DE2710881A1

DE2710881A1 - Vorrichtung zur einspritzung von brennstoff in einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2710881A1
Application number: DE19772710881
Authority: DE
Inventors: Dirk Bastenhof
Original assignee: Societe dEtudes de Machines Thermiques SEMT SA
Current assignee: MAN Energy Solutions France SAS
Priority date: 1976-03-15
Filing date: 1977-03-12
Publication date: 1977-09-29
Also published as: FI770826A; ES456821A1; SE437403B; FI64705B; CH612475A5; CS209488B2; JPS52112020A; SU757125A3; BE852420A; AU515687B2; DK144895C; DE2710881C2; NL7702358A; YU48377A; DK144895B; NO770907L; US4161161A; NO149399B; IN148054B; GB1573981A

Description

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JrATEN IAW WALiI Jcj d-2 hamcurg 70, ziesenisstr β

TELEFON (040)652 96 56

DIPL. ING. H. SCHAEFER c Telegrammadresse:patentiwe

DIPL. PHYS. K. SCHAEFER datum 4. März 1977

UNSER ZEICHEN: KSch/E PATENTANWÄLTE SCHAEFER. D 2 HAMBURG 70. ZIESENISSTRASSE 6 IHR ZEICHEN:

SOCIETl· D¹IiTUI)FS DF. MACHINIiS THF.RMIOUES S.E.M.T., 2, Quai de Seine, 93202 SATNT DF.NIF, Frankreich.

Vorrichtung zur Einspritzung von Brennstoff in einer Brennkraftmaschine.

Die Erfindung hctrifft eine Vorrichtung zur Einspritzung von Brennstoff in einer Brennkraftmaschine, wie z. B. einem Dieselmotor hoher Leistung, mit mindestens einer Einspritzpumpe, die dazu bestimmt ist, eine vorbestimmte Brennstoffmenge unter hohem Druck in eine Einspritzleitung, die zu mindestens einer Einspritzdüse führt, zu verdrängen, wobei die Einspritzdüse aus einem Körper besteht, in welchem eine Düsennadel gelagert ist, die durch eine Rückzugfeder beaufschlagt wird und unter der Wirkung des in der Einspritzleitung verdrängten Brennstoffes zwischen zwei Stellungen bewegt wird, und zwar einer Stellung zur Öffnung und einer

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zum Schließen mindestens einer in der Verbrennungskammer des Motors mündenden Bohrung bzw. Durchführung.

Wie an sich bekannt, sind die Dieselmotoren mit Brennstoffeinsprit zeinrichtungcn in jedem Zylinder ausgerüstet, wobei die jeweilige Hinrichtung eine Einspritzpumpe besitzt, die zur Verdrängung einer vorbestimmten Menge des flüssigen Brennstoffes mit hohem Druck in die Einspritzleitung, die zu einer in dem Zylinder eingebauten Einspritzdüse führt, dient. Diese Einspritzdüse besteht im allgemeinen aus einem Körper, in welchem eine Nadel und eine Rückzugfeder gelagert sind, wobei letztere die Nadel in die Stellung bringt, in welcher sie eine oder mehrere in der Verbrennungskammer mündenden Bohrungen schließt. Bei dieser Einrichtung wird die Verschiebung der Nadel zur Freisetzung der Einspritzbohrungen entgegen der Wirkung der Rückzugfeder durch den Druck des flüssigen Brennstoffes, der durch die Pumpe verdrängt wird, bewirkt.

Diese Einspritzeinrichtung muß bei hohen Drehzahlen und hohen Lasten, bei verschiedenartigen Brennstoffen sowie unter oft vernachlässigten Wartungs-bedingungen so einwandfrei wie möglich arbeiten, da im Falle eines Motors mit einer

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großen Anzahl von Zylindern und zugehörigen Einspritzeinrichtungen ein Schaden in der Einspritzanlage eines heliehigen Zylinders zur Abstellung des Motors führt.

Die Probleme, die in den Einspritzanlagen der Dieselmotoren hoher Leistung auftreten, sind besonders kompliziert. Der Druck des Brennstoffes in der Einspritzleitung beträgt nämlich an Ende der Einspritzphase etwa 1000 bar in einem Diesedmotor mit 18 Zylindern, die jeweils bei einer Drehzahl von 500 Umdrehungen/Minute eine Leistung von 500 PS entwickeln. Die Dauer der Einspritzphase muß sehr genau eingestellt werden, so daß das Schließen der Düsennadel, das dem Schluß der Einspritzphase entspricht, mit großer Genauigkeit gesteuert und dabei weder zu schnell noch zu langsam durchgeführt werden soll. Das Schließen der Düsennadel ist einerseits durch die Wirkung der in dem Düsenkörper der Düsennadel zugeordneten Rückzugfeder und andererseits durch den Druckabbau in der Einspritzleitung bestimmt, welcher durch die Freisetzung der Bohrungen zum Ablauf des Brennstoffes in die Einspritzpumpe (wenn letztere durch den Kolben der Pumpe freigesetzt sind) ausgelöst wird, wobei in der Einspritzleitung eine starke negative Druckwelle entsteht, die durch die Verdrängung des Brennstoffes durch die Einspritz-

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düse verlängert wird, bis das Rückschlagventil der lii nspr i tznumpe geschlossen ist. Die Nadel muß dann schnell in ihre Schließstellung gebracht werden, jedoch nicht zu schnell, damit der Sitz der Nadel nicht gestaucht wird. Zwei verschiedene Kräfte wirken auf die Nadel. Es handelt sich einerseits um eine nach unten gerichtete Kraft, die die Kraft der Rückzugfeder ist und in Abhängigkeit von der Vorspannung dieser Feder und unter der Wirkung von mechanischen Schwingungen verändert werden kann, und andererseits um eine nach oben gerichtete Kraft, die sich aus der Kraft des Druckes, der durch die Reflexion der negativen Welle an den Enden der Einspritzleitung schwankt, sowie aus dem, in der Verbrennungskammer herrschenden Gegendruck zusammensetzt, welcher vor dem Schließen mittelbar und nach dem Schließen unmittelbar auf die Nadel c i nwi rk t .

Unter diesen Kr/l ft en sind die am linde der Einspritzphase auf die NmIeI einwirkenden hydraulischen Druckwellen in höchstem Maße nachteilig; deshalb liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, diesen wesentlichen Nachteil zu beheben. Die Druckschwankungen in der Einspritzleitung sind tatsächlich überhaupt tmzül^ssig, wenn sie in einem beliebigen Punkt der Einspritzeinrichtung eine Herabsetzung

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des Druckes auf O hervorrufen. Dies führt zu Kavitationserscheinungen, die mit der Zeit die Beschädigung der Bestandteile der ninspritzcinrichtung hervorrufen.

Die Druckschwankungen, die am Ende des Einspritztaktes auf die sich in der Schließstellung befindende Düsennadel einwirken, weisen außerdem solche Werte auf, daß sie das Abheben der Düsennadel durch Oberwindung der Kraft der Rückzugfeder hervorrufen können, so daß dabei ein besonders ungünstiger und unerwünschter sekundärer Einspritzvorgang stattfindet.

Die vorliegende Erfindung hat sich insbesondere zum Ziel gesetzt, die Amplituden der hydraulischen Druckwellen zumindest so weit zu verringern, daß sie in allen möglichen Betriebszuständen die Druckkraft der Rückzugfeder, die auf die Düsennadel einwirkt, nicht überschreiten, damit am Ende des Einspritztaktes die Nadel in ihrer Schließstellung gegen ihren Sitz sicher abgestützt bleibt, und zear ohne die Kraft der Rückzugfeder zu erhöhen, da letztere durch den zur Verfügung stehenden Raum schon begrenzt ist und da eine derartige Erhöhung zur Vermeidung des Abhebens der Nadel kaum beitragen würde, zumal-das Niveau, um welches der Druck schwankt, in diesem Fall auch steigen würde.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Kammer über eine enge Durchführung mit der genannten F.inspri t ζ leitung verbunden ist. Die über eine enge Durchführung an die F.inspr itzlci tung angeschlossene Kammer wirkt als Druckspeicher und dämpft die Druckschwankungen am finde des I· i nspr i tztaktcs so weit, daß Beeinträchtigungen des Einspritzvorganges, insbesondere sekundäres Einspritzen, wirksam vermieden werden. Insbesondere wird das schnelle und einwandfreie Schließen der Einspritzdüse erreicht, ohne daß die lUnspritzdaucr nennenswert vergrößert wird. Die Schließkraft der die Düsennadel beaufschlagenden Rückholfeder muß nicht vergrößert werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß einer dieser Ausgestaltungen enthält die den Druckspeicher bildende Kammer einen freien Kolben, der zwischen zwei Endstellungcn hin- und hergleiten kann. Durch diese Anordnung werden die Druckschwankungen in der Einspritzleitung besonders wirkungsvoll gedämpft. Die Bewegung eines kleinen Kolbens verdrängt innerhalb einer vorgegebenen kurzen Zeit ein größeres Volumen als dasjenige, das

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ΛΑ

durch cine kleine Bohrung fließt. Dieser Kolben muß zwischen der Hinspritzlei tune und der Speicherkammer mit einer Undichtigkeit bzw. einer Umwegleitung derart angeordnet werden, daß die unter Druck stehende Flüssigkeit am Kolben vorbei in die Kammer eindringen kann.

In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Fs zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Einspritzpumpe

und eine Einspritzdüse mit einer ersten Ausführungsform der Kammer,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Teil des Düsenkörpers mit einer zweiten Ausführungsform der Kammer gemüß Linie 2 - 2 in Fig. 3,

Fig. 3 einen Schnitt nach Linie 3 - 3 in Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt entsprechend Fig. 2 durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 einen Schnitt gemäß Fig. 2 durch eine vierte Ausführungsforra der Erfindung,

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Fig. 6 einen Schnitt gemäß Fig. 2 durch eine Variante der Ausführungsform gemäß Fig. 5,

Fig. 7 die üher der Zeit aufgetragenen Druckdiagramme

in der F.inspri tzdttse für Höchstlast und 5 \ der. Höchst I ast hei einer hckannten Konstruktion,

Fig. 8 die Diagramme gemäß Fig. 7 für eine erfindungsgemäß vcrhcsscrtc Konstruktion und

Fig. 9 die Darstellung der Abhängigkeit des Druckes von dem Querschnitt der engen Durchführung (linke Darstellung) und dem Kammervolumen (rechte Darstellung), jeweils für die Druckspitzen (oben) und die Minima (unten).

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur Einspritzung von flüssigem Brennstoff schematisch dargestellt, die für eine Brennkraftmaschine, z. B. einen Dieselmotor bestimmt ist und sich im wesentlichen aus einer Einspritzpumpe 1, einer Leitung 2 sowie einer Γinsnritzdüsc 3 zusammensetzt.

Die Konstruktion und die Arbeitsweise der Einspritzpumpe

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und der Einspritzdüse sind bekannt und werden daher nur kurz beschrieben.

Die dargestellte Einspritzpumpe 1 ist z. B. mit einem Kolben mit konstantem Hub versehen, der über eine Anordnung ;uis Nocken und Stößeln betätigt wird. Der Kolben 10 bewegt sich mit konstantem Hub in einer zylinderförmigen Kammer 11, die mit einer Brennstoffeinlaßöffnung 12 und einer Bohrung 13 zum Ablaß oder Rückfluß des überschüssigen Brennstoffes versehen ist. Der Kolben 10 besitzt eine schraubenförmige Nute, beziehungsweise Rampe 14 auf seiner äußeren seitlichen Umfangsflache, sowie eine längsgerichtete Nute 15. Entsprechend der durch eine nicht dargestellte Zahnstange gesteuerten Winkelstellung des Kolbens gegenüber den Bohrungen 12 und 13 ist die Menge des Brennstoffes, die durch den Kolben 10 zu dem Ausgang 16 der Kammer 11 hin verdrängt wird, zwischen einer Höchstdurchflußmenge und im wesentlichen der Durchflußmcngc null regelbar.

Am Ausgang 16 der Kammer 11 der Einspritzpumpe 1 ist ein Rückschlagventil 17 vorgesehen, das von einer Rückholfeder 18 beaufschlagt ist und mit der zu der Einspritzdüse 3 führenden Einspritzleitung 2 in Verbindung steht. In einer

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gegebenen relativen Winkelstellung des Kolbens 10 der Pumpe I wird deshalb eine vorbestimmte Menge des flüssigen Brennstoffes unter einem hohen Druck in die Einspritzleitung 2 verdrängt. Diese Leitung umfaßt ein Leitungsstück 20, welches den Körper 21 sowie das Mundstück 22 der Einspritzdüse durchsetzt und in eine ringförmige Kammer 23 mündet, welche über Bohrungen 24 mit der Verbrennungskammer des zugeordneten Zylinders des Motors verbunden ist. Die Verbindung zwischen der Kammer 23 und den Bohrungen 24 wird durch eine Nadel 25 wahlweise unterbrochen. Das untere Ende dieser Nadel ist dazu bestimmt, sich gegen einen Sitz 26, der in der Durchführung zur Verbindung der Kammer 23 mit den Bohrungen 24 angeordnet ist, abzustützen, während das obere Ende der Nadel durch eine Rückholfeder 27 mit einer vorbestimmten Vorspannung beaufschlagt wird. Der Druck des in die EinspritzIeitung 2 verdrängten Brennstoffes wirkt in der Kammer 23 auf ti i e Nadel ein, um letztere entgegen der Wirkung der Pückzugfcder 27 abzuheben, wodurch die Verbindung zwischen der Kammer 23 und den Bohrungen 24 hergestellt wird und ein F.inspritztakt ausgelöst wird. Am Ende des Einspritzvorganges fällt der Druck des Brennstoffes schnell ab, das Rückschlagventil 17 der Einspritzpumpe schließt sich und die Rückzugfeder 27 schiebt die Nadel 25

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zu ihrem Sitz 26 hin, so daß die Verbindung zwischen den Bohrungen 24 und dem Brennstoffeinlaß unterbrochen wird und der Γinspritzvorgang beendet wird.

In diesem bekannten Einspri tzsystcm ruft die schnelle Freigabe der Bohrungen 12 und 13 der Pumpe 1 durch den Kolben 10 am Ende der Einspritzphase starke Druckschwingungen in der liinspritzlcitung hervor. Diese Schwingungen erreichen einen solchen Wert, daß sie das Abheben der Nadel 25 unter flberwindung der entgegengesetzten Kraft der Rückzugfedcr 27 hervorrufen, was zu einer ungünstigen sekundären Einspritzung führt.

Mit der vorliegenden Erfindung werden die genannten Nachteile dadurch behoben, daß in einem beliebigen Punkt des Einspritzsystems zwischen der Pumpe 1 und dem Ausgang der Einspritzdüse 3 eine Kammer vorgesehen ist, die einen Druckspeicher bildet und über eine enge Durchführung mit der Einspritzleitung 2 verbunden ist. Tn der Ausführungsform der Fig. 1 ist eine Kammer 30 in dem Körper 21 der Einspritzdüse 3 gebildet. Diese steht über einen engen Kanal 31 «it dem in dem Körper 21 vorgesehenen Bereich 20 der Einspritzleitung 2 unmittelbar in Verbindung. Gemäß der Ausführungs-

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form der Fig. 2 und 3 ist die Kammer 30 zur Vereinfachung der Herstellung durch ein geradliniges einheitliches Sack loch gebildet, welches durch die untere querliegende lind fläche 32 des Püscnkörpers 21 gebohrt ist. Die enge Durchführung zur Herstellung einer Verbindung zwischen' der Kammer 30 und der Einspritzleitung 20 besteht aus einer länglichen nutenförmigen Ausnehmung 31 geringerer Tiefe, die in der Endfläche des Düsenmundstückes 22 ausgearbeitet ist. Die Endfläche ist vorzugsweise blankgeschliffen, um die sichere Abdichtung der Stoßfuge zu gewährleisten.

Bei der Ausführungsform der Fig. 4 mündet der in dem Düsenkörper 21 vorgesehene Leitungsabschnitt 20 in die Ebene der Stoßfuge 32 und ist durch einen koaxialen Rohrstutzen 33 geführt, dessen innerer Durchmesser dem Durchmesser der Leitung 20 entspricht. Der Rohrstutzen ist mit seinem oberen Ende in dem oberen engeren Teil einer Bohrung 34 geführt, während er mit seinem unteren erweiterten, mit einer Schulter versehenen Ende in einen Abschnitt größeren Durchmessers der Bohrung 34 eingesetzt ist, welcher von der Stoßfuge 32 her gebohrt ist. Dieser erweiterte Bereich der Bohrung 34, der den engeren Zwischenbereich des Stutzens umschließt, begrenzt mit letzterem einen geschlossenen ring-

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förmigen Raum 33, der die genannte Speicherkammer bildet, die über eine oder mehrere enge Durchführungen 31 in der Sei tenw.-imliing des Stutzens mit dem hohlen Innenteil des Stutzens, der zu der F.inspritzleitung gehört, in Verbindung steht.

Bei der Ausführungsform der Fig. 5 umfaßt die Kammer 30 einen Raum 35, in welchen die Bohrung 31' mündet und der einen freien Kolben enthält, sowie einen zweiten Raum 37, der über eine kurze Bohrung 38 mit dem Raum 35 verbunden ist. Der freie Kolben 36 ist von einer axialen Bohrung 39 geringen Durchmessers durchsetzt.

Das Gesamtvolumen der Kammer 30, welches durch die freien Volumina der Räume 35 und 37 sowie durch die Bohrungen 31* und 38 gebildet ist, beträgt 10 - 40 % des gesamten Inhaltvermögens der genormten r.inspritzleitung 2, die in einem bekannten Einspritzsystem die Einspritzpumpe 1 mit der Einspritzdüse 3 verbindet. Fs wurde nämlich festgestellt, daß dieses Volumen bezüglich der Aufnahme oder Dämpfung der Druckschwankungen in der Einspritzleitung 2 zu den besten Ergebnissen führt.

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Die enge Durchführung 31 in den Fig. 1 bis 4 oder der enge, den freien Kolben 36 durchsetzende Kanal 39 in Fig. 5 und 6 weist einen Querschnitt auf, der vorzugsweise 2 bis 15 % des Querschnittes der genormten Einspritzleitung 2 betrögt. Die Gesamtverdriingung des freien Kolbens 36 in dem ersten Raum 35, d. h. das Produkt des Querschnittes des freien Kolbens mit seinem Höchsthub, beträgt vorzugs weise 0,5 % bis etwa 3 % des Volumens des durch die Pumpe je Arbeitstakt bei Höchstlast eingespritzten Brennstoffes.

Gemäß einer Ausführungsvnriante der vorliegenden Erfindung kann die Kammer 30, die den Druckspeicher bildet, keinen freien Kolben 3h enthalten. Dann übernimmt die Bohrung 38, 31' oder der Kanal 31 die Rolle der engen in dem Kolben 36 vorgesehenen Durchführung 39. Jedoch ermöglicht die Verwen dung eines freien Kolbens die schnellere Aufnahme der Kom pensierung der hydraulischen Druckschwankungen, die in der F.inspri tzle i tung 2 auftreten.

Bei der Ausführungsform der Fig. 1 oder der Fig. 5 befindet sich die den Druckspeicher bildende Kammer 30 in dem Körper 21 der Einspritzdüse und ist zu dem Abschnitt 20 der Einspritzleitung 2 im wesentlichen fluchtend ausgerichtet, wobei

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sie über die Bohrung 31 bzw. 31' unmittelbar in den Abschnitt 20 mündet.

Im Gegensatz dazu besteht gemäß der Ausführungsform der Fig. 3 und 6 die den Druckspeicher bildende Kammer 30 aus einem einzigen Sack loch, eins in dem Körper 21 der Einspritzdüse 3 vorgesehen ist und sich innerhalb dieses Körpers 21 von der geschliffenen Fläche der Stoßfuge 32 erstreckt. Die Kammer 30 umfaßt dabei gemäß Fig. 6 eine Bohrung 40 sowie den Zwischenraum 35, in welchem der freie Kolben 36, der mit der axialen Bohrung 39 geringen Durchmessers verschen ist, angeordnet ist.

Die crfindungsgemüße Kammer 30 steht in diesem Fall wie bei den Ausführungsbcispiclcn der Fig. 2 und 3 über eine Durchführung 31 mit dem Abschnitt 20 der Einspritzleiturtg in Verbindung. Die Durchführung 31 ist in der oberen ebenen Fläche des Mundstückes 22 ausgehöhlt, die normalerweise mit der entsprechenden Fläche des Körpers 21 in Berührung steht. Die Durchführung 31 kann in diesem Fall aus einer einfachen Nute in der oberen ebenen Fläche des Mundstückes 22 bestehen.

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Die Abmessungen der Kammer 30 und der engen Durchführung 31 sowie das C.csamtverdrängungsvolumen des freien Kolbens 3<> erfüllen in diesem Fall vorzugsweise die für die Ausfüh rungs form der Fig. 5 erwähnten Bedingungen.

In den Fig. 7 und 8 sind Kurven dargestellt, die die Schwankungen des F.i nspri t zdruckcs in Abhängigkeit von der Zeit jeweils für eine zum Stand der Technik gehörende liinspr i t r.an lage in Fig. 7 und für eine erfindungsgemäße Einrichtung in Fig. 8 wiedergeben.

Diese Kurven werden mit einem Dieselmotor hoher Leistung, der eine j^roße Anzahl von Zylindern umfaßt und eine Leistung von etwa SOO J¹S je Zylinder entwickelt, erzielt.

Die Kurven C 1 und C I entsprechen einer Brennstoffeinspritzung bei der Höchstleistung der Pumpe, während die Kurven V. 2 und ("' 2 einem Finspri tzvorgang entsprechen, der mit einer Leistung, die etwa 5 % der Höchstleistung der Einspritzpumpe beträgt, durchgeführt wird.

In Fig. 7 zeigt die Kurve C 1, die der Höchstleistung der Einspritzpumpe I entspricht, für das schon bekannte Ein-

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spritzsystcm, daß die Dauer der Einspritzung etwa 10 Millisekunden beträgt und der Einspritzdruck von

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•)O kg/cm" ;in dem Punkt Λ 1 bis 970 kg/cm am Punkt B 1 steigt, so daß die Nadel 25 der Einspritzdüse 3 abgehoben und der Einspritztakt demzufolge ausgelöst wird. Am Ende drs I inspi i t r.t aktes fällt der Druck auf einen geringen Wert ab und folgt der Kurvenspitze D 1, die einem Druck von 240 kg/cm" entspricht, bevor er am Punkt E 1 der Kurve einen

Wert von 25 kg/cm erreicht. Da in diesem Motor die Rückholfeder 27 der Düsennadel auf letztere einen Druck ent-

2 sprechend 240 kg/cm ausübt , kann man aus dem Verlauf der Kurve C I entnehmen, daß die Nadel, die zunächst die Bohrung 26 zwischen den Punkten B 1 und D 1 verschloß, dazu neigt, die genannte Bohrung am Punkt D 1 wieder freizusetzen und am Punkt E I wieder zu verschließen, um sich danach am Punkt 1 1 wieder abzuheben.

Im EaI Ie der Kurve V. 2, die die Druckschwankungen desselben Einspritzsystems für eine Leistung, die etwa 5 % der Höchstleistung der Einspritzpumpe 1 entspricht, wiedergibt, steigt der Druck, der am Anfangspunkt Λ 2 einen Wert von 120 kg/cm aufweist, im Laufe eines Einspritztaktes bis zu einem Wert von 340 kg/cm am Punkt B 2 und fällt dann auf einen gerin-

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geren Wort ah, welcher der ahwärts gerichteten Schließbewegung der Nadel 25 entspricht, um danach über die Kurvenspitze I) 2 zu verlaufen, die einem Druck von 260 kg/cm entspricht, wobei dieser Druckwert den auf die Nadel durch die Rückhol leder 27 ausgeübten Druck wesentlich überschreitet.

Der Druck, der am Punkt Ii 1 der Kurve einen Wert von 70 kg/cm aufweist, schwankt dann während einer bestimmten Zeit weiter.

Wenn das gleiche F.i nspr i t zsystem mit einer erfindungsgemäßen, einen Druckspeicher bildenden Kammer 30 versehen ist, wie das in den I ig. 2 und 3 gezeigt ist, erzielt man für die Druckschwankungen während der F. inspr itztakte die Kurven C¹ 1 und C 2, die in Fig. 8 dargestellt sind. Die Kurve C 1, die einem Ii inspr i tzvorgang bei Einstellung der Einspritzpumpe auf Höchstleistung entspricht, läßt erkennen, daß der Druck am Anfangspunkt Λ¹ I einen Wert von 100 kg/cm aufweist, bis

2
zu einem Wert von ⁽.)25 kg/cm am Punkt B 1 steigt, am Punkt M auf einen Wert von 100 kg/cm fällt, um danach in D¹ 1 den Wert von K>0 kg/cm" ;.u erreichen und schließlich in E¹ 1 bis 55 kg/cm" wieder abzusinken. Der Druck in D¹ 1, der

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160 kg/cm'' beträgt, ist daher wesentlich geringer als der

Druck von 2 10 kg/cm", tier auf die Nadel 25 durch die Rückhol feder 27 ausgeübt wird. Die Düsennadel kann daher unter Einwirkung der Druckschwankungen, die, wie es ein Vergleich der

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αν

zwei Kurven C 1 und C 1 zeigt, in starkem Maße gedämpft sind, nicht abgehoben werden.

Im Tal Ic der Kurve C 2, die die Hruckschwankungen für eine Brennstof flci stung, die etwa 5 *. der Höchstleistung der Pumpe betrügt, wiedergibt, weist am Ausgangspunkt A¹ 2 der Druck einen Wert von 130 kp/cm auf, erreicht am Punkt

R' 2 den Wert von 310 kp/cm², fällt dann am Punkt P¹ 2 auf

• ~> 2

IdO kg/cm" ab, um schließlich am Punkt I·¹ 2 auf 100 kg/cm herabgesetzt zu werden. Man kann in diesem Fall auch feststellen, daß am F.nde des Einspritztaktes die Druckschwan kungen im Vergleich zu den entsprechenden, auf der Kurve C wiedergegebenen Schwankungen stark gedämpft sind und auf

2 jeden FaIl dem Druck von 240 kg/cm , der durch die Rückhc feder auf «lie Düsennadel ausgeübt wird, unterlegen sind.

F.in Vergleich der minimalen Druckwerte I· 1 und E 2 in Fig. 7 mit den minimalen Druckwerten E' 1 und E¹ 2 in Fig. 8 läßt erkennen, daß dank der vorliegenden Erfindung

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diese Werte erhöht sind, nämlich von 25 kg/cm bzw. 70 kg/cm

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in Fig. 7 auf 55 kg/cm bzw. 100 kg/cm in Fig. 8, so daß besonders günstige Bedingungen geschaffen sind, um den Kavitat ionserseheinungen entgegenzuwirken.

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In Fig. 9 ist der F.influß ζ. B. der Vorrichtung gemäß den Fig. 2 und 3 (die mit einer einzigen Speicherkammer versehen ist und keinen freien Kolben aufweist) auf die jeweilige Schwankung des Höchstdruckes D 2 (Kurven C 3 und C 3) sowie des Mindestdruckes E (Kurven C 4 und C 4) der graphischen Darstellungen C 2 und C 2 der Fig. 7 und in Abhängigkeit von einerseits der Fläche des relativen Querschnittes der engen Durchführung 31 (bezogen auf die Fläche des Querschnittes der Einspritzleitung 20) für ein relativ konstantes Volumen von 14 \ für die Kaner 30 (bezogen auf das Gesamt Inhaltsvermögen der Einspritzleitung 20) auf dem linken Teil dieser Figur (Kurven C 3 unc C 4) und andererseits in Abhängigkeit von dem relativen Volumen V der Kammer 30, wenn die relative Querschnittsflache der engen Durchführung 31 I ,6 *. beträgt, wiedergegeben. Der Fig. 9 entspricht eine Leistung der F.inspritzpumpe von 5 I der Höchstleistung.

11a 5 Vothai.dense in eine-r einzigen Speicherkammer führt zu einem sehr günstigen Ergebnis und ist dadurch vorteilhaft, daß die Vorrichtung deswegen keine zusätzlichen Bestandteile benötigt.

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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Druckschwankungen, die am Ende des Einspritztaktes, d. h. bei der Abwärtsbewegung der Nadel, in der Einspritzleitung erscheinen, wirksam aufgefangen, und zwar ohne daß die Kraft, beziehungsweise die Vorspannung der Rückholfeder erhöht und die Dauer der Einspritzung, beziehungsweise die Dauer der Endphase des Einspritzvorganges, die der Abwärtsbewegung der Nadel entspricht, vergrößert werden.

Ein wesentlicher technischer Vorteil, der mit der vorliegenden Erfindung erzielt wird, besteht darin, daß der restliche Druck in der Einspritzleitung bei jedem Betriebszustand des Motors einen konstanten optimalen Wert behält. Dieser restliche Druck darf nicht zu schwach sein, da sonst das Auftreten von Kavitationserscheinungen begünstigt wird. Andererseits sind zu hohe WErte für diesen restlichen Druck auch zu vermeiden, da am Ende des Einspritztaktes die Nadel dadurch erneut jMMiffnot werden könnte, so daß der Zeitpunkt des Anfanges der Einspritzung nachteilig beeinflußt wäre. Die für das Volumen der Speicherkammeτ und der Querschnittfläche der engen Durchführung angegebenen Wertbereiche ermöglichen es. daß dieser restliche Druck auf einem günstigen Wert gehalten wird, und es wurde in überraschender

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Weise festgestellt, daß dieser Wert des restlichen Druckes entgegen der Erwartung und in Gegensatz zu den Bedingungen, die dann gegeben sind, wenn der Querschnitt der engen Durchführung z. B. weniger als 1 \ des Querschnittes der I- inspritzleitung beträgt, bei allen Betriebsbereichen beziehungsweise Zuständen des Motors konstant bleibt.

Wenn man das Prinzip der in Fig. 4 gezeigten Anordnung generalisiert, kann man annehmen, daß die Speicherkammer gemäß einer besonderen Ausführungsart aus einem geschlossenen ringförmigen Raum bestehen kann, der einen Abschnitt des F.inspritzrohrcs beziehungsweise der Einspritzleitung umschlieflt und mit dem Inneren desselben durch eine oder mehrere gegebenenfalls verschiedenartig angeordneten öffnungen, die durch die Wandung des Rohres, beziehungsweise der Leitung hindurchgeführt sind und jeweils eine enge Durchführung der genannten Art bilden, in Verbindung gesetzt wird.

Die Speicherkammer und/oder die enge Durchführung sind außerdem so angeordnet und/oder ausgebildet, daß die automatische Entfernung, beziehungsweise' der automatische Ablaß der am Anfang des Betriebes die Kammer füllenden Luft be-

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gönstigt oder ermöglicht wird. So wird z. B. jede genannte enge DurchTiihrung jedesmal, wenn die Möglichkeit dafür gcgehcn ist, vorzugsweise in den oberen Bereich der Speicherkammer münden, um auf diese Weise die Entfernung der emulgiertcn Brennstoff/Luftmischung, die sich am Anfang beim Anlassen des Einspritzsystems bildet, zu fördern.

Die Erfindung kann in Verbindung mit Einspritzpumpen anderer Art oder mit Einspritzpumpen, die ein unterschiedliches Betriebsprinzip aufweisen, angewandt werden.

Mit der vorliegenden Erfindung werden die Probleme, die den Einspritzsystemen der schon bekannten Technik anhaften und die insbesondere in den Motoren hoher Leistung von entscheidender Bedeutung sind, einfach und wirksam gelöst.

Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsarten beschränkt, welche nur beispielsweise angegeben wurden. Z. B. kann die genannte enge Durchiühiunp, die die Kammer mit der Einspritzleitung verbindet, durch ein ringförmiges Spiel zwischen der äußeren Umfangsfläche des freien Kolbens

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und der entsprechenden Wandung des Raumes anstatt der axialen, geschlossenen, in dem freien Kolben vorgesehenen Bohrung gebildet werden. Diese enge Durchführung könnte «Tuch unabhängig von dem freien Kolben ausgeführt werden.

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Claims

M .^Vorrichtung zur Einspritzung von Brennstoff in einer Brennkraftmaschine, wie z. B. einem Dieselmotor hoher Leistung, mit mindestens einer liinspritzpumpe, die dazu bestimmt ist, eine vorbestimmte Brennstoffmenge unter hohem Druck in eine I. inspri t zlci tung , die zu mindestens einer Einspritzdüse führt, zu verdrängen, wobei die Einsprit.ilüso ans e i ikmti Körper besteht, in welchem eine Düsennadel gelagert ist, die durch eine Rückzugfeder beaufschlagt wird und unter der Wirkung des in der Einspr i t 7.1 c i t ung verdrängten Brennstoffes zwischen zwei Stellungen bewegt wird, und zwar einer Stellung zur Öffnung und einer Stellung zum Schließen mindestens einer in der Verbrennungskammer des Motors mündenden Bohrung bzw. Durchführung, gekennzeichnet durch eine Kammer (30), die über eine enge Durchführung (31) mit der genannten r.inspr i tzleitung (2) verbunden ist.

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ORIGINAL INSPECTED

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Kammer (30) etwa 10 % bis 30 % des ('csnmtvo 1 umens der Γ i nspri tz leitung (2) beträgt und il.-if.» der Querschnitt der engen Durchführung (31) zwischen etwa 1 " und 15 ° des Querschnittes der Einspritz leitung (2) liegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (30) mit einem freien Kolben (36) verschen ist, der zwischen zwei vorbestimmten Endstellungen gleitend im Inneren der Kammer (30) eingebaut ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Kolhcn (36) in axialer Richtung von einer Bohrung (39), die die enge Durchführung bildet, durchsetzt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dnß die enge Durchführung (31) durch das Spiel zwischen der äußeren Seitenfläche des Kolbens (36) und der Wandung der Kammer (30) gebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch

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gekennzeichnet, daß das gesamte zulässige Verdrängungsvolumen des Kolbens (36) etwa 0,5 bis 3 % des Volumens des bei Höchst last je I;i nspri tztakt eingespritzten Brennstoffes beträgt.
7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (30) in dem Körper der Einspritzdüse (3) durch eine Bohrung gebildet ist, die mit einem Abschnitt (20) der fünspritzleitung (2) verbunden ist und den Körper der Einspritzdüse (3) durchsetzt .
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung aus einem Sackloch besteht, welches mit dem Abschnitt (20) der Ii i nspr i t zl ei tung (2) über eine Nute (31), die in einer der Flächen der Stoßfuge (32) zwischen dem Körper (21) und dem Mundstück (22) der Hinspri tzdiise (3) vorgesehen ist, in Verbindung steht.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6 und Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung einen Raum (35) größeren Durchmessers umfaßt, in welchem der freie Kolben (36) gelagert ist.

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10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (30) aus einem geschlossenen ringförmigen Raum besteht, der den Abschnitt (20) der Einspritzleitung beziehungsweise des F.inspritzrohres (2), umschließt und über eine oder mehrere öffnungen, die durch die Wandung dieser Leitung hindurchgeführt sind und jeweils die genannte enge Durchführung (31) bilden, mit dem genannten Leitungsabschnitt in Verbindung steht.
11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (30) und/oder die enge Durchführung (31) so angeordnet und/oder ausgeführt sind, daß die l-ntfcrnung beziehungsweise der Ablaß der am Anfang des Betriebes in der Kammer (30) enthaltenen Luft ermöglicht beziehungsweise begünstigt wi rd.

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