DE1526749A1 - Mit Speicherung arbeitendes Brennstoffeinspritzsystem,insbesondere fuer Freiflugkolbentreibgaserzeuger - Google Patents

Mit Speicherung arbeitendes Brennstoffeinspritzsystem,insbesondere fuer Freiflugkolbentreibgaserzeuger

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DE1526749A1 DE19661526749 DE1526749A DE1526749A1 DE 1526749 A1 DE1526749 A1 DE 1526749A1 DE 19661526749 DE19661526749 DE 19661526749 DE 1526749 A DE1526749 A DE 1526749A DE 1526749 A1 DE1526749 A1 DE 1526749A1
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Description

Fatontanvtfalt
24 Lübtck, Breiie Sir. 52-54
l: 7 58Θ8
3974-66
SOCIETE D1EITUDES ET DE PAETICIPATIONS.EAU, GAZ, ELECTRICITE, EHEH-
Mit Speicherung arbeitendes Brennstoffeinspritzsystem, insbesondere für Ireiflügkolbentreibgaserzeuger.
Priorität: Frankreich, vom 14· Dezember 1965 ,
Die Erfindung betrifft die mit Speicherung
arbeitenden Brennstoffeinspritzsysteme für Verbrennungsmotoren, und.zwar insbesondere, wenn auch nicht ausschliesslich, solche für die Brennstoffeinspritzung in Preiflugkolbentrelbgaserzeuger.
Unter einem mit Speicherung arbeitenden Brennstoff einspritzsystem ist ein System zu verstehen, in welchem die
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■ ': ■ ■ V·:
Einspritzpumpe, anstatt den Brennstoff unmittelbar in eine oder l mehrere Einspritzdüsen zu fordern, bei jedem Förderhub eine Brennstoffmenge, welche mit der«Belastung des mit diesem Brenn* stoff gespeisten Motors veränderlich ist, in einen unter Druck :s stehenden Speicher fördert, aus welchem die Brennstoffmenge im gewünschten Augenblick der Einspritzdüse oder den Einspritzdüsen zugeführt wird. Der in diesem Speicher herrschende Druck ist nachstehend "Einspritzdruck" genannt.
> Bekanntlich ist zwischen dem Beginn der Ein-
W-. spritzung und der Zündung des Brennstoffs, insbesondere" bei der in Dieselmotoren erfolgenden Selbstzündung, eine gewisse Verzögerung vorhanden, welche praktisch von der eingespritzten·Brennstoffmenge unabhängig ist. Dies hat zur Folge, dass bei geringer
ι ΐ
Belastung, bei welcher die eingespritzte Brennstoffmenge klein ist, das Verhältnis zwischen der während der Zündverzögerung eingespritzten Brennstoffmenge und der gesamten eingespritzten Brennstoffmenge grosser als dieses Verhältnis bei grosser Belastung ist, was eine Klopfneigung bei kleiner Belastung erzeugt. % Die Erfindung bezweckt, diesem Nachteil abzuhelfen. Sie besteht im wesentlichen darin, mit der Belastung den Druck des Speichers der Einspritzpumpe und somit den Einspritzdruck des Brennstoffs zu verändern. Die Verringerung des Einspritzdrucks bei kleiner Belastung hat .eine Verlangsamung
der Einspritzung und somit eine Verringerung"der während der ■ ■„..- ' ^ ■ '
' Zündverzögerung eingespritzten Brennstoffmenge zur Folge.
Im allgemeinen erzeugt der Druck des einzuspritzenden Brennstoffs das Anheben einer unter einer geeichten , Stellkraft stehenden Nadel, welche ausserhalb der Zündperioden j die Eintrittsöffnung oder die Eintritt soffnung en der Einspritz-
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düse geschlossen hält. Venn die geeichte Stellkraft der Nadel konstant ist, kann es vorkommen,dass bei niedriger Belastung der verhaltnismassig kleine Einspritzdruck nicht mehr genügt, um ein eindeutiges gleichmässiges Anheben der Nadel zu gewährleisten. ÖemEss einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung wird daher in Funktion der Belastung, insbesondere in der Zone geringer Belastung, die geeichte Stellkraft der Nadel der Einspritzdüse verändert.
Dies hat bei den Brennstoffeinspritzsystemen von Freiflugkolbentreibgaserzeugern noch den zusätzlichen Vorteil, dass der Druck der geeichten Stellkraft der Nadel der Einspritedüse der änderung des Höohstdrucks angepasst werden kann, welcher in dem Motorzylinder dieser Maschinen herrscht und häufig bei einer Zunahme der Belastung zunimmt, und umgekehrt.
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch, z.T. im Schnitt und β.T. in Ansicht, eine Einspritzpumpe mit Druckspeicher und eine von dieser Pumpe gespeiste Brennstoffeinspritzdüse, welche mit erfindungsgemässen'Einrichtungen ausgerüstet sind, welche in Funktion der Belastung den Brennstoffeinspritzdruck und die geeichte Stellkraft der Nadel der Einspritzdüse verändern.
Fig· 2 und 3 zeigen in axial geschnittenen
Teilansichten gemäss zwei Aueführungsabwandlungen der Erfindung ausgebildete Einspritzdüsen.
Die nachstehenden Ausführungsbeispiele betreffen z.B. die Einspritzung des Brennstoffs in den gemäss dem · Dieselprozess, d.h. mit Selbstzündung des Brennstoffs, arbeiten-
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den Motorzylinder eines I'reiflugkolbentreibsgaeerzeugers zur Erzeugung der Treibgase z.B. zum Betreiben einer Turbine.
Die eigentliche Einspritzpumpe und die eigentliche Einspritzdüse können mit Ausnahme der Einrichtungen zur Veränderung des Einspritzdrucks in Funktion der Belastung in an sich bekannter Weise ausgebildet sein.
Hierfür enthält, wie in Pig. 1 dargestellt,
die Brennstoffpumpe einen Kolben 1, dessen hin und her gehende Bewegung in einem Zylinder 2 im Synchronismus mit dem Motorkolben durch eine beliebige bekannte mechanische nicht dargestellte Verbindung erzeugt wird.
Der durch eine öffnung 3 in eine ringförmige
Kammer 4 gelangende Brennstoff wird durch eine Öffnung 5 in den Zylinder 2 während des Saughubes des Kolbens 1 gesaugt und wahrend des Förderhubes des Kolbens aus dem Zylinder über einen Kanal 6 und ein Ventil 7 in einen unter Druck stehenden Speicher 8 gefördert.
Der Bauminhalt des Speicherraums 8 ist durch
einen Kolben 9 veränderlich gemacht, welcher durch den Schub
■ .'.■■.
eines gleichachsigen Kolbens 10 in das Innere dieses Raums gedrückt wird, wobei der Kolben unter der Einwirkung einer geeichten Stellkraft steht, welche das Vorhandensein eines gewissen Drucks innerhalb des Speichers 8 gewährleistet.
Am Ende seines Förderhubes stösst der Kolben
der Einspritzpumpe gegen den Schaft 12 eines Ventils 13, welches er unter Zusammendrückung der Rückholfeder 14 von seinem Sitz anhebt, wodurch über Kanäle 15, 16 und eine leitung 17 die Verbindung des Speichers 8 mit der Einspritzdüse 18 hergestellt wird, in welcher der unter Druck ankommende Brennstoff die Nadel
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19 anhebt, welche auf ihren nicht dargestellten Sitz durch eine geeichte Stellkraft gedrückt wird·
Die von dem Kolben 1 der Pumpe bei jedem Förderhub in den Speicher 8 geforderte und am Ende dieses Hubes der Einspritzdüse zugeführte Brennstoffmenge wird in an sich bekannter Weise z.B. mittels einer Zahnstange 20 geregelt, welche den mit einer Steuerkurvenbahn 1a für die Zufuhröffnung 5 versehenen Kolben 1 um seine Achse in dem Zylinder 2 verdreht· Je nach der Winkelstellung des Kolbens 1 verändert seine Kurvenbahn 1a die * länge des Nutzförderhubes des Kolbens.
Wenn die obige Pumpe und die obige Einspritzdüse für einen Ireiflugkolbentreibgaserzeuger zur Erzeugung von Druckgas z.B. zum Betrieb einer Gasturbine benutzt werden, können die Verschiebungen der Zahnstange 20 in an sich bekannter Weise durch einen Druck gesteuert werden, welcher in Funktion der Belastung der Arbeiteturbine moduliert wird.
Der Brennstoff wird dann offenbar in den Motorzylinder mit einem Druck eingespritzt, welcher der über den Kolben 10 auf denKolben 9 wirkenden geeichten Stellkraft ent- ' ~" spricht.
Da sich die eingespritzte Brennstoffmenge
mit der Belastung ändert, ergibt sich, dass, wenn die geeichte Stellkraft des Kolbens 9 und somit der Einspritzdruck konstant ist, die Brennstoffmenge, welche vor der Zündung eingespritzt wird, welche stets mit einer geringen Verzögerung erfolgt, im Verhältnis zu der gesamten eingespritzten Brennstoffmenge bei geringer Belastung grosser als bei grosser Belastung ist·
Unter diesen Bedingungen zeigt der Motor .,
eine Klopfneigung, wenn er bei geringer Belastung arbeitet.
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Um diesem Nachteil abzuhelfen, wird erfindungsgemäss mit der Belastung der Druck des Speichers 8 der Einspritzpumpe und somit der Brennstoffeinspritzdruck verändert.
Im allgemeinen bewirkt der Druck des einzuspritzenden Brennstoffs das Anheben einer unter einer geeichten Stellkraft stehenden Nadel 19, welche aüsserhalb der Einspritzperioden die Einspritzoffnung oder die Einspritzöffnungen der Einspritzüdse* 18 geschlossen hält. Wenn die geeichte Stellkraft der Nadel 19 konstant ist (wie dies der Pail wäre, wenn sie z.B. von einer Feder geliefert würde), kann es vorkommen, dass bei kleiner Belastung der verhältnismässig kleine Einspritzdruck nicht mehr ausreicht, um ein eindeutiges regelmässiges Anheben der Nadel 19 zu erzeugen. Es wird daher gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Funktion der Belastung, insbesondere in der Zone kleiner Belastung, auch die geeichte Stellkraft der Nadel 19 der Einspritzdüse 18 verändert.
Gemäss einer besonders vorteilhaften Ausführungsform lässt man daher auf den Kolben 9 des Speichers 8 sowie auf die Nadel 19 der Einspritzdüse 18 einen pneumatischen oder hydraulischen geeichten Stelldruck wirken, welcher mit der Belastung des mit Brennstoff von der Einspritzpumpe gespeisten Motors veränderlich ist, um in Funktion dieser Beiastung gleichseitig den Druck des an der Einspritzdüse 18 ankommenden Brennstoffs und den Widerstand zu verändern, welchen die Nadel ihrem Anheben unter dem Druck des einzuspritzenden Brennstoffs entgegensetzt.
Zweckmässig wird als mit der Belastung veränderlicher geeichter Stelldruck ein pneumatischer Druck benutzt, welcher in dem Zylinder 11 auf den Kolben 10, wnlehart ihn onif
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welcher ihn auf den Kolben 9 übertragt, und in einem
Zylinder 21 der Einspritzdüse 18 auf einen Kolben 22 zu Einwirkung gebracht wird, welcher zu der Einspritznadel 19 gleichachsig ist und unter der "Wirkung dieses noch durch eine Feder verstärkten Drucks die Binspritznadel 19 auf ihren nicht dargestellten Sitz drückt, so dass sie die Einspritzöffnung oder die Einspritzoffnungen schlisset.
Zwischen dem Kolben 22 und der !Tadel 19 kann eine Zentrierkugel 24 vorgesehen werden·
Grundsätzlich kann der mit der Belastung veränderliche Druck unmittelbar in den Zylindern 11 und 21 zur Einwirkung gebracht werden, insbesondere wenn dieser Druck ein Gasdruck ist.
Besser wird jedoch der Einspritzdruck mit
Hilfe von Druckluft gesteuert, indem den Zylindern 11 und 21 Druckluft in einer Menge zugeführt wird, welche durch den mit der Belastung veränderlichen Druck geregelt wird und im Verhältnis zu den Iieckströmüngen Je nach der Zunahme oder Abnahme der Belastung im Verhältnis zu den Iieckströmungen, insbesondere der Leckstromung, welche in Jedem Fall zwischen dem Kolben und dem Zylinder 11, auftritt, vergrössert oder verkleinert wird.
Hierfür wird ein Druckregler 25 benutzt,
■■-"■■ in
welchen eine elastische Membran 26/zwei Kammern 27 und 28 unterteilt, von denen die Kammer 27 das Druckmittel mit dem mit der Belastung veränderlichen Druck über eine Leitung 29 empfängt, während die Kammer 28, welche mit den Zylindern 11 und 21 durch die Leitungen 30 und 31 in Verbindung steht, an eine Druckluftquelle über eine Leitung 32 angeschlossen ist,
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a» O —
Die Druckluftzufuhr zu der Kammer 28 wird durch ein Ruckschlagventil 33 gesteuert, welches die ^embran 26 öffnen kann, wenn sie in die Kammer 28 einsinkt*
Die obige Anordnung arbeitet folgendermassen:
Wenn die Belastung zunimmt, nimmt der Druck in der Kammer 27 ebenfalls zu und drückt die Membran 26 in Richtung auf die Kammer 28 zurück, so dass sie das Ventil 33 öffnet. Die durch die Leitung 32 ankommende Druckluft erhöht den Druck in der Kammer 28 unddem Zylinder 11, wodurch der Einspritzdruck " vergrössert wird, sowie in dem Zylinder 21.
Wenn die Belastung abnimmt, nimmt der Druck in der Kammer 27 ebenfalls ab, und die Membran 26 entfernt sich von dem Ventil 33, welches die Druckluftzufuhr zu der Kammer 28 unterbricht. Leckströmungen zwischen dem Kolben 10 und dem Zylinder 11, oder besonders z.B. in der Kammer 28 vorgesehene Leckströmungen, bewirken eine Druckabnahme in dieser Kammer und hierdurch eine Verringerung des Einspritzdrucks·
Zweckmässig werden ausserdem Regeleinrichtungen
\ vorgesehen, um das die Veränderung des Einspritzdrucks in Funktion der Belastung bestimmende Gesetz verändern zu können.
Diese Regeleinrichtungen können durch eine Schraube 34 gebildet werden, welche gestattet, mittels einer Feder 35 einen mehr oder weniger grossen Druck auf die Membran 26 auszuüben, welcher zu dem in der Kammer 27 herrschenden Druck hinzutritt»
Zweckmässig wird auch zwischen der Kammer 28
und dem Zylinder 11 ein Rückschlagventil 36 vorgesehen, welches verhindert, dass die bei jeder Einspritzung in dem Zylinder 11 auftretenden tJberdrüöke auf die Kammer 28 und die Leitung 32
.. .. 0 0 0813/04 3 1
übertragen werden können, . ■ . . ."......""
Bei der in Pig. 2 dargestellten Ausfuhrungsabwandlung ist der Kolben 22 durch eine flache Membran 37 ersetzt, welche quer zu der Einspritznadel 19a liegt und in der Einspritzdüse 18a. dicht den Raum 21a verschlisset, in welchem der mit der Belastung veränderliche geeichte Stelldruek herrscht. Diese Membran bildet eine elastisch verformbare Wand, welche auf das freie Ende der Nadel 19a drucken kann. Sie kann entweder durch ein Polster aus Gummi oder Kunststoff oder durch eine Metallfolie gebildet werden.
Gemäss einer anderen in Pig. 3 dargestellten W Ausführungsabwandlung wird anstelle der flachen Membran 37« eine gewellte oder gefaltete Membran benutzt, welche z.B· die Porm eines Balgens 38 hat, dessen Boden 39 auf die Einspritznadel 19Ja z.B. über eine Zentrierkugel 24a einwirkt.
Das erfindungsgemässe Brennstoffeinspritzsystem besitzt zahlreiche Vorteile, insbesondere folgende:
— Die Einspritzgeschwindigkeit des Brennstoffs kann in sehr weiten Grenzen verändert werden, und bei geringer Belastung kann eine weichere Verbrennung ohne Klopfen erzielt J werdenj-
- bei einem Freiflugkolbentreibgaserzeuger wird ein geeichter Stelldruck der Einspritzdüsen erhalten, welcher sich mit dem Höchstdruck des Motorzylinderaändert, was gestattet, einen konstanten Sicherheitsspielraum gegen das Wiederaufsteigen der Gase in den Körper der Einspritzdüse zu erzielenj
; - an einem mit mehreren Einspritzdüsen ausgerüsteten Motor kann infolge der Gleichheit der geeichten Stelldrücke .der verschiedenen Einspritzdüsen eine vollkommene Abgleichung erzielt werden. 009 8 Ί 3 / 0 4 3 ^

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    M·η Mit Speicherung arbeitendes Brennstoffeinspritzungssystem für Verbrennungsmotoren, insbesondere für Preiflugkolbentreibgaserzeuger, bei welchem eine Einspritzpumpe bei jedem Pörderhub eine mit der Belastung des mit diesem Brennstoff gespeisten Motors veränderliehe Brennstoffmenge in einen unter Druck stehenden Speicher fördert, aus welchem die Brennstoffmenge im gewünschten Augenblick zu der Einspritzdüse oder den Einspritzdüsen gelangt, gekennzeichnet durch Einrichtungen, welche den Druck des Speichers (8) der Einspritzpumpe und somit den Einspritzdruck des Brennstoffs in Punktion der Belastung des mit diesem Brennstoff gespeisten Motors verändern.
    2·) Einspritzsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen, welche den geeichten Stelldruck der Nadel (19) der Brennstoffeinspritzdüse (18) wenigstens in dem Bereich geringer Belastung in Punktion der Belastung verändern·
    3·) Einspritz'system nach Anspruch 1 und/oder
    2 für einen Preiflugkolbentreibgaserzeuger, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zur Veränderung des Drucks des Speichers oder des Stelldrucks der Nadel der Einspritzdüse entweder durch den Druck der luft zur Speisung des'Motorzylinders des Treibgaserzeugers, oder durch den Druck der von dem Treibgaserzeuger erzeugten Treibgase, oder durch einen Druck, welcher in Punktion der Belastung einer mit den Treibgasen betriebenen Arbeitsmaschine, z.B. einer Turbine, moduliert wird, gesteuert werden, wobei dieser letztere Druck gleichzeitig auf das Regelorgan (20) der Einspritzpumpe einwirkt·
    Q 0 9 8 1 3 / 0 A 3 1
    4·) Einspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Belastung veränderliche geeichte Stelldruck ein pneumatischer Druck ist.
    5.) Einspritzsystem nach einem der Ansprüche
    1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zur Veränderung der geeichten Stellkraft der Nadel (19) der Einspritzdüse (18) einen in einer zu der Nadel (19) gleichachsigen zylindrischen Bohrung (21) verschieblichen Kolben (22) umfassen, dessen eine Seite die Nadel betätigt, während die entgegengesetzte Seite einem mit der Belastung veränderlichen pneumatischen oder hydraulischen Druck ausgesetzt ist.
    6.) Eiüspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zur Veränderung der geeichten Stellkraft der Nadel der Einspritzdüse eine biegsame Membran (37, Pig· 2) enthalten, deren eine seite auf die Nadel (19a) einwirkt, während die entgegengesetzte Seite einem mit der Belastung veränderlichen.pneumatischen oder hydraulischen Druck ausgesetzt ist.
    7.) Einspritzsystem nach einem der Ansprüche 1,bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zur Veränderung des geeichten Stelldrucks der Nadel der Einspritzdüse einen Balgen (38, Pig. 3) umfassen, dessen Boden mit einer Seite auf die Nadel (19b) einwirkt, während seine andere Seite einem mit der Belastung veränderlichen pneumatischen oder hydraulischen Druck ausgesetzt ist.
    8.) Einspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadel der Einspritzdüse der Einwirkung des geeichten Stelldrucks eines Druckmittels und einer P ed er- (23) ausgesetzt ist.
    OHlQiMALINSPECTED
    0 098 13/Ci 3 1
DE19661526749 1965-12-14 1966-12-08 Mit Speicherung arbeitendes Brennstoffeinspritzsystem,insbesondere fuer Freiflugkolbentreibgaserzeuger Pending DE1526749A1 (de)

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FR42249A FR1467178A (fr) 1965-12-14 1965-12-14 Perfectionnements apportés aux systèmes d'injection de combustible à accumulation, notamment pour les autogénérateurs à pistons libres

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