DE899135C - Anordnung und Vorrichtung zur Kraftstoffeinspritzung in gemischverdichtende Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

• .Anordnung und Vorrichtung zur Kraftstoffeinspritzung in gemischverdichtende Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung und Vorrichtung zur Kraftstoffeinspritzung, insbesondere Benzineinspritzung, in gemischverdichtende, mehrzylindrige Brennkraftmaschinen, die auf dem in der Patentschrift 892 697 dargelegten Verfahren beruhen.
• Die bisher zur Kraftstoffeinspritzung benutzten Einspritzvorrichtungen erfordern umfangreiche Einrichtungen zur Einspritzung, Zerstäubung und Fördermengenregelung. Besondere Schwierigkeiten bei der Benzineinspritzung entstanden vor allen Dingen in der Schmierung der einzelnen Pumpenelemente (bei Kolbenpumpen) und in Störungen infolge der unvermeidlichen Dampfblasenbildung. Hierdurch und durch den erforderlichen mechanischen Antrieb der Pumpen werden solcheAnlagen sehr kostspielig und wenig betriebssicher.
• Die neue Einspritzanlage nach Patent 892 697, erweitert durch das Zusatzpatent 899 r35, vermeidet diese Nachteile. Sie besteht aus einer mit einem Einspritzventil ein organisches Bauteil bildenden Membraneinspritzpumpe. Für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine wird ein solches Pumpenaggregat benötigt. Zur Betätigung eines Pumpenelements wird der Verbrennungsdruck der Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine benutzt, und zwar derart, daß der Verbrennungsdruck eines Zylinders die Kraftstoffeinspritzung in einen anderen Zylinder bewirkt, wie in der Patentschrift 892697 »Einspritzverfahren für gemischverdichtende Brennkraftmaschinen « beschrieben. Die einzelnen Pumpenaggregate der Zylinder sind miteinander verbunden durch Druckleitungen, die den Druck jeweils zweier korrespondierender Zylinder übertragen, sowie durch die Kraftstoffzuführ:ungsleitungunddurch ein Betätigungsgestänge, das seinerseits mit der Drosselklappe des Luftansaugstutzensder Maschine gekuppelt ist.
• Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der neuen Erfindung.
• Das Einspritzaggregat besteht aus einer Ventilnadel V, welche mit einer Pump- und mit einer Druckmembran PNl, Dill' fest verbunden ist. Die Ventilnadel ist ihrer ganzen Länge nach hohl gebohrt. Diese Bohrung mündet einerseits in den Druckraum D der Einspritzpumpe und andererseits in mehrere Austrittsöffnungen A, die den Kraftstoff durch die Düsenmündung in den Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine treten lassen. Die Feder F1 drückt die Ventilnadel gegen ihren Sitz und verschließt so dieAustrittsöffnungen. Mittels des Flansches Fl greift die der Fördermengenregelung dienende Hubbegrenzung H an der Ventilnadel an. Die Fördermenge wird verändert durch Drehen des Nöckens N mittels des Betätigungsgestänges. Die Feder F2 drückt den Hebel H gegen diesen, Nocken. Im Druckraum D der Pumpe besitzt das obere Ende der Ventilnadel eine Führung Fda, in der sich das Pumpeneinlaßventil EV bewegt und dessen Druckfeder F3 so eingestellt ist, daß der Druck der Kraftstofförderpumpe des Motors in Ruhestellung der Ventilnadel den Widerstand des Pumpeneinlaßventils überwinden kann und der Druckraum der Pumpe stets mit Kraftstoff gefüllt ist.
• Wirkt nun der Verbrennungsdruck auf eine Seite der Druckmembran DM, so wird gegen den Druck der Feder F1 die Membran- und mit ihr die Ventilnadel in dem durch die Hubbegrenzung H gestattetenAusmaß angehoben. Das Pumpeneinlaßventil ETl schließt sich, und durch das Anheben der Ventilnadel werden deren Austrittsöffnungen A freigegeben. Der in der Bohrung derVentilnadel befindliche Kraftstoff spritzt durch die Düsenmündung in den Arbeitsraum der Maschine. Sowie die Druckspitze indem den Arbeitsdruck liefernden Zylinder überschritten ist, gehen die Druckmembran und mit ihr die Ventilnadel sowie die Purnpmembran und das Pumpeneinlaßventil wieder in die Ausgangsstellung zurück. In gemischverdichtenden Brennkraftmaschinen erfolgt die Einspritzung etwa zu Beginn des Ansaughubes, also gegen geringen Unterdruck. Der mittels der Membranpumpe erzeugte Druck genügt daher völlig zur Einspritzung. Die Gasmenge, welche bei X durch die Passung der Ventilnadel hindurchtritt, trägt noch zur Zerstäubung des aus den Öffnungen A tretenden Kraftstoffes bei. Die Druckhöhe des Kraftstoffes vor den Austrittsöffnungen hängt nur von der Größe dieser Öffnungen ab. Die geförderte Kraftstoffmenge wächst mit dem durch die Hubbegrenzung eingestellten Hub der Druckmembran. Bei größerer Fördermenge ist auch der Hub größer, also auch die Dauer der Freigabe der Austrittsöffnungen A. In derselben Zeiteinheit wird bei kleiner und großer Fördermenge immer nur die gleiche Menge Kraftstoff eingespritzt; daher bleibt dem Einspriltzdruck unabhängig von der Fördermenge immer konstant.
• Das Neuartige der Erfindung besteht vor allem darin, daß das Verschlußglied des Einspritzventils, die Ventilnadel, zusammen mit der Druckmembran schwingt und zugleich auch das Verbindungsglied zwischen der Pump- und der Druckmembran darstellt. Diese Ventilnadel bildet mit ihrer Bohrung auch den Kraftstoffweg vom Pumpendruckraum zur Düsenmündung. Der Pumpendruckraum besitzt kein eigentliches Auslaßdruckventil, sondern wird abgeschlossen durch den Sitz der Ventilnadel an der Düsenmündung. Das Einspritzventil der neuen Einspritzanordnung stellt so ein Mittelding zwischen offener und geschlossener Einspritzdüse dar. Die Düse ist in Ruhestellung geschlossen, wird aber nicht (wie sonst bei Düsen geschlossener Bauart) durch den Druck des Kraftstoffes auf eine öffnungsschulter angehoben, sondern öffnet sich mit Beginn der Einspritzung schon mit dem Hub der den Einspritzvorgang auslösenden Druckmembran. Während der Dauer der Einspritzung selbst wirkt die Düse durch die konstanten Ausflußbohrungen bei A wie eine offene Düse.
• Eine durch Kraftstoffdruck sich öffnende Düse geschlossener Bauart bietet den Vorteil, daß der Einspritzdruck nicht von der Fördermenge abhängt wie bei der offenen Düse, sondern eine geschlossene Düse liefert gegen einen bestimmten Federdruck immer einen konstanten Einspritzdruck und damit auch immer die gleiche Zerstäubung. Die geschlossene Düse hat aber den Nachteil, daß bei Vorhandensein von Dampfblasen in der Einspritzanlage nicht die volle von der Einspritzpumpe geförderte Kraftstoffmenge eingespritzt werden kann, sondern nur ein Bruchteil derselben. Diesen Nachteil vermindert die Düse offener Bauart, bietet dafür aber den Nachteil, daß sie leicht zum Nachtropfen neigt und schnell verkokt und verstopft. Die Einspritzvorrichtung nach der Erfindung verbindet die Vorteile beider Systeme und scheidet die Nachteile aus.
• Die Düse der neuen Einspritzvorrichtung ist während der Einspritzung zwangsweise offen, und da die Einspritzung in gemischverdichtende Brennkraftmaschinen nicht gegen Überdruck, sondern gegen einen leichten Unterdruck erfolgt, bilden Dampfblasen in der Einspritzanlage kein Hindernis mehr. Der Kraftstoff gelangt mit und ohne Dampfblasen in den Zylinder, und die Anlage bedarf keiner Entlüftung. Bei Einspritzung von leichtsiedenden Kraftstoffen ist immer, sogar unter hohen Drücken, an irgendeiner Stelle mit Dampfblasenbildung zu rechnen, und hier liegt auch der Grund für das Versagen der meisten Benzineinspritzanlagen. In der Behebung dieses Mangels liegt ein besonderer Vorteil der neuen Erfindung.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: z. Anordnung zur Kraftstoffeinspritzung in dieArbeitszylinder gemischverdichtender Brennkraftmaschinen nach dem in der Patentschrift 892 697 geschilderten Verfahren mitAusnutzung des wechselseitigen Verbrennungsdruckes der einzelnen Zylinder, gekennzeichnet dadurch, daß je eine durch den Verbrennungsdruck betätigte Membraneinspritzpumpe mit einem Einspritzventil zu einem geschlossenen Bauteil zusammengefaßt und auf jedem einzelnen Zylinder angebracht ist.
2. 2. Einspritzvorrichtung nach Anspruch i mit einer Druck- und einer Pumpmembran, gekennzeichnet dadurch, daß das Verschlußglied des Einspritzventils (Ventilnadel) zugleich das Verbindungsglied zwischen der Druck- und der Pumpmembran ist und daß dieses Verschlußglied mit beiden Membranen zusammen schwingt.
3. 3. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Ventilnadel hohl gebohrt und mit AwstriesÖffnungen versehen ist und daß diese Ventilnadel zugleich die Verbindungsleitung zwischen dem Druckraum der Pumpe und. der Düsenmündung bildet.
4. 4. Einspritzvorrichtung nach Ansprüchen 2 und 3 mit Fördermengenregelung durch Hubbegrenzung, gekennzeichnet dadurch, daß die Hubbegrenzung der Einspritizpumpe an deren Verschlußglied des Einspritzventils angreft.
5. 5. Einspritzvorrichtung nach Ansprüchen 2 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß durch die Hubbegrenzung der Einspritzpumpe zugleich auch der Öffnungshub des Verschlußgliedes des Einspritzventils gesteuert wird.
6. 6. Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß durch die Hubbegrenzung sowohl die Fördermenge als auch die Zeitdauer eines Förderhubes und zugleich auch die Zeitdauer der Öffnung des Einspritzventils zwangsläufig gesteuert wird, derart, daß die Zeitdauer eines Einspritzvorganges abhängig ist von der Fördermenge und daß der Druckhub der Pumpe mit der Schließung des Pumpeneinlaßventils und der Öffnung des Einspritzventils zeitlich genau zusammenfällt.
7. 7. Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Einspritzpumpe kein Auslaßdruckventil besitzt, sondern daß die Druckhöhe des Kraftstoffes im Druckraum der Pumpe bei jeder Fördermenge gleich ist und nur bestimmt wird durch die Größe derAusflußbohrungen am Sitz der-Düsennadel.