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Brennstoffpumpe Die Leistung bzw. der mittlere effektive Druck beim
kompressorlosen Dieselmotor ist zum großen Teil von einer guten Gemischbildung des
Brennstoffes mit der verdichteten Verbrennungsluft abhängig. Die Lösung dieser Aufgabe
ist in einer besseren Beherrschung der Einspritzung und Zerstäubung des Brennstoffes
zu suchen. Es ist der Fall denkbar, daß der aus der Düse austretende Brennstoffstrahl
den Weg durch den Verbrennungsraum nicht rechtzeitig zurücklegen kann. Dann ist
die Gemischbildung notwendig mangelhaft. Außerdem muß der Wärmeübergang der heißen,
im Verbrennungsraum vorverdichteten Luft an den eingespritzten Brennstoff möglichst
schnell stattfinden. Dieser Wärmeübergang vollzieht sich um so rascher, mit je höherer
Geschwindigkeit man den Brennstoff einspritzt. Die Einspritzgeschwindigkeit muß
zudem bei vorkommenden Tourenschwankungen möglichst gleich groß bleiben.
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Diese Forderungen suchte man zu erfüllen, indem man bei der mittels
Nocken angetriebenen Pumpe den eigentlichen Förderhub erst nach Zurücklegung eines
Leerweges, nachdem der Kolben eine gewisse Geschwindigkeit erreicht hat, einschaltete.
Diese Anordnung hat aber den Nachteil, daß die Einspritzgeschwindigkeit von der
Tourenzahl des Motors abhängig ist und wesentlich dadurch beschränkt ist, daß die
Neigung des Nockens durch konstruktive Rücksichten begrenzt wird.
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Vorliegende Erfindung löst diese Aufgaben, indem bei einer von verdichteter
Luft oder sonstigem expansionsfähigem Stoff angetriebener Brennstoffpumpe vor dem
eigentlichen Druckhub ein Leerweg, bei welchem die Gewichtsteile des Pumpenplungers
beschleunigt werden, vorgesehen ist. Beim Beginn der Brennstoffeinspritzung besitzt
der Pumpenplunger eine große Geschwindigkeit, die bei gleichen Raummaßen ein Vielfaches
derjenigen der Nockenpumpe erreicht und bei allen Tourenzahlen des Motors ungefähr
gleich groß bleibt. Die ersten Teile des Brennstoffstrahles werden daher mit großer
Energie in kürzester Zeit weit in den Verbrennungsraum hineingeschleudert. Bei der
vorhandenen großen Einspritzgeschwindigkeit kann eine offene Düse mit verhältnismäßig
großem Querschnitt, also auch mehreren Düsenöffnungen mit verschiedenen Strahlrichtungen
verwendet werden. Damit wird bei guter Zerstäubung eine gute Verteilung des Brennstoffes
erreicht, was den Wärmeübergang wesentlich begünstigt. Bei dieser Strahlzerstäubung
sind Hilfsmittel, wie z. B. Vorkammern, welche durch die Zerklüftung des Verbrennungsraumes
den Verlauf der Verbrennung ungünstig beeinflussen, überflüssig.
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In Fig. i und 2 ist die Erfindung beispielsweise dargestellt. Die
Betätigung des Luftzylinders i durch verdichtete Luft, die vom Kompressorkolben
2 erzeugt wird, ebenso die Steuerung des Luftübertrittes vom Kompressor in den Luftzylinder
mittels Ventile wie in Fig. i oder mittels Schlitze wie in Fig. 2, kann als bekannt
vorausgesetzt werden. Der
Pumpenplunger 3 ist vierdrehbar mittels
der Platte q. mit dem Luftkolben i verbunden. Die Feder 5 drückt letzteren auf den
Sitz 6 bzw. 7. Kurz vor dem oberen Totpunkt wird das Ventil 8 vom Kolben aufgestoßen
bzw. der Schlitz 9 mit dem Schlitz io verbunden, und die von dem Kompressor verdichtete
Luft wirkt plötzlich auf den Luftkolben i und drückt ihn nach oben. Der Pumpendruckraum
ii ist durch den Saugschlitz 12 mit dem Brennstoffraum 13 verbunden. Solange die
Oberkante des Pumpenplungers i die Oberkante des Saugschlitzes 12 nicht passiert
hat, wird kein Brennstoff gefördert. Diese Strecke d wird als Leerweg bezeichnet.
Es wirken dabei außer den Widerständen, verursacht durch die Reibung, und der Feder
keinerlei Drücke auf den Ptunpenplunger. Die ganze Arbeit, die durch die Kompression
der Luft geleistet würde, wird nun zuerst zur Beschleunigung der Pumpenplungerteile
verwendet. Erst wenn der Plunger den Saugschlitz passiert hat, beginnt der Förderhub
bzw. die Brennstoffeinspritzung durch die Düse. In Fig. 3 bis 5 ist der Vorgang
in Diagrammen dargestellt.
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Fig. 3 zeigt das Arbeitsdiagramm des Luftverdichters durch die Kompressionskurve
des Diagramms A bzw. die Expansionskurve des Diagramms B, die durch den Auftrieb
des Luftkolbens i entsteht.
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Der mittlere Druck des Diagramms <-1 wird mit pi bezeichnet, derjenige
des Diagrarrnls B mit Pe. Pi-pe zeigen die Verluste, welche durch Reibung und Drosselung
der Luft entstehen.
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.Nach der Expansionskurve, also Hergang des Kolbens :2 wird der Kolben
z durch die Feder 5 auf den Sitz gedrückt, wobei ein geringer Überdruck in den beiden
Luftzylindern entsteht. Die Größe desselben ist im Diagramm erkenntlich.
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Aus dem Diagramm Bist die Arbeit P # s zu errechnen, wobei P - (Kolbenfläche
-[- pe-) Federdruck, s _-_ dem Lcerwe; des Pumpenplungers ist. Dann ist
In Fig.4 und 5 sind die: Geschwindigkeitskurven dargestellt. Während des Leerweges
d wird der Pumpenplunger beschleunigt und erreicht die Geschwindigkeit v m;, In
diesem Moment beginnt die Brennstoffeinspritzung und bremst die beschleunigten Gewichtsteile
des Pumpenplungers ab, wobei sich die Geschwindigkeit verzögert. Die Größe der Verzögerung
bzw. die Einspritzzeit ist in der Hauptsache vom Düsenquerschnitt f abhängig. Eine
enge Düse wird die Verzögerung begünstigen.
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Fig. q. zeigt die Geschwindigkeitskurve bei einer weiten Düse, wobei
die Verzögerung mit einem großen f kleiner als bei Fig. 5 mit einer engen Düse ist.
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Die Fig. q.a und 5a zeigen die der Geschwindigkeit entsprechenden
Drücke in der Düse. Fig. q a zeigt den Druckverlauf einer weiten Düse, wobei P m"`
kleiner ist als bei einer engen Düse, wie Fig. 5a zeigt.
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Das Arbeitsdiagramm A (Fig. 3) weist bei den verschiedenen Tourenzahlen
nur ganz geringe Änderungen auf, die sich zwischen Werten p . vLZ :- p . v1#4 bewegen
können.
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Aus diesem Grunde sind die Einspritzgeschwindigkeiten bei verschiedenen
Tourenzahlen beinahe gleich groß und die Güte der Zerstäubung in praktischem Sinne
gleich gut.
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Die Regulierung der Brennstoffmenge kann auf verschiedene Art geschehen.
In den Fig. i und z ist eine bekannte Anordnung dargestellt. Der Pumpenplunger ist
mit Kanälen versehen. Diese verbinden den Druckraum mit dem Saugraum der Pumpe.
Durch Verdrehen des Pumpenplungers geschieht dies früher bzw. später, was eine kleinere
bz«,-. größere Füllung zur Folge hat.