DE2743134C2

DE2743134C2 - Einrichtung zum Vorwärmen der Ansaugluft für luftverdichtende Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2743134C2
Application number: DE2743134A
Authority: DE
Inventors: Nunzio Dr. 8500 Nürnberg D'Alfonso; Alfred 8501 Röthenbach Neitz
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1977-09-24
Filing date: 1977-09-24
Publication date: 1983-01-27
Also published as: IT7828048A0; IN150976B; RO77058A; HU175788B; SE7809992L; CH633614A5; DE2743134A1; JPS5458133A; DD139010A1; US4274371A; SU990087A3; FR2409390A1; GB2007764B; IT1099151B; GB2007764A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Vorwärmen der Ansaugluft für luftverdichtende Brennkraftmaschinen mit einer Einspritzdüse und einer Zündeinrichtung in der Luft-Ansaugleitung der Brennkraftmaschine, wobei eine im Kraftstoffördersystem vorliegende Kraftstofförderpumpe mit einer Hochdruck-Einspritzpumpe verbunden ist, welche den Kraftstoff zu den einzelnen Einspritzventilen, die bei einem vorbestimmten Druck öffnen, an den Zylindern über Hochdruckleitungen zuführt und bei der das Kraftstoffördersystem durch verschließbare Abzweigleitungen, die zu einer die Vorwärmeinrichtung mit Kraftstoff versorgenden Sammelleitung zusammengefaßt sind, mit der Vorwärmeinrichtung verbunden ist.

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 t=> damit vorgewärmt wird, oder aus einer Zündkerze und einer Kraftstoffeinspritzdiise bzw. einem Brenner, in dem ein Teil der angesaugten Luft zur Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffes herangezogen wird, deren Abgas sich dann mit der übrigen Frischluft 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 beispielsweise aus der DE-AS 15 76 017 (vergleiche Beschreibungseinleitung) hervorgeht, die im Kraftstoffsystem vorgesehene Kraftstofförderpumpe, «<obei die zum Brenner führende Sammelleitung unmittelbar hinter der Kraftstofförderpumpe 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 DE-OS 21 39 412 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 odsr 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, v;nn der Motor durch entsprechende Umschaltung der Ventilsteuerung während der Vorwärmzeit statt im Viertakt alls Luftpumpe im Zweitakt arbeitet, weil dadurch die doppelte Luftmenge durch die Zylinder gefördert wird.

Für die Heißgaseizeuger verwendet man üblicherweise eine Einspritzdüse und ist bestrebt, eine schnelle Vermischung des Kraftstoffes mit oer 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 f:rreichbar 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 Kraftstoffdurchsatzes 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 die Abzweigleitungen von den Hochdruckleitungen abgezweigt werden, daß alle Abzweigleitungen beim Durchdrehen des Motors einzeln hintereinander mit der Sammelleitung verbindbar sind und die Vorwärmein-

richtung intermittierend mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff versorgen, und daß die Einspritzventile an den einzelnen Zylindern derart ausgelegt sind, daß sie die Kraftstoffzufuhr zu den einzelnen Zylindern nur freigeben, wenn alle Abzweigleitungen zur Vor-Wärmeinrichtung abgeschlossen sind.

Durch diese Anordnung wird die zur Vorwärmeinrichtung 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 Vorwärmeinrichiung und/oder der Öffnungsdruck eines dort eingebauten Einspritzventits so eingestellt ist, daß der maximale Druck in der Sammelleitung den Öffnungsdruck der Zylinder-Einspritzventüe nicht übersteigt Beim Durchdrehen des Motors sind zunächst aile Hochdruckleitungen zu den Zylinder-Einspritzventilen mit Hilfe der Vorspannkräfte der Einspritzventil-Fedem abgesperrt und die Sammelleitung wird durch alle Pumpenelemente nacheinander intermittierend mit Kraftstoff versorgt. Nach Beendigung des Anwcrmvorganges 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 Kraftstoffzuhr 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 der Vorwärmung erfolgt dabei, was ein weiterer Vorteil ist, mittels des in der Hochdruck-Einspritzpumpe vorhandenen Regelorganes.

Sehr einfach läßt sich die Erfindung bei einer Verteilereinspritzpumpe verwirklichen, bei der alle Hochdruckleitungen, die zu den Einspritzventilen an 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 werdsn 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 verschießenden Abschlußorgane entfallen ebenfalls, sie werden durch ein einziges, in der Sammelleitung angeordneter Abschlußorgan ersetzt, das evtl. als Mehrwegventil ausgebildet sein kann und nach dem Vorwärmen die Sammelleitung mit der Leckölleitung verbindet.

Weitere Einzelheiten 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 Vorwärmeinriehfung gehörenden Einspritzdüse.

Die Verteiler-Einspritzpumpe 1 besteht im wesentlichen aus einem Zylinder 2, in dem ein Verteilerkolben 3 drehbar und verschiebbar gelagert ist und einem rund um den Zylinder 2 angeordneten, fest mit diesem verbundenen Gehäuse 4. Im Gehäuse 4 berindet 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 kurzzeitig 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 to führen und in denen jeweils ein als Entlastungsventil ausgebildetes Rückschlagventil 11 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 KraftstoffbehSlter führen.

Beim Anlassen des Motors wird dieser durch den batteriegespeisten Anlasser angetrieben, die Kraftstoffförderpumpe 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 zuerstäubt mit der Ansaugluft vermischt und das brennbare Gemisch durch eine Hochspannungs-Zündanlage 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 luftführenden 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 kurzzeitig die Füllbohrung 5, der Motor läuft daher einige Arbeitsspiele ohne Krafstoffzufuhr, 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 Einspritzventilen 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 erwähn!, daß das Ausführungsbeispiel zum besseren Verständnis an einer der einfachsten Einspritzpumpen besehrieben wurde, bei der sieh besondere Abzweigleitungen von den Hochdruckleitungen 9 erübrigen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Einrichtung zum Vorwärmen der Ansaugluft für luftverdichtende Brennkraftmaschinen mit einer Einspritzdüse und einer Zündeinrichtung in der Luft-Ansaugleitung der Brennkraftmaschine, wobei eine im Kraftstoifördersystem vorliegende Kraftstofförderpumpe mit einer Hochdruck-Einspritzpumpe verbunden ist, welche den Kraftstoff zu den einzelnen Einspritzventilen, die bei einem vorbe-10 stimmten Druck öffnen, an den Zylindern über Hochdruckleitungen zuführt und bei der das Kraftstoffördersystem durch verschließbare Abzweigleitungen, die zu einer die Vorwärmeinrichtung mit Kraftstoff versorgenden Sammelleitung zusammengefaßt sind, mit der Vorwärmeinrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzweigleitungen von den Hochdruckleitungen (9) abgezweigt werden, daß alle Abzweigleitungen beim Durchdrehen des Motors einzeln hintereinander mit der Sammelleitung (14) verbindbar sind uad die Vorwärmeinrichtung intermittierend mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff versorgen, und daß die Einspritzventile (10) an den einzelnen Zylindern derart ausgelegt sind, daß sie die Kraftstoffzufuhr zu den einzelnen Zylindern nur freigeben, wenn alle Abzweigleitungen zur Vorwärmeinrichtung abgeschlossen sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, 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 Abzweir'-eitungen unmittelbar durch den Druckraun: (7) in der Hochdruck-Einspritzpumpe (1) gebildet werdf ■% 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.