DE1153211B

DE1153211B - Brennstoffeinspritzanlage fuer Brennkraft-maschinen

Info

Publication number: DE1153211B
Application number: DEM33082A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Jakob Konrad
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1957-01-30
Filing date: 1957-01-30
Publication date: 1963-08-22

Description

Brennstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen Beim Betrieb von Brennkraftmaschinen mit schwersiedenden Brennstoffen ist es üblich, zwischen die Zubringerpumpe und die Einspritzpumpe einen Wärmeaustauscher einzuschalten, um den vorgewärmten Brennstoff vor Inbetriebnahme des Motors zunächst durch besondere, in der Einspritzdüse angeordnete Anwärmkanäle zu leiten. Der durch die Einspritzpumpe unddie EinspritzdnuckleitungzugeführteBrennstoff soll also einen Teil der in ihm enthaltenen Wärme an den Einspritzdüsenkörper abgeben, worauf er in den Behälter zurückströmt. Bei Inbetriebnahme der Maschine wird der durch die Anwärmkanäle geführte Brennstoffstrom abgesperrt. Auch bei anderen ähnlichen bekannten Einrichtungen -ist ein durch Fremdwärme oder Eigenwärme der Maschine beschickter Wärmeaustauscher mit Umwälzung des Brennstoffes durch das Einspritzleitungssystem und Rückführung des so aufgewärmten Brennstoffes in den Brennstoffbehältervorgesehen. Eine solche Vorwärmeanlage stellt jedoch nicht nur einen beachtlichen Konstruktionsaufwand dar, sondern hat - da jedesmal ein großer Teil des gesamten Brennstoffvorrates aufgeheizt werden muß - den Nachteil, daß die Aufheizung des Brennstoffes auf eine bestimmte, im wesentlichen durch seine Viskosität gegebene Temperatur geraume Zeit in Anspruch nimmt.
Es ist auch eine Einspritzanlage für Brennkraftmaschinen bekanntgeworden, bei welcher der von der Brennstoffeinspritzpumpeangesaugte Brennstoff durch das Kühlsystem der Einspritzdüse geleitet wird. Der Zweck dieser Einrichtung ist es aber, die Einspritzdüse mit dem angesaugten Brennstoff zu kühlen. Selbstverständlich wird der angesaugte Brennstoff in seiner Funktion als Wärmeableitmedium aufgewärmt. Dieses Aufwärmen wird dort aber nur in Kauf genommen.
Von dieser zuletzt genannten bekannten Einrichtung ausgehend, betrifft die Erfindung eine Brennstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen mit einem vom Einspritzdrucksystem getrennten Wärmeaustauschsystem in der Einspritzdüse bzw. den Einspritzdüsen, durch welches der Einspritzbrennstoff auf seinem Weg von der Zubringerpumpe zur Einspritzpumpe hindurchleitbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage zu schaffen, mit der sich der Brennstoff rascher auf eine bestimmte Betriebstemperatur aufheizen läßt.
Um dieses Ziel zu erreichen, ist bei einer Brennstoffeinspritzanlage der genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß zwecks Aufheizung des Brennstoffes auf einen bestimmten durch die Betriebsbedingungen bzw. die Brennstoffeigenschaften gegebenen Temperaturbereich in den Brennstoffweg vor der Einspritzpumpe ein vorzugsweise selbsttätig, z. B. durch einen Thermostaten gesteuertes Organ eingeschaltet ist.
Dies hat den Vorteil, daß im Gegensatz zu den bekannten Anlagen, bei denen praktisch der gesamte Brennstoffvorrat in entsprechend langer Zeit aufgewärmt werden muß, nur eine sehr geringe Brennstoffmenge, nämlich die zur jeweiligen Einspritzung vorgesehene Menge, in den Wärmeaustauschkanälen der Einspritzdüse aufgeheizt wird. Die diese Kanäle enthaltenden Teile der Einspritzdüse sind unmittelbar den heißen Verbrennungsgasen ausgesetzt, so daß sich ein relativ hohes Wärmegefälle ergibt, das zusätzlich die Aufheizung beschleunigt. Ein weiterer Vorteil ist, daß sich die erfindungsgemäße Anlage auch bei solchen Verbrennungsverfahren anwenden läßt, bei denen der Brennstoff in verhältnismäßig kühle Zonen der Brennkammer eingespritzt wird. Durch die höhere Brennstofftemperatur ergibt sich eine feinere Zerstäubung des Brennstoffes, was sich auf den Zündverzug insbesondere dann verkürzend auswirken kann, wenn die Erhitzung der Verdichtungsluft und die Erwärmung durch die Brennraumwand nicht ausreichend ist, was z. B. im Leerlauf- und Teillastbereich der Fall sein kann. Die Erfindung soll deshalb insbesondere bei solchen Anlagen Anwendung finden, die mit motorischen Verbrennungsverfahren arbeiten, bei denen der Brennstoff in kühle Zonen der Brennkammer eingespritzt wird.
Um eine Anpassung an alle vorkommenden Betriebszustände zu ermöglichen, kann das Organ in Ausgestaltung der Erfindung eine Umschaltvorrichtung sein, welche den von der Zubringerpumpe geförderten Brennstoff entweder über den Umweg durch das Wärmeaustauschsystem der Einspritzdüse oder direkt zur Einspritzpumpe leitet.
In weiterer Ausgestaltung kann der Thermostat auf die Temperatur des aufgeheizten Brennstoffes selbst ansprechen. Ferner ist vorgesehen, bei der erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzanlage eine an sich bekannte Einspritzdüse zu verwenden, bei welcher die übliche Leckleitung im Düsenhalter zur Weiterleitung des aufgeheizten Brennstoffes dient.
In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Beispiel schematisch dargestellt. Hierbei zeigt Fig. 1 eine Anordnung des Brennstoffkreislaufes nach der Erfindung, Fig. 2 ein dabei verwendetes selbsttätiges Umschaltorgan in zwei verschiedenen Schaltstellungen.
Im Schema von Fig. 1 ist 1 der Brennstoffbehälter, aus dem die Zubringerpumpe 2 durch die Leitung 3 den Brennstoff ansaugt und ihn über die Leitung 4 zum Brennstoffilter 5 fördert. Der überschüssige Brennstoff wird durch das am Brennstoffilter 5 angeordnete überdruckventil 6 in die Leitung 7 abgegeben, durch welche er in den Behälter 1 zurückfließt. Der für die Verbrennung erforderliche Brennstoff wird über die Leitung 8 zuerst dem im Einspritzventil 9 vorgesehenen Kühlkreislauf zugeführt, dessen Ein-und Austrittsstutzen mit 10 und 11 bezeichnet sind. Vom Austrittsstutzen 11 führt eine weitere Leitung 12 zum Eintrittsstutzen 13 der Einspritzpumpe 14, von welcher der Kraftstoff in üblicher Weise über die Leitungen 15 und Anschlußstutzen 16 der Einspritzventile 9 und Düsen 9a zugeführt wird, wie dies in Fig. 1 aus Vereinfachungsgründen nur für ein Einspritzventil 9 dargestellt ist. Der Einspritzbrennstoff wird also vor seinem Zutritt zur Einspritzpumpe im Einspritzventil 9 bzw. im Kühlkreislauf des Düsenhalters dieses Ventils aufgeheizt. Aufheizung und Einspritzung folgen dabei zeitlich nacheinander.
Um den von der Zubringerpumpe 2 geförderten Brennstoff auch direkt, d. h. ohne den Weg über den Kühlkreislauf des Einspritzventils 9, der Einspritzpumpe zuleiten zu können, ist in die vom Austrittsstutzen 11 abgehende Leitung 12 ein Umschaltorgan 17 eingebaut, das in seiner einen Schaltstellung den Brennstoffweg über die Teile 8, 10, 11, 12, 13 freigibt und in seiner anderen Schaltstellung diesen Weg unterbindet und dafür die Leitung 12 unmittelbar mit der Leitung 8 über eine Zwischenleitung 18 in Verbindung setzt. Das Umschaltorgan 17 wird durch den Hebel 19 von Hand oder selbsttätig gesteuert, wie dies in Fig. 2 für zwei verschiedene Schaltstellungen andeutungsweise gezeigt ist. Zu diesem Zweck ist in die Leitung 12 ein Wärmefühler 20, z. B. Thermostat, eingesetzt, der gegebenenfalls über eine Relaisschaltung 21 an einem Zahnstangenantrieb 22, 22a in der Weise wirksam wird; daß dadurch das Umschaltorgan 17 in die Schaltstellung a oder b in Fig. 2 verstellt wird; hierbei fließt beispielsweise in der Schaltstellung a der Brennstoff über den Kühlkreislauf des Einspritzventils 9 und wird dadurch aufgeheizt, während in der Schaltstellung b durch kurzschlußartige überbrückung der Leitungen 8 und 12 mittels der Leitung 18 kein aufgeheizter Brennstoff zur Einspritzpumpe gelangt. Zum selbsttätigen Verstellen des Umschaltorgans 17 können außer der im Beispiel gewählten thermostatischen Einrichtung selbstverständlich auch alle sonstigen bekannten Mittel, die für diesen Zweck geeignet sind, Verwendung finden, wie z. B. Thermoelemente, Bimetallfedern od. dgl.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Brennstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen, insbesondere für solche Verbrennungsverfahren, bei denen der Brennstoff in kühlen Zonen der Brennkammer eingespritzt wird, mit einem vom Einspritzdrucksystem getrennten Wärmetauschsystem in der bzw. den Einspritzdüsen, durch welches der Einspritzbrennstoff auf seinem Weg von der Zubringerpumpe zur Einspritzpumpe hindurchleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Aufheizung des Brennstoffes auf einen bestimmten, durch die Betriebsbedingungen bzw. die Brennstoffeigenschaften gegebenen Temperaturbereich in den Brennstoffweg vor der Einspritzpumpe (14) ein vorzugsweise selbsttätig, z. B. durch einen Thermostaten gesteuertes Organ (17) eingeschaltet ist. z. Brennstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Organ eine Umschaltvorrichtung (18) dient, welche den von der Zubringerpumpe (2) geförderten Brennstoff entweder über den Umweg durch den Wärmetauschkreislauf oder direkt zur Einspritzpumpe leitet. 3. Brennstoffeinspritzanlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostat auf die Temperatur des aufgeheizten Brennstoffes selbst anspricht. 4. Brennstoffeinspritzanlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch Anwendung derselben in Verbindung mit einer Einspritzdiise, bei welcher in an sich bekannter Weise die übliche Leckleitung im Düsenhalter zur Weiterleitung des aufgeheizten Brennstoffes dient. 5. Brennstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltorgan derart ausgebildet ist, daß in derjenigen Schaltstellung, in welcher der Einspritzpumpe nunmehr nicht aufgeheizter Brennstoff zugeführt wird, der gesamte aufgeheizte Brennstoff in den Brennstoffbehälter zurückgeführt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 589110, 701839, 926 279, 949 437; schweizerische Patentschrift Nr. 217 850; USA.-Patentschrift Nr. 2 747 555.