DE2743134A1

DE2743134A1 - Einrichtung zum vorwaermen der ansaugluft fuer luftverdichtende brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2743134A1
Application number: DE19772743134
Authority: DE
Inventors: Alfonso Nunzio Dr D; Alfred Neitz
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1977-09-24
Filing date: 1977-09-24
Publication date: 1979-04-05
Also published as: DE2743134C2; IN150976B; SE7809992L; GB2007764B; RO77058A; FR2409390A1; DD139010A1; HU175788B; IT7828048A0; JPS5458133A; US4274371A; SU990087A3; GB2007764A; IT1099151B; CH633614A5

Description

Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg Aktiengesellschaft

Nürnberg, 12. Sept. 1977

Einrichtung zum Vorwärmen der Ansaugluft für luftverdichtende Brennkraftmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Vorwärmen der Ansaugluft für luftverdichtende Brennkraftmaschinen mit einem Kraftstoffördersystem, das wenigstens eine Kraftstofförderpumpe und eine den Kraftstoff zu den einzelnen Einspritzdüsen an den Zylindern verteilende Hochdruck-Einspritzpumpe aufweist, und die durch eine Sammelleitung mit dem Kraftstoffördersystem in Verbindung steht und wenigstens eine Einspritzdüse und eine Zündanlage aufweist.

Einrichtungen zum Vorwärmen der Ansaugluft, die im Ansaugsystem der Brennkraftmaschine angeordnet sind und hauptsächlich als Starthilfe, insbesondere bei kaltem Motor dienen, sind in vielen Variationen hinreichend bekannt. Sie bestehen im allgemeinen aus einem Glühkörper, an dem die Ansaugluft vorbeigeführt und damit vorgewärmt wird, oder aus einer Zündkerze und einer KraftstoffeinspritzdUse bzw. einem Brenner, in dem ein Teil der angesaugten Luft zur Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffes herangezogen wird, deren Abgas sich dann mit der übrigen Frisch

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luft vermischt, diese erwärmt und schließlich zusammen mit dieser in die Zylinder eintritt.

Bei den letztgenannten VorwärmeInrichtungen wird der Kraftstoff entweder durch eine separate Pumpe zum Brenner geführt oder man verwendet hierfür, wie bed spielsweise aus der DT-AS I576 017 hervorgeht, die im Kraftstoffsystem vorgesehene Kraftstofförderpumpe, wobei die zum Brenner führende Sammelleitung unmittelbar hinter der Kraftstoffförderpumpe abgezweigt wird. Durch ein Ventil, vorzugsweise ein Magnetventil, ist der Brenner bzw. die Kraftstoffzufuhr zum Brenner ein- und ausschaltbar. Eine im Prinzip ähnliche Anordnung ist auch durch die DT-OS 2 139 412 bekannt.

Um den Motor nach Durchdrehbeginn möglichst schnell auf die für den Start erforderliche Temperatur zu bringen, ist es zweckmäßig, im Ansaugsystem einen Heißgaserzeuger zu verwenden, durch den ein möglichst hoher Prozentsatz der angesaugten Luft zur Verbrennung einer entsprechenden Kraftstoffmenge benutzt und dadurch erwärmt wird. Die Ausnutzung nahezu der gesamten Ansaugluft zu einer Verbrennung im Ansaugsystem hat allerdings zur Folge, daß die Zylinder während des Vorwärmens nur mit Abgasen gefüllt werden, so daß ein Starten des Motors während dieser Zeit nicht oder nur sehr schlecht möglich ist. Aus diesem Grunde wurde schon vorgeschlagen, den Anlaßvorgang in zwei Phasen zu unterteilen, und zwar in die "Vorwärmung" und anschließend den "Start zum Motorselbstlauf". So erreicht man eine möglichst kurze Anlaßzeit, die sogar noch weiter verkürzt werden kann, wenn der Motor durch entsprechende Umschaltung der Ventilsteuerung während der Vorwärmzeit statt im Viertakt als Luftpumpe im Zweitakt arbeitet, weil dadurch die doppelte Luftmenge durch die Zylinder gefördert wird.

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FUr die Heißgaserzeuger verwendet man üblicherweise eine Einspritzdüse und ist bestrebt, eine schnelle Vermischung des Kraftstoffes mit der Luft zu erreichen, was nur durch eine feine Zerstäubung des Kraftstoffes möglich ist. Eine feine Zerstäubung wiederum setzt einen hohen Einspritzdruck voraus, der durch die Kraftstofförderpumpe nicht erreichbar ist.

Außerdem bereitet die Dosierung der in den Brenner einzuspritzenden Kraftstoffmenge bei einer kontinuierlichen Kraftstoffzufuhr - vor allem bei kleinen Kraftstoffmengen, wie sie für Motoren mit kleinem Luftdurchsatz notwendig sind - Schwierigkeiten, weil durch den für eine gute Zerstäubung gegebenen Mindestdruck und den fertigungstechnisch gegebenen Mindestdurchmesser der Düsenbohrung die untere Grenze des Kraftstoffdurcksatzes gegeben ist.

Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, eine Vorwärmeinrichtung für Brennkraftmaschinen der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß an der Einspritzdüse des Brenners während der Vorwärmung ein möglichst hoher Druck vorhanden ist, durch den eine gute Zerstäubung des Kraftstoffes und damit Vermischung mit der Ansaugluft erfolgt und daß die Kraftstoffzufuhr dosierbar ist.

Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß an den Enden aller zu den Motorzylindern führenden Hochdruckleitungen jeweils ein bei einem vorbestimmten Drucköffnendes Einspritzventil vorgesehen ist, daß jede dieser Hochdruckleitungen eine durch ein Abschlußorgan verschließbare Abzweigleitung aufweist, und daß alle Abzweigleitungen zu der gemeinsamen, die Vorwärmeinrichtung mit Kraftstoff versorgenden Sammelleitung zusammengefaßt sind.

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Durch diese Anordnung wird die zur VorwMrmeinrichtung führende Sammelleitung während der Vorwärmung des mit Hilfe des Anlassers durchzudrehenden Motors über die Abzweigleitungen und die zu den Einspritzventilen führenden Hochdruckleitungen direkt von der Hochdruck-Einspritzpumpe gespeist, wobei die Drosselwirkung der Einspritzdüse in der Vorwärmeinrichtung und/oder der öffnungsdruck eines dort eingebauten Einspritzventils so eingestellt ist, daß der maximale Druck in der Sammelleitung den öffnungsdruck der Zylinder-Einspritzventile nicht übersteigt. Beim Durchdrehen des Motors sind zunächst alle Hochdruckleitungen zu den Zylinder-Einspritzventilen mit Hilfe der Vorspannkräfte der Einspritzventil-Federn abgesperrt und die Sammelleitung wird durch alle Pumpenelemente nacheinander intermittierend mit Kraftstoff versorgt. Nach Beendigung des Anwärmvorganges werden die Abzweigleitungen automatisch in Abhängigkeit von der Temperatur der maßgebenden Motorteile oder anderen Parametern abgesperrt, der Druck in den Hochdruckleitungen zu den Zylinder-Einspritzventilen erreicht wieder die zum öffnen der Zylinder-Einspritzventile notwendige Höhe, die Kraftstoffzufuhr zu den einzelnen Zylindern wird freigegeben, so daß die zweite Phase, nämlich der Start zum Selbstlauf, eingeleitet werden kann.

Die Einstellung der Kraftstoffmenge und ihre evtl. notwendige Anpassung an den mit zunehmender Aufheizung sich vermindernden Luftdurchsatz während dc»r Vorwärmung erfolgt dabei, was ein weiterer Vorteil ist, mittels des in der Hochdruck-Einspritzpumpe vorhandenen Regelorganes.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, nach Beendigung der Vorwärmung die Kraftstofflieferung durch die Hochdruck-Einspritzpumpe mit Hilfe der

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vorhandenen Abstellvorrichtung kurzzeitig vollkommen zu unterbinden, so daß der Motor einige Umdrehungen zum restlosen Ausschieben der verbrannten Gase aus den Zylindern macht, bevor der Start eingeleitet wird.

Weiter wird nach der Erfindung vorgeschlagen, in die Sammelleitung ein Umschaltventil einzubauen, welches diese nach Beendigung des Anwärmvorganges zur Entleerung bzw. Entspannung automatisch mit einer Leckölleitung verbindet.

Sehr einfach läßt sich die Erfindung bei einer Verteilereinspritzpumpe verwirklichen, bei der alle Hochdruckleitungen, die zu den Einspritzdüsen in den Zylindern führen, durch einen drehbaren und verschiebbaren, in der Einspritzpumpe angeordneten Pumpen- und Verteilerkolben einzeln der Reihe nach beaufschlagbar und wieder abschließbar sind. In diesem Falle erübrigen sich nämlich die Abzweigleitungen, denn sie werden zwangsläufig durch den Druckraum in der Hochdruck-Einspritzpumpe gebildet, so daß die Sammelleitung für die Vorwärmeinrichtung lediglich mit diesem verbunden werden, muß. Die die einzelnen Abzweigleitungen verschließenden Abschlußorgane entfallen ebenfalls, sie werden durch ein einziges, in der Sammelleitung angeordnetes Abschlußorgan ersetzt, das evtl. als Mehrwegventil ausgebildet sein kann und nach dem Vorwärmen die Sammelleitung mit der Leckölleitung verbindet.

Weitere Einzelheiten der Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles entnommen werden. Die Figur zeigt einen Teil einer Verteiler-Einspritzpumpe im Schnitt mit der im Ansaugsystem angeordneten, zur Vorwärmeinrichtung gehörenden Einspritzdüse.

Die Verteiler-Einspritzpumpe 1 besteht im vresentllch aus einem Zylinder 2, in dem ein Verteilerkolben j drehbar und verschiebbar gelagert ist und einem rund um den Zylinder

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angeordneten, fest mit diesem verbundenen Gehäuse 4. Im Gehäuse 4 befindet sich eine Füllbohrung 5, durch die der Kraftstoff von der nicht dargestellten Kraftstofförderpumpe her über im Verteilerkolben 3 eingearbeitete Nuten 6 in den Druckraum 7 der Verteiler-Einspritzpumpe 1 gelangt. Durch ein automatisch betätigbares Magnetventil 8 ist die Füllbohrung 5 abschließbar. Das Gehäuse 4 weist rund um den Zylinder 2 herum für jeden Zylinder des Motors eine Hochdruckleitung 9 auf, die in Verlängerung zu jeweils einem Zylinder-Einspritzventil 10 führen und in denen jeweils ein als Entlastungsventil ausgebildetes Rückschlagventil Il vorgesehen ist. Durch eine im Verteilerkolben 3 angebrachte Radialbohrung 12 und eine Axialbohrung 13 ist jeweils eine Hochdruckleitung 9 mit dem Druckraum 7 verbindbar, wodurch dem zugehörigen Zylinder-Einspritzventil 10 Kraftstoff zugeführt wird. Unmittelbar vom Druckraum 7 führt eine Sammelleitung 14 zur Einspritzdüse oder Einspritzventil 18 der im Ansaugsystem des Motors angeordneten Vorwärmeinrichtung. In der Sammelleitung ist ein Absperr- bzw. Umschaltventil 15 sowie ein als Entlastungsventil ausgebildetes Rückschlagventil 16 eingebaut. Schließlich kann vom Umschaltventil 15 noch eine Leckölleitung 17 zurück zum Kraftstoffbehälter führen.

Beim Anlassen des Motors wird dieser durch den batteriegespeisten Anlasser angetrieben, die Kraftstofförderpumpe liefert der Verteiler-Einspritzpumpe 1 über die offene Füllbohrung 5 Kraftstoff, der über die Nuten 6 in den Druckraum 7 gelangt und durch den hin- und hergehenden Verteilerkolben 3 ausgeschoben wird. Das Umschaltventil 15 ist geöffnet, so daß der Kraftstoff durch die Sammelleitung 14 zur Einspritzdüse bzw. Einspritzventil 18 in der Vorwärmeinrichtung gelangt, wo er sich fein zerstäubt mit der Ansaugluft vermischt und das brennbare Gemisch

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durch eine Hochspannungs-ZUndanlage entzündet wird. Die Zylinder-Einspritzventile 10 sind derart eingestellt, daß sie sich auf keinen Fall öffnen, so lange die Vorwärmeinrichtung in Betrieb ist. Haben die luftfUhrenden Motorbauteile die für eine Zündung ausreichende Temperatur erreicht, wird die Kraftstoffzufuhr zur Einspritzdüse 18 durch das Umschaltventil 15, welches temperaturabhängig gesteuert ist, gesperrt. Das Magnetventil 8 schließt gleichzeitig die Füllbohrung 5, der Motor läuft daher einige Arbeitsspiele ohne Kraftstoffzufuhr, bis die durch die Vorwärmung in die Zylinder eingebrachten Abgase ausgeschoben sind. Danach öffnet das Magnetventil 8 wieder, aus dem nunmehr abgeschlossenen Druckraum 7 wird der Kraftstoff durch den Verteilerkolben über die Längsbohrung 13, die Radialbohrung 12, die Je nach der Drehstellung des Verteilerkolbens 3 mit dieser in Verbindung stehende Druckleitung 9 und das Jeweils in ihr vorgesehene Entlastungsventil 11 zu den Einspritzdüsen 10 gefördert, so daß die Kraftstoffeinspritzung in die einzelnen Zylinder der Reihe nach erfolgt. Gleichzeitig erfolgt der Start des Motors zum Selbstlauf.

Es sei ausdrücklich erwähnt, daß die Erfindung zum besseren Verständnis an einer der einfachsten Einspritzpumpen beschrieben wurde, bei der sich besondere Abzweigleitungen von den Hochdruckleitungen 9 erübrigen.

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Claims

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Nflmberg, 12. Sept. 1977

Pa r entansprUche

Einrichtung zum Vorwärmen der Ansaugluft für luftverdlohtende Brennkraftmaschinen mit einem Kraftstoffördersystem, das wenigstens eLne Kraftstofförderpumpe und eine den Kraftstoff zu den einzelnen Einspritzdüsen an den Zylindern verteilende Hochdruck-Einjpritzpumpe aufweist, und die durch eine Sammelleitung mit dem Kraftstoffördersystem in Verbindung steht und wenigstens eine Einspritzdüse und eine Zündanlage aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden alier zu den Motorzylindern führenden Hochdruckleitungen (9) jeweils ein bei einem vorbestimmten Druck öffnendes Einspritzventil (10) vorgesehen ist, daß jede dieser Hochdruckleitungen (9) eine durch ein Abschlußorgan (15) verschließbare Abzweigleitung aufweist, und daß alle Abzweigleitungen zu der gemeinsamen, die Vorwärmeinrichtung mit Kraftstoff versorgenden Sammelleitung (14) zusammengefaßt sind.
2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß alle Abzweigleitungen beim Durchdrehen des Motors

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einzeln hintereinander mit der Sammelleitung (14) verbindbar sind und die VerwSrmei.nrichcung Intermittierend mit unter hohem Druok stehendem Kraftstoff versorgen.
3. Einrichtung nach dün Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eliifprltzventile (10) am Ende der Hochdruckleitungen (^c)1 derart ausgelegt sind, daS sie die Kraftstoffzufuh:- zu den einzelnen Zylindern nur freigeben, wenn aile Abzweigleitungen abgeschlossen bleiben.
4. Einrichtung nach den Ansprüchen I bis J, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelleitung (14) durch ein Umschaltventil (15) mit einer Leckölleitung (17) verbindbar 1st, wenn alle Abzweigleitungen abgeschlossen sind.
5. Einrichtung nach den Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die FUllbohrung (5) oder die Füllbohrungen durch das Abschlußorgan (8) oder die Abschlußorgane kurzzeitig verschließbar sind, wenn alle Abzweigleitungen geschlossen sind und die Vorwärmeinrichtung außer Betrieb gesetzt Ist.
6. Einrichtung nach den Ansprüchen I bis 5, bei der alle Hochdruckleitungen durch einen drehbaren und verschiebbaren, in der Hochdruck-Einspritzpumpe vorgesehenen Verteilerkolben einzeln beaufschlagbar und wieder abschließbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzweigleitungen unmittelbar durch dtη Druckraum (7) in der Hochdruck-Einspritzpumpe (I) gebildet werden, daß die Sammelleitung (14) direkt mit dem Druckraum (7)

In Verbindung steht, und daß die die Abzweigleitungen verschließenden Abschlußorgane als ein In der Sammelleitung (14) vorgesehenes Abschlußorgan (15) ausgebildet sind.

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BAD ORIGINAL

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7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Sammelleitung (14) vorgesehene Abschlußorgan (15) als automatiscn umschaltbares Ventil ausgebildet ist, durch welches die Vorwärmeinrichtung nach Abschaltung ni'c der Leckölleitung (17) verbunden wird.

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