DE2812926A1

DE2812926A1 - Kraftstoffzufuhreinrichtung fuer dieselmotoren

Info

Publication number: DE2812926A1
Application number: DE19782812926
Authority: DE
Inventors: Dorian Farrar Mowbray
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1977-03-26
Filing date: 1978-03-23
Publication date: 1978-09-28
Also published as: FR2384958B1; IT7821551A0; JPS53120022A; GB1599286A; FR2384958A1; US4202303A; IT1093612B; ES468270A1

Description

LUCAS INDUSTRIES LIMITED, Birmingham B 19 2XP

Großbritannien

Kraftstoffzufuhreinrichtung für Dieselmotoren

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffzuführeinrichtung für Dieselmotoren, mit mehreren Kraftstoffeinspritzdüsen, die flüssigen Kraftstoff direkt in die Brennräume des Motors richten, mit einer Kraftstoffördervorrichtung zur jeweiligen Kraftstoffzufuhr zu den Einspritzdüsen in zeitlich festgelegter Beziehung zu dem Motor, wotei die Kraftstoffördervorrichtung eine Reguliereinheit zum Einstellen der den Brennräumen zugeführten Kraftstoffmenge und Zeitsteuermittel zum Einstellen des Kraftstoffzufuhrzeitpunkts umfaßt und die Zeitsteuermittel auf die Drehzahl des zugeordneten Motors und die diesem zugeführte Kraftstoffmenge ansprechen, derart, daß mit zunehmender Drehzahl der Zufuhrzeitpunkt vorverlegt und bei einer bestimmten Drehzahl der Zufuhrzeitpunkt mit steigender zugeführter Kraftstoffmenge verzögert wird.

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Derartige Einrichtungen sind bekannt, und der dem Motor zugeführte Kraftstoff ist von sorgfältig geprüfter Güte. Ferner wird der Kraftstoff vor seiner Verwendung in der Einrichtung filtriert, so daß kleinste Schmutzteilchen, die einen schnellen Verschleiß der Pumpen- und Düsenvorrichtung hervorrufen wurden, entfernt werden. In den meisten Fällen wird der Kraftstoff gleichzeitig als Schmiermittel für irgendwelche Einrichtungsteile verwendet.

Es ist manchmal erwünscht, dem Motor einen anderen Kraftstoff zuzuführen, der z. B. nicht die erforderliche Schmierung der Einrichtungsteile vornehmen kann oder so verschmutzt ist, daß eine sperrige Filtervorrichtung benötigt wird; auch kann ein solcher Kraftstoff unterschiedliche Mengen in ihm gelöster Verunreinigungen, z. B. Wasser, enthalten, so daß er nicht zuverlässig als einziger Kraftstoff für einen Motor verwendbar ist, oder er kann einen geringen Heizwert haben. Ein solcher Kraftstoff kann zusätzlich zu dem dem Motor zugeführten hochwertigen Kraftstoff verwendet werden, wodurch der Verbrauch des letzteren verringerbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Kraftstoffzufuhreinrichtung der angegebenen Art, die einem Motor zwei verschiedene Kraftstoffe zuführen kann.

Die Kraftstoffzufuhreinrichtung nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine in einer den Motorbrennräumen Luft zuführenden Leitung angeordnete verstellbare Drossel, eine Einheit zum Verstellen der Größe der Drossel nach Maßgabe des die Leitung durchsetzenden Luftstroms, eine

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Kraftstoffdüse, die einen Kraftstoffstrom in den die leitung durchsetzenden luftstrom leitet, eine in der Kraftstoffdüse verstellbar angeordnete, sich verjüngende Nadel, wobei die Lage der Kadel und der Kraftstoffdüse in bezug aufeinander zum Teil durch die Einheit zum Verstellen der Drosselöffnung und zum Teil durch die Zeitsteuermittel bestimmt ist, und eine Leitung, durch die die zweite Kraftstoffart der Kraftstoffdüse zuführbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines

Teils der Kraftstoffzufuhreinrichtung nach der Erfindung; und

Fig. 2 Arbeitsabläufe in einem Teil der Einrichtung.

Ein Dieselmotor 10 weist einen Ansaugluftverteiler 11 und mehrere Kraftstoffeinspritzdüsen 12 auf. Letztere sind so angeordnet, daß sie Kraftstoff in die Brennräume des Motors richten. Kraftstoff wird den Einspritzdüsen in zeitlich festgelegter Beziehung mittels einer verteilerartigen Kraftstoffeinspritzpumpe 13, die vom Motor getrieben wird, zugeführt. Es ist zu beachten, daß auch eine andere Art von Kraftstoffeinspritzpumpe verwendbar ist, z. B. eine Rohreinbau- bzw. Inlinepumpe, vorausgesetzt, diese ist mit einer Förderzeit-Verstelleinheit ausge-

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rüstet, die auf die Drehzahl des zugeordneten Motors sowie auf die Geschwindigkeit, mit der dem Motor Kraftstoff augeführt wird, anspricht.

Teile der Kraftstoffzufuhrpumpe 13 sind mit 14 und 15 bezeichnet. Der Teil 14 umfaßt einen umlaufenden Verteiler 16 mit einer quer verlaufenden Bohrung, in der zwei Druckkolben 17 angeordnet sind. An den äußeren Enden der Druckkorben 17 liegen Schuhe an, die Rollen 18 tragen; diese liegen am Innenumfang eines Hockenrings 19 an, der Nocken aufweist. Bei dem Ausführungsbeispiel umfaßt der Nockenring vier um die Rotationsachse des Verteilers gleichmäßig "beanstandete Nocken. Der Nockenring 19 ist im Gehäuse der Einrichtung winkelverstellbar; zu diesem Zweck ist ein hydraulisch betätigter Kolben 20 vorgesehen, der mittels eines Zapfens 21 mit dem Nockenring verbunden ist. Der Kolben liegt in einem Zylinder 22, und eine Druckfeder 23 drückt den Kolben und den Nockenring in die eine Richtung, um die Kraftstoffzufuhr zu verzögern. Der Kolben wird mit unter Druck stehendem Kraftstoff beaufschlagt, um den Kraftstoffzufuhrzeitpunkt vorzuverlegen.

Der Druckkraftstoff wird vom Teil 15 der Einrichtung zugeführt; dieser umfaßt eine Drehkolbenpumpe 24, deren Förderdruck so geregelt ist, daß er entsprechend dem Quadrat der Motordrehzahl mittels eines Stellventils verstellbar ist. Der Auslaß der Förderpumpe ist mit dem Hydraulikzylinder 22 über eine erste Drossel 26 und ein Sperrventil 27 verbunden. Letzteres öffnet sich in Richtung der Kraftstoffzufuhr zum Zylinder 22 und verhindert in der Schließstellung einen Kraftstofffluß vom Zylinder 22, so daß die Gefahr, daß der Nockenring

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durch die Reaktion der Rollen 18 mit den Nocken verschoben wird, minimiert wird. Eine kleine Drossel 28 ist parallel zu dem Sperrventil 27 angeordnet, so daß ein allmählicher Kraftstoffrückfluß vom Zylinder 22 möglich ist. Eine winkelversteirbare Drosselklappe 29 weist einen ersten Strömungskanal 30 auf, durch den Kraftstoff zu der im Verteiler ausgebildeten Querbohrung, die die Druckkolben 17 enthält, strömt. Das stromabwärts befindliche Ende des Strömungskanals 30 steht voll mit einem mit der genannten Bohrung verbundenen Kanal in Verbindung, aber das stromaufwärts befindliche Ende des Strömungskanals 30 ist verstellbar mit dem Auslaß der Förderpumpe verbunden, so daß die Winkelstellung der Drosselklappe 29 die Kraftstoffmenge bestimmt, die der Bohrung zwischen den Druckkolben und damit dem Motor zugeführt werden. Ferner weist die Drosselklappe 29 einen zweiten Strömungskanal 31 auf. An seinem stromaufwärts befindlichen Ende ist dieser verstellbar mit dem Auslaß der Förderpumpe verbunden, und sein stromabwärts befindliches Ende ist verstellbar mit einer Ableitung verbunden. Der Strömungskanal bildet zusammen mit den Öffnungen des Gehäuses, in dem er angeordnet ist, ein Paar verstellbare Drosseln, deren Größe von der Winkeleinstellung der Drosselklappe abhängt. Dabei nimmt die G-röße des stromaufwärts befindlichen Drosselteils ab, wenn die dem Motor zugeführte Kraftstoffmenge erhöht wird, und die G-röße des stromabwärts befindlichen Drosselteils nimmt zu, wenn die dem Motor zugeführte Kraftstoff menge erhöht wird. Eine Stelle zwischen den Enden des Strömungskanals 31 steht ständig über eine Drossel 32 mit einer Stelle zwischen der Drossel 26 und dem Sperrventil 27 in Verbindung.

Wie bereits erwähnt, ändert sich der Förderdruck der Pumpe entsprechend dem Quadrat der Motordrehzahl, und bei kon-

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stanter Drehzahl, wenn die Drosselklappe so verstellt wird, daß die dem Motor zugeführte Kraftstoffmenge erhöht wird, nimmt der den Kolben 20 beaufschlagende Druck ab. Auf diese Weise wird eine Kurvenschar der Kolbenbewegung und damit der zeitlichen Steuerung der Kraftstoffzufuhr relativ zur Drehzahl erhalten. In Fig. 2 sind die beiden extremen Kurven 33 und 34 angegeben, wobei die Kurve 33 die Kolbenbewegung wiedergibt, wenn der Motor unbelastet, d. h. mit kleinstem Kraftstoffverbrauch, läuft, und die Kurve 34 gibt die Kolbenbewegung wieder, wenn der Motor mit Vollast, d. h. mit höchstem Kraftstoffverbrauch, läuft.

Es ist zu beachten, daß der in dem bisher erläuterten Teil der Einrichtung benutze Kraftstoff von relativ gleichbleibender Güte und hochgradig filtriert ist, so daß Schmutzteilchen keine Beschädigung der sehr feinbearbeiteten Flächen der Anlage bewirken. Ferner dient der Kraftstoff auch als Schmiermittel für die Druckkolben und den Verteiler.

Zur Zufuhr einer zweiten Kraftstoffart zum Motor ist ein Vergaser 33 mit konstantem Unterdruck vorgesehen. Der Hauptteil des Vergasers definiert eine Leitung 34, durch die Luft zum Ansaugkrümmer des Motors strömt. Über die Leitung ist eine durch das schmalere Ende eines Stufenkolbens 35 gebildete verstellbare Drosseleinheit schiebbar. Das größere Ende des Stufenkolbens liegt in einem Zylinder 36, und ein nicht gezeigter Kanal verbindet das größere Zylinderende mit der Leitung 34 stromabwärts von der Drosseleinheit.

Eine schwache Feder 37 drückt den Stufenkolben abwärts, und ferner steht der Raum zwischen dem größeren Ende

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des Stufenkolbens und der Stufe in dem der Kolben aufnehmenden Zylinder mit der Atmosphäre in Verbindung.

Ferner ist eine Kraftstoffdüse 38 vorgesehen, die in
einem verstellbaren Glied 39, das auf der der Leitung des Kolbens 35 gegenüberliegenden Seite positioniert ist, ausgebildet ist. Die Kraftstoffdüse 38 ist über eine Leitung mit einem Vorrat 40 des zweiten Kraftstoffs verbunden, und in dem den Kraftstoffvorrat mit der Kraftstoffdüse verbindenden Kanal ist ein Absperrorgan 41 angeordnet, so daß die Kraftstoffzufuhr erforderlichenfalls unterbrochen werden kann. An dem Stufenkolben 35 ist eine
sich verjüngende iiadel 42 angeordnet, die in die Kraftstoffdüse 38 eintreten und dadurch deren wirksame Größe ändern kann. Wenn das Glied 39 ortsfest ist, wird bei
zunehmender Motordrehzahl, wobei mehr Luft durch die
Leitung 34 strömt, der Stufenkolben 35 nach oben gehen, um den Druck im stromabwärts befindlichen Abschnitt
der Leitung 34 im wesentlichen konstant zu halten. Die !Nadel 42 wird jedoch aus der Kraftstoff düse bewegt, so daß mehr Kraftstoff durch die Kraftstoffdüse zum Motor strömen kann. Die Kurve 43 in Pig. 2 zeigt die Stellung des Stufenkolbens 35 und der Nadel 42. Es ist erwün&cht, daß der geringerwertige Kraftstoffstrom auf die den
Motor beaufschlagende Last anspricht, und zu diesem
Zweck wird die Lage der Kraftstoffdüse entsprechend
der Motorlast geändert. Dies wird durch ein Gestänge erreicht, das das Kraftstoffdüsenglied 39 mit dem
Hydraulikkolben 20 verbindet. Es ist ersichtlich, daß, wenn der Kolben 20 verschoben wird, um den KraftstoffzufuhrZeitpunkt zu verzögern, was bei Verstellung der
Drossel 29 zum Erhöhen des Kraftstoffvolumens der Pail ist, das Glied 39 abwärts bewegt wird, so daß aufgrund

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der konischen Form der Nadel 42 die wirksame Größe der Kraftstoffdüse zunimmt. Auf diese Weise wird der Strömungsverlauf 45 von Fig. 2 erhalten.

Bei dem Ausführungsbeispiel ist der Kraftstoff zweiter Art Alkohol, der einen niedrigen Heizwert hat; es ist ersichtlich, daß der Alkoholanteil in "bezug auf die vom Motor "benötigte Gesamtkraftstoffmenge zwischen 12 % "bei 500 U und 60 % bei 2500 U"¹ liegt.

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Claims

Ansprüche

Kraftstoff zuführeinrichtung für Dieselmotoren, mit mehreren Kraftstoffeinspritzdüsen, die flüssigen Kraftstoff direkt in die Brennräume des Motors richten, mit einer Kraftstoffördervorrichtung zur jeweiligen Kraftstoffzufuhr zu den Einspritzdüsen in zeitlich festgelegter Beziehung zu dem Motor, wobei die Kraftstoffördervorrichtung eine Reguliereinheit zum Einstellen der den Brennräumen zugeführten Kraftstoffmenge und Zeitsteuermittel zum Einstellen des Kraftstoffzufuhrzeitpunkts umfaßt und die Zeitsteuermittel auf die Drehzahl des zugeordneten Motors und die diesem zugeführte Kraftstoffmenge ansprechen, derart, daß mit zunehmender Drehzahl der Zufuhrzeitpunkt vorverlegt und bei einer bestimmten Drehzahl der ZufuhrZeitpunkt mit steigender zugeführter Kraft-, stoffmenge verzögert wird,

gekennzeichnet

durch

eine in einer den Motorbrennräumen Luft zuführenden Leitung (34) angeordnete verstellbare Drossel (35),

eine Einheit (39) zum Verstellen der Größe der-Drossel nach Maßgabe des die Leitung (34) durchsetzenden Luftstroms,

eine Kraftstoffdüse (38), die einen Kraftstoffstrom in den die Leitung (34) durchsetzenden Luftstrom leitet,

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eine in der Kraftstoffdüse (38) verstellbar angeordnete, sich verjüngende Nadel (42),

wobei die Lage der Nadel (42) und der Kraftstoffdüse

(38) in bezug aufeinander zum Teil durch die Einheit

(39) zum Verstellen der Drosselöffnung und zum Teil durch die Zeitsteuermittel bestimmt ist, und

eine Leitung, durch die die zweite Kraftstoffart der Kraftstoffdüse (38) zuführbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit zum Verstellen der Drosselöffnung einen im wesentlichen gleichbleibenden Druck stromabwärts von der Drossel (35) unterhalt.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit ein Glied umfaßt, das eine Fläche definiert, die mit dem stromabwärts von der Drossel (35) herrschenden Druck beaufschlagbar ist, wobei dieses Glied mit der Drossel verbunden ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadel (42) an der Drossel (35) angeordnet und die Kraftstoffdüse (38) über ein Gestänge (44) mit den Zeitsteuermitteln (20) verbunden ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel einen quer zu der Leitung (34) verschieb baren Kolben (35), an dem die Nadel (42) befestigt ist, aufweist.

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6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (34), die Drossel (35), die Nadel (42) und die Kraftstoffdüse (38) die Arbeitsteile eines Vergasers (33) mit konstantem Unterdruck sind, wobei die Einheit zum Verstellen der Drosselöffnung ein Glied mit einer Fläche umfaßt, die mit dem stromabwärts von der Drossel (35) herrschenden Druck beaufschlagbar ist zwecks Unterhaltens eines im wesentlichen gleichbleibenden Drucks stromabwärts von der Drossel (35).
7» Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffdüse (38) mit den Zeitsteuermitteln über ein Gestänge (44) verbunden ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Glied und die Drossel durch einen Stufenkolben (35) gebildet sind.
9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Absperrorgan (41), das den Kraftstoff strom durch die Kraftstoffdüse (38) unterbricht.

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