Weise in die zentrale Einspritzöffnung unmittelbar übergehenden kegeligen Ventilsitz hubbegrenzt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentsehriften Nr. 720 004, 729 083, 819181, 843 763; französische Patentschriften Nr. 1080 325, 1094 031; USA: Patentsehriften Nr. 2 406 239, 2 407 915.