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Verbindungsleitung für Kraftstoffe in Verbrennungskraftmaschinen Die
Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungsleitung für Kraftstoffe in Verbrennungskraftmaschinen,
insbesondere Dieselmotoren, zwischen Einspritzpumpe und Motorzylindern.
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Diese Verbindungsleitungen werden bisher ausschließlich aus Metallrohren
hergestellt. Maßgebend für diese Materialwahl, insbesondere auch für die ausschließliche
Verwendung einer metallischen glatten Innenwand der Leitung, sind die besonderen
Forderungen, die an derartige Verbindungsleitungen zu stellen sind und die man bisher
nur durch rein metallische Rohre glaubte erfüllen zu können. Diese Verbindungsleitungen
müssen Einspritzdrücke zwischen 50 und 1000 Atm aushalten, die bekanntlich in Form
momentaner Druckstöße wirksam sind. Aus diesem Grunde müssen die Verbindungsleitungen
eine hohe Festigkeit, insbesondere gegen pulsierende Druckschwankungen, aufweisen.
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Ferner müssen diese Verbindungsleitungen derart ausgebildet sein,
daß die Einspritzkennlinie konstant bleibt; zur Erfüllung dieser Forderung erschien
es bisher absolut notwendig, daß die Verbindungsleitung völlig starr ausgebildet
ist, damit die pulsierenden Druckstöße in völlig definierter und reproduzierbarer
Weise weitergeleitet werden.
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Diese Hauptforderungen konnten nach der bisherigen Ansicht der Fachwelt
nur durch entsprechend dickwandig ausgebildete Stahlrohre erfüllt werden. Man hat
daher notgedrungen eine Reihe von Nachteilen in Kauf nehmen müssen, welche die bisherigen
Verbindungsleitungen aufweisen: Die durch die starre Leitung praktisch nicht gedämpften
periodischen Druckstöße führten häufig zu Resonanzschwingungen, welche die Gefahr
eines Bruches der Leitung oder zumindest einer Beschädigung der Leitungsanschlüsse
zur Pumpe oder zum Motorzylinder einschließen. Infolge der erforderlichen Wandstärke
sind die metallischen Verbindungsleitungen verhältnismäßig schwer und erleiden daher
unter dem Einfiuß der Druckstöße unerwünschte Schwingungen. Durch entsprechende
Wahl besonderer Stahllegierungen mußte dafür gesorgt werden, daß die Bildung von
Rost oder Korrosionsstellen auf der Leitungsinnenwand verhindert wird, da sonst
die erhöhte Reibung des die Leitung passierenden Treibstoffs die Einspritzkennlinie
mehr oder weniger stark verändert. Die Hauptfehlerquelle, nämlich eine Bruchgefahr
durch Ermüdungserscheinungen und durch Erosion infolge der ständigen Druckpulsationen,
die ihrerseits eine Korrosion begünstigen, konnte jedoch nicht ausgeschaltet werden.
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Aus anderen Gebieten der Technik sind nun zwar bereits zahlreiche
Typen von Verbundrohren bekannt, die einen äußeren Metallmantel und eine Innenverkleidung
aus Kunststoff aufweisen. Zweck der Auskleidung dieser bekannten Verbundrohre mit
einer inneren Kunststoffschicht oder mit einem Kunststoffinnenrohr ist so gut wie
ausschließlich das Bestreben, die bekannten guten korrosionsbeständigen Eigenschaften
der Kunststoffe auszunutzen; der überwiegende Einsatz bekannter Verbundrohre bezieht
sich daher auf Leitungen für mehr oder weniger korrosive Medien, deren Agressivität
gegen Metalle schon lange ein Problem darstellte, das ohne die Verwendung von Kunststoffen
nur durch teure Speziallegierungen gelöst werden kann. Nun spielt jedoch das Problem
der Korrosionsbeständigkeit bei Verbindungsleitungen für Kraftstoffe in Verbrennungskraftmaschinen
nur eine untergeordnete Rolle, da, wie erwähnt, die Bruchgefahr durch Ermüdungserscheinungen
und durch Erosion die Hauptfehlerquelle bisheriger Metallrohre für Druckflüssigkeiten
darstellt. Abgesehen davon, wurde jedoch bisher auch deshalb nie die Verwendung
eines derartigen Verbundrohres in Verbrennungskraftmaschinen ernsthaft in Erwägung
gezogen, weil man, wie erwähnt, bisher fälschlicherweise als selbstverständlich
vorausgesetzt hatte, daß die Konstanz der Einspritzkennlinie wesentlich
davon
abhängt, daß die Verbindungsleitung völlig starr ausgebildet ist und daß eine eventuelle
elastische Innenauskleidung der Leitung zur Milderung der Druckstöße mit Sicherheit
die Einspritzkennlinie in undefinierter Weise verändern würde.
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Selbst die in der Kunststoff-Fachliteratur zu findenden Empfehlungen,
beispielsweise Polyamidrohre für gewöhnliche öl- und Benzinleitungen zu verwenden,
da gerade Polyamid chemisch sehr beständig ist, haben die bisherigen Vorurteile
gegen eine etwaige Auskleidung von Verbindungsleitungen in Verbrennungskraftmaschinen
mit einem geeigneten Kunststoff nicht überwinden können, zumal sich in Zusammenhang
mit diesen Empfehlungen für die Anwendung von Polyamidrohren keinerlei Hinweise
auf einen möglichen Einsatz in hohen Druckschwankungen unterliegenden Verbindungsleitungen
findet und erst recht nicht auf die mögliche Anwendung von Polyamid als druckdämpfendes
Polster.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben erläuterten Nachteile
der bisher bekannten metallischen Verbindungsleitungen in Verbrennungskraftmaschinen
zwischen Einspritzpumpe und Motorzylindern zu beseitigen und eine Verbindungsleitung
zu schaffen, bei welcher die Bruchgefahr infolge von Ermüdungserscheinungen oder
Erosion praktisch ausgeschlossen ist und die gleichzeitig eine Treibstoffersparnis
mit sich bringt. Unter überwindung der obenerwähnten, gegen die Verwendung von Kunststoffen
bei dieser spezifischen Anwendung bestehenden Vorurteile kennzeichnet sich die Erfindung
zur Lösung der genannten Aufgabe dadurch, daß die Verbindungsleitung aus einem an
sieh bekannten Verbundrohr besteht, das ein Innenrohr aus Superpolyamid sowie ein
äußeres Metallrohr aufweist.
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Dabei kann zweckmäßigerweise die Wandstärke des Superpolyamidinnenrohres
etwa 1 mm und seine lichte Weite etwa 2 mm betragen, während das äußere Metallrohr
eine Wandstärke aufweist, die kleiner oder höchstens gleich der Wandstärke des Innenrohres
ist.
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Die überraschenden Vorzüge, welche die Verbindungsleitung nach der
Erfindung mit sich bringt, sind die folgenden: Die Innenverkleidung dämpft die nicht
vermeidbaren Erschütterungen durch Absorption der mechanischen Druckstöße und verhindert
damit insbesondere Resonanzschwingungen. Trotz dieser Druckabsorptionseigenschaften
der Superpolyamidinnenverkleidung wird die Einspritzkennlinie in keiner Weise verändert,
weil Polyamid zwar elastisch, jedoch nicht kompressibel ist, so daß die effektive
Durchf(ußöffnung tatsächlich exakt konstant bleibt; eine Ausbeulung wird durch eine
benachbarte Einbeulung der Innenwand stets kompensiert.
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Die außerordentlich glatte Oberfläche der Kunststoffauskleidung bewirkt
einen wesentlich geringeren Widerstand für die Strömung des Brennstoffs, und eine
Rost oder Korrosionsgefahr der Innenwandung ist mit Sicherheit ausgeschlossen.
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Durch die Verwendung der Kunststoffinnenverkleidung, die einen beträchtlichen
Anteil des Materials der Gesamtleitung ausmacht, sind die Verbindungsleitungen nach
der Erfindung wesentlich leichter als die üblichen Rohre.
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Es hat sich ferner erwiesen, daß der Innendurchmesser der Verbindungsleitung
nach der Erfindung zur Erzielung der gleichen Motorleistungen geringer sein kann
als der Innendurchmesser üblicher Stahlrohre. So ist beispielsweise bei den Verbindungsleitungen
nach der Erfindung für Dieselöl ein Innendurchmesser von 1,95 mm einem Innendurchmesser
von 2 mm äquivalent, mit dem übliche Stahlrohre versehen sein müssen; für Benzin
ist beispielsweise ein Innendurchmesser von 3,1 mm bei der Verbindungsleitung nach
der Erfindung einem Stahlrohrinnendurchmesser von 3,5 mm äquivalent. Diese Durchmesserverringerung
wird wegen des allgemein geringeren Strömungswiderstandes ermöglicht, den die Kunststoffverkleidung
nach der Erfindung aufweist.
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Es hat sich ferner überraschenderweise gezeigt, daß selbst, wenn der
äußere Metallmantel aus irgendwelchen Gründen einen Bruch erleiden sollte, das Superpolyamidinnenrohr
intakt bleibt und die Funktion der Verbindungsleitung noch über längere Zeiten hinweg
aufrechtzuerhalten vermag.
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Die bisher vorliegenden zahlreichen Versuche und praktischen Erfahrungen
haben gezeigt, daß einerseits die Beständigkeit und Widerstandsfähigkeit des Verbindungsrohres
nach der Erfindung größer ist als bei den bekannten metallischen Verbindungsrohren
und daß darüber hinaus bei gleichem Kraftstoffverbrauch eine höhere Leistung erzielt
wird bzw. bei gleicher Leistung eine Kraftstoffersparnis von 3 bis 5 °/o zu erwarten
ist. Schließlich erfordert die Verbindungsleitung nach der Erfindung bzw. die über
eine derartige Verbindungsleitung gespeiste Einspritzvorrichtung praktisch keine
Reinigung, wie es bei der Verwendung üblicher Stahlrohre erforderlich ist, bei denen
sich kleine Metall- oder Rostpartikelchen, insbesondere beim Biegen der Rohre, von
der Innenwand ablösen und in der Einspritzvorrichtung festsetzen können, was das
Einfressen der Einspritznadeln nach sich zieht.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 die schematische Ansicht eines Dieselmotors mit
seinen Verbindungsleitungen zwischen Einspritzpumpe und Motorzylindern und F i g.
2 die perspektivische Ansicht einer durchschnittenen Verbindungsleitung nach der
Erfindung. Der Dieselmotor 1 nach F i g. 1 enthält eine übliche Einspritzpumpe 2,
deren vier Austrittsstutzen 3 durch je eine Verbindungsleitung 4 an das zugehörige
Einspritzsystem 5 angeschlossen sind, das die Zerstäubung des Brennstoffs im entsprechenden
Motorzylinder bewirkt. Die Verbindungleitungen 4 bestehen nach F i g. 2 aus einem
Verbundrohr, das aus einem äußeren Metallrohr 7 und einem Innenrohr 6 aus Superpolyamid
zusammengesetzt ist. Als Material für das äußere Metallrohr 7 wird vorzugsweise
Stahl verwendet: Die Wandstärke des Superpolyamidinnenrohres 6 kann beispielsweise
ungefähr 1 mm und seine lichte Weite ungefähr 2 mm betragen, während das äußere
Metallrohr 7 ebenfalls 1 mm stark sein kann, jedoch zweckmäßigerweise auch dünner
als die Wandstärke des Kunststoffinnenrohres gewählt werden kann. Die genauen Abmessungen
der Wandstärken und der lichten Weite der Verbindungsleitung nach der Erfindung
lassen sich selbstverständlich den jeweiligen Betriebsbedingungen optimal anpassen.