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Brennstoffeinspritzvorrichtung mit geschlossener Düse für Verbrennungskraftmaschinen
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffeinspritzvorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen
mit Füllungsspeicherung des Brennstoffes, bei der im Pumpenzylinder ein Saug- und
ein Druckkanal vorgesehen sind und dem Förderkolben im Pumpenraum ein von einer
Feder belasteter, im Durchmesser kleinerer Speicherkolben gegenübersteht und bei
der der Druckkanal der Einspritzpumpe durch eine Druckleitung mit einer geschlossenen
Einspritzdüse verbunden ist. Bei solchen Einrichtungen mußte bis anhin die Speicherfeder
so bemessen sein, daß der Öffnungsdruck des Einspritzventils beim Freilegen des
Druckschlitzes überwunden wird. Das bedingte sehr starke Federn und Pumpenorgane.
Andererseits finden bei Leerlauf, also bei geringen Fördermengen, Aussetzer statt,
weil die Druckleitung eine gewisse Menge Brennstoff akkumuliert. Reicht die Leerlaufbrennstoffmenge
nicht aus, um in der Druckleitung die Druckdifferenz zwischen Öffnungs- und Schließdruck
des Einspritzventils zu erzeugen, so bleibt das Einspritzventil geschlossen und
öffnet sich erst beim nachfolgenden oder einem weiteren Förderhube des Brennstoffpumpenkolbens.
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Dieser Nachteil wird gemäß der Erfindung dadurch behoben, daß nach
erfolgter Einspritzung der Förderkolben den Druckkanal wieder schließt und seinen
Einwärtshub fortsetzt, bis nahe am inneren Totpunkt eine Entlastung des Pumpenraumes
erfolgt, so daß nachher beim Auswärtshub des Förderkolbens vom inneren Totpunkt
an bis zum Freilegen des Druckkanals im Pumpenraum ein Vakuum entsteht, welches
dann in der Druckleitung einen Druckabfall bewirkt, damit beim nächsten Einwärtshub
des Förderkolbens in der Druckleitung eine starke Druckwelle entsteht, welche das
Einspritzventil öffnet.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Einspritzvorrichtung
gemäß der Erfindung dargestellt. Es ist a der Pumpenzylinder mit dem vom Nocken
i mittels der Rolle DL angetriebenen Förderkolben b und dem von der Feder
q belasteten Speicherkolben c. d ist der Pumpenraum, dem der Brennstoff durch die
Leitung e zufließt. k ist der Druckkanal, der über die Leitung na zu dem im Verbrennungszylinder
n eingebauten Ventilgehäuse o des Einspritzventils p führt. Dieses Einspritzventil
ist durch eine Nadel unter dem Druck der Schließfeder y geschlossen. Der Förderkolben
b
hat eine ringförmige Eindrehung w, die durch den Kanal v mit dem Pumpenraum
d in Verbindung steht. Die Lage der Kanalmündungen f und k in der Zylinderwand und
diejenige der Stirnfläche und der Nut w des Förderkolbens ist so festgelegt, daß
sich bei der Ein- und Auswärtsbewegung des Kolbens b die folgende Wirkungsweise
ergibt.
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Im äußeren (in der Zeichnung unteren) Totpunkt des Förderkolbens b
steht der Pumpenraum d in direkter Verbindung mit dem Kanal f
und der
Saugleitung e, während der Druckkanal k durch den Kolben b geschlossen ist. Der
Ausweichkolben c ist durch die Feder'q auf seinen Sitzgedrückt und ragt in den Raum
d
hinein, welcher mit Brennstoff gefüllt ist. Bewegt sich nun der
Förderkolben b einwärts, so schließt er zunächst den Saugkanal f und verdrängt dann-
.den Brennstoff vor sich her, so daß der Ausweichkolben c um das entsprechende Volumen
zurückweidhen muß; infolge seines kleineren Durchmessers bewegt sich dieser schneller
als der Förderkolben b und entfernt sich dadurch von ihm. Durch diese Bewegung des
Ausweichkolbens wird die Feder q gespannt und der Brennstoff im Pumpenraum d unter
Druck gesetzt.
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Sobald die Nut w den Druckkanal k erreicht hat, wird der Brennstoff
des Pumpenraumes (mit Ausnahme desjenigen in den kleinen schädlichen Räumen) durch
die Bohrung v und die Nut w im Förderkolben, den Druckkanal k, die Druckleitung
m und das Einspritzventil P in den Verbrennungszylinder n gejagt. Dabei wird
der Ausweichkolben c von der Feder q bis auf den Förderkolben b gedrückt, der sich
immer noch einwärts bewegt. Nachdem der Druckkanal k wieder geschlossen ist, weicht
der Ausweichkolben c beim Vorschreiten des Förderkolbens neuerdings zurück. Nahe
am inneren Totpunkt gibt die Nut w des Förderkolbens die Verbindung des,
Pumpenraumes d mit der Saugleitung e frei. Der Ausweichkolben setzt sich weder auf
den Förderkolben, wobei 'er Brennstoff in die Saugleitung zurückdrückt. Der Förderkolben
b beginnt sich nun auswärts zu bewegen, und der Ausweichkolben folgt ihm unter dem
Druck der Feder q. Seine Stirnfläche hat keine besondere Bearbeitung, so daß die
Verbindung des Pumpenraumes d mit dem Kanal v im Förderkolben b für die in Frage
kommenden kleinen Brennstoffmengen nicht unterbrochen wird. Nachdem die Saugleitung
wieder abgesperrt ist, ergibt sich beim weiteren gemeinsamen Fortschreiten der beiden
Kolben b und c infolge ihres verschiedenen Durchmessers eine Volumenzunahme des
Pumpenraumes d, so daB sich in diesem ein Vakuum einstellt. Dieses Vakuum wird aus
der Druckleitung m ausgefüllt, während die Nut w dem Druckkanal k gegenübersteht.
Dadurch wird ein Druckabfall in der Druckleitung bewirkt. Nach dem Schluß des Druckkanals
wird nochmals ein Vakuum im Pumpenraum erzeugt, das sich noch verstärkt; sobald
der Ausweichkolben auf seinen Sitz gelangt ist und dem Förderkolben nicht mehr weiter
folgt, und das nach Öffnen des Saugkanals f dazu dient, den Pumpenraum wieder mit
Brennstoff zu füllen.
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Infolge des Druckabfalls in der Druckleitung m ist beim. folgenden
Einwärtshub im Zeitpunkt der Freigabe des Druckkanals der Druck im Pumpenraum höher-
als in der Druckleitung. Der Druckunterschied pflanzt sich in der Druckleitung in
einer Druckwelle vom Pumpenraum zum Einspritzventil fort. Dort setzt sich die kinetische
Energie der Druckwelle in potentielle Energie um und bewirkt eine Verdoppelung der
obigen Druckdifferenz. Diese doppelte Druckdifferenz muß nun etwas größer als der
Unterschied zwischen dem Öffnungs-und dem Schließdruck des Einspritzventils sein,
damit sich dieses öffnet. In einer Einrichtung, in der keine Entlastung des Pumpenraumes
im inneren Totpunkt stattfindet, ist der Schließdruck des Einspritzventils von beispielsweise
300 kg/cm2 auch in der Druckleitung beim Freilegen des Druckkanals vorhanden.
Für normale Ventilverhältnisse beträgt dann der Öffnungsdruck z. B. 38o kg/cm2.
Ist nun der Druck im Pumpenraum beim Freilegen des Druckkanals 340 kg/cm2, so ist
der Druckabfall zwischen Pumpenraum und Druckleitung 40 kg/cm2, der sich infolge
der plötzlichen Freigabe der Druckleitung beim Ventil auf 8o kg/em2 erhöht, so daß
in diesem Augenblick ein Druck von 38o kg/tm2 zuxri Öffnen des Ventils vorhanden
ist. Ist der Druck im Pumpenraum nur 33o Atm., so ist ein Druckabfall von 3o Atm.
zwischen Pumpenraum und Druckleitung vorhanden, d. h. nach der Freigabe des Druckkanals
sind am Ventil 6o -f- 300 =36o kg/cm2 verfügbar, welche zum Öffnen des Ventils nicht
mehr genügen. Findet bei der dargestellten Einrichtung dagegen in der Druckleitung
eine Drucksenkung von 20 kg/cm2 statt, so daß in derselben noch ein Druck von 28o
kg/em2 herrscht, so beträgt der Druckabfall beim Freilegen des Druckkanals zwischen
Pumpenraum und Druckleitung 5o kg/cm2. Am Ventil ist dann der Druck zoo -f- 28o
= 38o kg/ cm2, d. h. der Öffnungsdruck des Einspritzventils verfügbar. Es zeigt
dies, daß bei der dargestellten Einrichtung bei gleichem Öffnungsdruck des Einspritzventils
der Druck im Pumpenraum kleiner gehalten werden kann als in den bekannten Einrichtungen.
Wird dagegen der Druck im Pumpenraum gleich hoch gewählt wie bei diesen, so reicht
der überschüssige Druck dazu aus, das Ventil auch im Leerlauf bei jedem Förderhub
zu öffnen und so Aussetzer zu vermeiden.