DE2932325C2

DE2932325C2 - Einspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2932325C2
Application number: DE19792932325
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr.-Ing. 8000 München Schaffitz
Original assignee: Institut fur Motorenbau Prof Huber Ev 8000 Muenchen De; Institut Fuer Motorenbau Prof Huber EV 8000 Muenchen
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1979-08-09
Filing date: 1979-08-09
Publication date: 1986-04-30
Also published as: DE2932325A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Durch die GB-PS 10 61 996 ist eine Ventileinheit bekannt, die einer mit einem Pumpenkolben versehenen Einspritzpumpe im engeren Sinne nachgeschaltet werden kann, wobei die Kombination aus dieser bekannten Ventileinheit und der Einspritzpumpe im engeren Sinne die Einspritzpumpe gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 ergibt Bei dieser gattungsgemäßen Einspritzpumpe besteht die Durchlaßeinrichtung im wesentlichen aus einer auf der zylindrischen Außenseite des Trennkolbens ausgebildeten, in Längsrichtung verlaufenden Nut, durch die sowohl eine Strömung vom ersten Teilraum zum zweiten Teiiraum als auch in dazu entgegengesetzter Richtung erfolgen kann. Die am Trennkolben angreifende Feder versucht, diesen in Richtung zum zweiten Teilraum in eine Endstellung zu drücken, in der der Trennkolben auf einer einen Ventilsitz bildenden Schulter derart aufsitzt, daß der Trennkolben und der Ventilsitz die Verbindung zwischen den beiden Teilräumen sperrt. Während eines Förderhubes des Pumpenkolbens drückt der Druck der zweiten Flüssigkeit den Trennkolben entgegen der Kraft der Feder in den ersten Teilraum, so daß aus diesem das darin vorhandene Gemisch aus den beiden Flüssigkeiten durch das Druckventil verdrängt wird. Zugleich strömt die zweite Flüssigkeit aus dem zweiten Teilraum durch die Nut am Trennkolben in den ersten Teilraum nach, wobei diese Flüssigkeit gegebenenfalls ebenfalls noch aus dem Pumpenraum durch das Druckventil verdrängt wird. Wenn dann der Druck der zweiten Flüssigkeit im zweiten Teilraum sinkt, weil der *'umpenkolben nicht weiter fördert, verschiebt die Feder den Trennkolben in Richtung zum zweiten Teilraum. Dabei wird durch die erste öffnung und das erste Rückschlagventil erste Flüssigkeit in den ersten Teilraum gesaugt, während zugleich zweite Flüssigkeit aus dem zweiten Teilraum durch die Nut im Trennkolben in den ersten Teilraum nachströmt, solange sich der Trennkolben bewegt. Auf diese Weise gelangen sowohl die zweite Flüssigkeit als auch die erste Flüssigkeit in den ersten Teilraum, in dem sie sich mischen, bevor sie beim nächsten Förderhub des Pumpenkolbens ausgestoßen werden.

Vorteilhaft bei der gattungsgemäßen Einspritzpumpe !st, daß das Gemisch der beiden Flüssigkeiten, bei denen es sich beispielsweise um Dieselkraftstoff und Wasser oder Dieselkraftstoff und Alkohol handeln kann, erst in der Pumpenkammer und somit unmittelbar vor dem Einspritzen erzeugt wird, so daß sich die beiden Flüssigkeiten nicht mehr vor dem Einspritzen entmischen können. Nachteilig bei der gattungsgemäßen Einspritzpumpe ist jedoch, daß sie keine Mittel aufweist, die es ermöglichen, das Mischungsverhältnis der beiden Flüssigkeiten im Betrieb zu verändern. Allenfalls ändert sich das Mischungsverhältnis selbsttätig mit der vom Pumpenkolben dosierten Gemischmenge; eine willkürliche Beeinflussung ist jedoch nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Einspritzpumpe derart auszubilden, daß eine willkürliche Beeinflussung des Mischungsverhältnisses der beiden Flüssigkeiten im Betrieb durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Einspritzpumpe wird durch die erste Öffnung und das dieser zugeordnete Rückschlagventil eine dosierte Menge der ersten Flüssigkeit in den ersten Teilraum gedrückt, während der Pumpenkolben nicht fördert. Da sich der Trennkolben in Richtung zum zweiten Teilraum entgegen der Kraft der Feder verschieben kann, kann das Volumen des ersten Teilraumes zur Aufnahme der dosierten Menge der ersten Flüssigkeit vergrößert werden. Die in den ersten Teilraum einströmende erste Flüssigkeit mischt sich mit dem bereits im ersten Teilraum vorhandenen Gemisch. Wenn dann der Pumpenkolben fördert, wird der Trennkolben zunächst gegen seinen Anschlag geschoben, sofern der Trennkolben zuvor verschoben worden war. Dabei wird das Gemisch aus dem ersten Teilraum durch das Druckventil verdrängt Sobald der Druck im zweiten Teilraum den Druck im ersten Teilraum übersteigt, öffnet das zweite Rückschlagventil, so dall die zweite Flüssigkeit aus dem zweiten Teilraum in den ersten Teilraum nachströmt Am Ende des Förderhubes des Pumpenkolbens schließt das zweite Rückschlagventil. Während der Pumpenkolben zurückläuft wird der Trennkolben an seinem Anschlag gehalten. Es wird erneut eine dosierte Menge der ersten Flüssigkeit in den ersten Teüraum gedruckt

Das Mischungsverhältnis des Gemischs ist bestimmt durch die dosierte Menge der ersten Flüssigkeit, die durch die erste Öffnung in den ersten Teilraum gedrückt wird, und die Differenz zwischen dieser dosierten Menge sowie der vom Pumpenkolben dosierten Gemischmenge. Diese Differenz ist der Anteil der zweiten Flüssigkeit am Gemisch. Es ist somit erkennbar, daß dann, wenn beide Mengen gleich sind, d. h. die Differenz Null ist, das Gemisch ausschließlich aus der ersten Flüssigkeit besteht uid daß dann, wenn durch die erste Öffnung keine erste Flüssigkeit eingedrückt wird, das Gemisch ausschließlich aus der zweiten Flüssigkeit besteht und daß alle dazwischenliegenden Mischungsverhältnisse einstellbar sind. Die Gemischmenge ist dabei immer durch die vom Pumpenkolben geförderte Menge bestimmt, während der aus der ersinn Flüssigkeit bestehende Anteil des Gemischs immer durch die Menge bestimmt ist, die durch die erste Öffnung eingedrückt wird. Dies ermöglicht es beispielsweise, trotz Konstanthaltung der geförderter» Gemischmenge das Mischungsverhältnis zu ändern.

Durch die DE-AS 10 62 489 ist eine Einspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine bekannt, mit deren Hilfe zwei Flüssigkeiten zeitlich nacheinander von ein und demselben Pumpenkolben in den Pumpenraum gesaugt werden, wobei das Mischungsverhältnis durch die Geometrie des Pumpenkolbens vorgegeben ist. Sofern das Mischungsverhältnis der beiden Flüssigkeiten im Betrieb geändert werden soll, ist zusätzlich zwischen dem Pumpenkolben und seinem Gehäuse ein verstellbarer Schieber vorgesehen. Im Pumpenraum ist ein Trennkolben vorgesehen, der den Pumpenraum in einen ersten und einen zweiten Teilraum unterteilt, wobei im Trennkolben ein in Richtung zum ersten Teilraum öffnendes Rückschlagventil vorgesehen ist und am Trennkolben eine Feder angreift, die diesen in Richtung zum ersten Teilraum belastet. Dieser Trennkolben der bekannten Einspritzpumpe hat jedoch lediglich die Aufgabe, im Pumpenraum die beiden Flüssigkeiten voneinander getrennt zu halten, darrt sich diese einerseits nicht mischen, andererseits aber zeitlich nacneinander eingespritzt werden können.

Aus der GB-PS 6 15 724 ist eine Einspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine bekannt die ein Gemisch aus zwei Flüssigkeiten in eine Einspritzleitung fördert, wobei eine selbsttätige Änderung des Mischungsverhältnisses der beiden Flüssigkeiten in Abhängigkeit von der Last durch Drehen des Pumpenkolbens und der an ihm ausgebildeten Steuerkante erfolgt Die beiden Flüssigkeiten werden vom Pumpenkolben in den Pumpenraum eingesaugt. Ein Trennkolben ist nicht vorgesehen. Eine willkürliche Änderung des Mischungsverhältnisses ist nicht möglich.

In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die öffnung bzw. die Öffnungen, durch die die beiden Flüssigkeiten in den ersten Teilraum einströmen, als Drosseleinrichtungen ausgebildet sind, die der neu eintretenden Flüssigkeit bereits im ersten Teilraum vorhandenes Geirr'-.ch zumischen. Dadurch wird die Vermischung der beider Flüssigkeiten im ersten Teilraum intensiviert, so daß auch schlecht oder nicht ineinander lösliche Flüssigkeiten eine Emulsion mit feiner Verteilung bilden.

Au--!ührungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der Einspritzpumpe:

F i g. 2 eine F i g. 1 entsprechende Darstellung einer Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 1; und

F i g. 3 ausschnittsweise eine zweite Ausführungsform der Erfindung.

Die Einspritzpumpe gemäß Fig. 1 umfaßt einen Pumpenkolben 1, mittels dessen ein Gemisch über ein Druckventil 2 in eine Einspritzleitung 3 gefördert wird.

Der Pumpenraum zwischen dem Pumpenkolben 1 und dem Druckventil 2 ist durch einen Trennkcjben 4 in einen oberen, ersten Teilraum 5 und einen unteren, zweiten Teilraum 6 unterteilt Im Trennkolben 4 ist ein in Förderrichtung öffnendes Rückschlagventil 7 angeordnet, durch das Flüssigkeit vom zweiten Teilraum 6 in einen Trennkolbenraum 8 gelangen kann. Aus dem Trennkolbenraum 8 gelangt die Flüssigkeit durch eine drosselnde Abströmöffnung 9 in den ersten Teüraum 5. Der Trennkolben wird von einer Feder 10 gegen einen Anschlag 11 gedrückt und kann durch eine Druckdifferenz zwischen dem oberen und dem unteren Teilraum gegen die Kraft dei Feder 10 vom Anschlag 11 weg nach unten bewegt werden. In den ersten Teilraum 5 kann eine erste Flüssigkeit durch eine drosselnde, erste öffnung 12 gelangen, nachdem diese in einer Druckleitung i:4 zugeführte Flüssigkeit ein Rückschlagventil 13 passiert hat.

In der Phase zwischen zwei Förderhüb\;n des Fumpenkolbens 1 wird eine dosierte Menge der ersten Flüssigkeit durch die Druckleitung 14, das erste Rückschlagventil 13 und die drosselnde erste öffnung 12 in den oberen Teilraum 5 gedrückt, wo sich diese erste Flüssigkeit mit dem im oberen Teilraum befindlichen Gemisch vermischt Da zu diesem Zeitpunkt zunächst das Druckventil 2 und das zweite Rückschlagventil 7 im Trennko!- ben 4 geschlossen sind, verbleibt die durch die erste öffnung 12 zuges'xömte erste Flüssigkeit zunächst im oberen Teilraum 5. Wenn dabei in diesem der Druck ansteigt, weicht der Trennkolben 4 nach unten aus. Zur Einspritzung des Gemischs durch die Einspritzleitung 3 führt der Pumpenkolben 1 eine Hubbewegung aus. Durch diese wird eine dosierte Menge der durch eine

zweite öffnung 15 in den unteren Teilraum 6 eingebrachten zweiten Flüssigkeit verdrängt, wobei diese zweite Flüssigkeit durch den Trennkolben hindurch in den oberen Teilraum 5 gelangen kann, aus dem das dort befindliche Gemisch über das Druckventil 2 in die Einspritzleitung 3 gefördert wird. Im oberen Teilraum 5 vermischt sich die zweite Flüssigkeit mit dem bereits in diesem vorhandenen Gemisch, so daß ein homogenes oder ein quasi homogenes Gemisch der beiden Flüssigkeiten zur Einspritzung gelangt. Im unteren Teilraum 6 befindet sich immer nur unvermischte zweite Flüssigkeit, wogegen sich im oberen Teilraum 5 stets ein Gemisch der beiden Flüssigkeiten befindet.

Zur Einspritzung gelangt pro Arbeitsspiel stets das vom Pumpenkolben 1 verdrängte Flüssigkeitsvolumen, und zwar als Gemisch aus beiden Flüssigkeiten. Wenn pro Arbeitsspiel in den oberen Teilraum 5 ein Volumen V'i der ersten Flüssigkeit durch die öffnung 12 eingespeist wird und vom Pumpenkolben 1 ein Volumen V₂ verdrängt wird, so gelangt das Volumen V₂ zur Einspritzung. Dieses enthält V\ Volumenteile der ersten Flüssigkeit und (V₂- V₁) Volumenteile der zweiten Flüssigkeit. Wenn gilt V₁ = V₂. so wird nur die erste Flüssigkeit eingespritzt.

Fig. 2 zeigt eine Abwandlung der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, wobei bei der Abwandlung gemäß Fig. 2 im Bereich der ersten Öffnung 12 und der Abströmöffnung 9 speziell ausgebildete Drosseleinrichtungen vorgesehen sind, um die Vermischung der durch sie eintretenden Flüssigkeiten mit dem bereits im oberen Teilraum 5 vorhandenen Gemisch zu fördern. Diese Drosseleinrichtungen umfassen jeweils außer der Abströmöffnung 9 bzw. der ersten öffnung 12 Verbindungskanäle 16 zwischen dem jeweils engsten Strömungsquerschnitt der Abströmöffnung 9 bzw. der erctört QffriMnrr 12 einerSSUJ- "fid Ö^H"¹ ob^pri:'ⁿ T"pilraiim ί andererseits. Nach dem Ejektorprinzip wird durch diese Verbindungskanäle 16 Gemisch aus dem oberen Teilraum 5 in die durch die Abströmöffnung 9 bzw. die erste Öffnung 12 einströmende Flüssigkeit gesaugt und schon während des Eintritts in den ersten Teilraum 5 mit diesem Gemisch vermischt.

Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, wobei im folgenden lediglich die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel erläutert werden. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel strömt die erste Flüssigkeit über das erste Rückschlagventil 13 nicht direkt in den oberen, ersten Teilraum 5 ein, sondern gelangt sie über eine im Trennkolben 4 ausgebildete Ringnut 17 und Verbindungsbohiungen 18 zunächst in den Trennkolbenraum 8. Aus diesem strömt sie sodann durch die im Trennkolber. 4 ausgebildete Abströmöffnung 9 in den oberen Teilraum 5 ab. Die Abströmöffnung 9 gehört wiederum zu einer speziell ausgebildeten Drosseleinrichtung, die zusätzlich nach dem Ejektorprinzip arbeitende Verbindungskanäle 16 aufweist, die in Verbindung mit dem oberen Teiiraurn 5 stehen. Durch die Ausbildung gemäß F i g. 3 ist die bei der Abwandlung gemäß F i g. 2 vorgesehen Drosseleinrichtung vermieden, die aus der ersten Öffnung 12 und den dieser zugeordneten Verbindungskanälen 16 besteht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einspritzpumpe für eine Brennkraftmaschine, die ein Gemisch aus zwei Flüssigkeiten erzeugt und in eine Einspritzleitung fördert, mit einem Pumpenraum, einem nur in Richtung zur Einspritzleitung öffnenden Druckventil zwischen dem Pumpenraum und der Einspritzleitung, einer in den Pumpenraum mündenden ersten Öffnung, durch die eine erste Flüssigkeit in den Pumpenraum strömen kann, einem stromauf der ersten öffnung angeordneten Rückschlagventil, das in Richtung zum Pumpenraum öffnet, einem Pumpenkolben, mittels dessen eine in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine dosierte Gemischmenge in die Einspritzleitung gefördert wird und der eine zweite Flüssigkeit in den Pumpenraum drückt, einem im Pumpenraam verschiebbar angeordneten Trennkolben, der den Pumpenraum in einen druckventiiseitigen, ersten Teilraum und einen pumpenkolbenseitigen, zweiten Teilraum unterteilt, und einer am Trennkolben angreifenden Feder, wobei der Trennkolben mit einer Durchlaßeinrichtung versehen ist, die eine Flüssigkeitsströmung zwischen den beiden Teilräumen ermöglicht, wobei die erste Flüssigkeit zwischen zwei Förderhüben des Pumpenkolbens in den ersten Teilraum einströmt und wobei die zweite Flüssigkeit vom Pumpenkolben in den zweiten Teilraum gedrijkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (to) geg~n den Trennkolben (4) in Richtung zum ersten Teilraum (5) drückt, daß ein Anschlag (11) die Verschiebung des Trennkolbens in Richtung des ersten Teilraumes begrenzt, daß die Durcii'aßeinrichtüng eine Flüssigkeitsströmung nur vom zweiten Teilraum (6) zum ersten Teilraum zuläßt und ein zweites Rückschlagventil (7) im Trennkolben sowie eine offene Abströmöffnung (9) stromab des zweiten Rückschlagventils aufweist und daß zwischen den zwei Förderhüben des Pumpenkolbens (1) durch die erste öffnung (12) die erste Flüssigkeit in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine und dem gewünschten Mengenverhältnis der beiden Flüssigkeiten dosiert eingedrückt wird.

2. Einspritzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmöffnung (9) in einer Drosseleinrichtung (9, 16) ausgebildet ist, die der durch die Abströmöffnung strömenden Flüssigkeit bereits im ersten Teilraum (5) vorhandenes Gemisch zumischt.

3. Einspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Trennkolben (4) zwischen dem zweiten Rückschlagventil (7) und der offenen Abströmöffnung (9) ein Trennkolbenraum (8) ausgebildet ist und daß die erste öffnung (12) über eine Ringnut (17) in diesen Trennkolbenraum mündet.

4. Einspritzpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der ersten öffnung (12) in den ersten Teilraum (5) eintretende Flüssigkeit durch eine Drosseleinrichtung (12, 16) einströmt, die der neu eintretenden Flüssigkeit bereits im ersten Teilraum (5) vorhandenes Gemisch zumischt.

5. Einspritzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierung der Gemischmenge durch Hubregelung oder Füllungs

regelung oder über Überströmregelung erfolgt.