DE1046949B - Brennstoffeinspritzanlage mit Pumpe und gekuehltem Einspritzventil - Google Patents

Description

• Brennstoffeinspritzanlage mit Pumpe und gekühltem Einspritzventil Bei thermisch besonders hoch belasteten Motoren oder ungekühlten bzw. aufgeheizten Verbrennungsräumen bedürfen die Einspritzventile einer besonderen Kühlung, da sonst ein Verkoken der Düsenbohrungen und die Zerstörung des Nadelsitzes unvermeidlich ist.
• Das Kühlen der Brennstoffeinspritzventile mit Flüssigkeit ist an sich allgemein bekannt; man hat hierzu bereits im Gehäuse des Einspritzventils Kühlräume vorgesehen, die in einen besonderen Kühlflüssigkeitskreislauf eingeschaltet werden.
• Ferner ist es bekannt, durch das an der Nadelführung austretende Lecköl eine gewisse Kühlung zu erreichen. Da diese Leckölmenge jedoch für eine gute Kühlung in den meisten Fällen zu gering ist, hat man auch bereits vorgeschlagen, den von der Brennstoffeinspritzpumpe zu viel geförderten Brennstoff, den sogenannten Z;Tberströmbrennstoff, als zusätzliche Kühlflüssigkeitsmenge zur Kühlung der Nadelführung zu verwenden. Bei dieser vorgeschlagenen Ausführung wird dann der Rückstrom dieser Kühlflüssigkeit von dein Einspritzventil mittels einer besonderen Leitung direkt in den Brennstoffsammelbehälter geleitet. Bei dieser vorgeschlagenen Ausführung erfolgt aber keine Kühlung des Düsennadelventils und seines Sitzes :im Austritt des Kraftstoffes in den Verbrennungsraum.
• Zur Kühlung dieser Stelle ist es bekannt, durch eine besondere Pumpe und entsprechende Zu- und Ableitungen einen dauernden Brennstoff-Kühlstrom durch den Düsenvorraum, den Brennstoffsammelbehälter und die Leitungen aufrechtzuerhalten. Die Einspritzung erfolgt hierbei in der Weise, daß in diesem Kreisstrom vor der Düse ein Pumpenkolben angeordnet ist, der zur Einspritzung betätigt wird und dann den Druck im Düsenraum so weit erhöht, daß die Düsennadel abgehoben wird. Ein in der Rückleitung zum Sammelbehälter angeordnetes federbelastetes und bei Druckerhöhung sich selbsttätig schließendes Ventil sperrt bei Betätigung des Pumpenkolbens den Rückstrom, so daß sich die Druckerhöhung im Düsenvorraum voll auswirken kann. Nachdem der Druck durch die Einspritzung wieder abgefallen ist, öffnet sich dieses Ventil wieder selbsttätig und ermöglicht somit wieder den Kreisstrom. Derartige federbelastete Organe sind wegen der sehr leicht möglichen Verstopfungen oder sonstiger Druckunterschiede störanfällig; auch müssen bei normalen Verhältnissen Federspannung und Kolbenfläche sehr genau aufeinander abgestimmt sein.
• Man hat auch den Brennstoff in größerer Menge, als zur Einspritzung erforderlich, unmittelbar mittels der Einspritzpumpe in den Düsenraum des Ventils eingeführt und in der Rückleitung zum Sammelbehälter ein mit der Einspritzdüse zu einer Einheit vereinigtes, mechanisch regelbar gesteuertes Absperrorgan eingeschaltet. Dieses regelbar gesteuerte Absperrorgan erfordert jedoch einen besonderen Antrieb, der bei fertigen und bisher ohne Kühlung der Einspritzorgane laufenden Motoren nicht ohne weiteres zur Verfügung steht oder nur durch wesentlichen Umbau oder Anbau erreicht wird.
• Ein anderer Vorschlag geht dahin, den eigentlichen Druckkolben der Einspritzpumpe zusätzlich als Steuerorgan für die Rückleitung heranzuziehen. Bei dieser Ausführung wirkt sich aber nachteilig aus, daß der rückströmende und durch die Kühlung erwärmte Brennstoff beim Durchströmen des Gehäuses der Brennstoffpumpe seine Wärme an das Pumpengehäuse abgibt. Diese Wärmezuführung kann sich aber in der Brennstoffversorgung des Motors durch Blasenbildung nachteilig auswirken. Ein weiterer Nachteil dieser besonderen Ausbildung der Brennstoffpumpe ergibt sich dann, wenn man einen bisher ohne Kühlung der Einspritzdüse betriebenen Motor auf Kühlung umbauen will. Hierbei müssen dann nicht nur die eigentlichen Düsen ausgewechselt, sondern auch die Brennstoffpumpe gegen eine neue ausgetauscht werden.
• Die Erfindung geht ebenfalls von dem Gedanken aus, den in größerer Menge von der Einspritzpumpe dem Düsenarm des Ventils zugeführten Brennstoff als Kühlmittel zu verwenden. Hierbei soll aber einerseits der Nachteil vermieden werden, daß der Pumpenkolben direkt diese Funktion eines Steuerorgans übernimmt und somit die Pumpe erwärmt wird, als auch andererseits der Nachteil, den ein mechanisch gesteuertes Organ mit sich bringt, nämlich daß ein besonderer Antrieb erforderlich ist. Auch soll, wie es bei einem bereits zuvor erwähnten Vorschlag der Fall ist, das Steuerorgan nicht direkt durch den zur Einspritzung gelangenden Brennstoff betätigt werden, weil die geringste Unregelmäßigkeit in der Funktion des Steuerorgans einen unerwünschten Einfluß auf den Einspritzzeitpunkt haben kann. Gemäß der Erfindung wird somit bei einer Brennstoffeinspritzanlage mit Einspritzpumpe und gekühltem Einspritzventil, bei der Brennstoff in größerer Menge, als zur Einspritzung erforderlich, dem Düsenraum des Ventils zugeführt und die überschüssige Brennstoffmenge von dort durch ein im Einspritzventil angeordnetes, die Einspritzung durch Öffnen und Selllieren der Rückleitung steuerndes Absperrorgan uiarnittelbar in den Brennstoffbehälter wieder abgefiihrt wird, vorgeschlagen, das Absperrorgan als gegen l,ederlzraft hydraulisch betätigbaren Kolbensehieber auszubilden und eine übliche, mit Absteuerung der überschüssigen Fördermenge am Ende des Förderhubes mittels Schrägkantensteuerung des Pumpenkolbens arbeitende Einspritzpumpe zu verwenden, deren in der Pumpenzylinderlauffläche angeordnete Überströmöffnung über eine zusätzliche Druckleitung mit der Druckkammer des Kolbenschiebers derart verbunden ist, daß beim Überschleifen der zur Druckleitung führenden Überströmöffnung Druck aus dem Pumpenraum in die Kammer des Kolbenschiebers gegeben wird.
• Hierdurch wird es ermöglicht, daß der Düsenvorraum zur Kühlung durchspült und durch die Rückleitung des Brennstoffes direkt in den Brennstoffbehälter keine Wärme an die Kraftstoffpumpe abgegeben wird. Gleichzeitig wird es ermöglicht, einen bisher ohne Kühlung der Einspritzventile betriebenen Motor ohne großen Aufwand mit einer derartigen Kühlung zu versehen. Hierbei sind dann lediglich die eigentlichen Einspritzventile auszuwechseln und zusätzliche Leitungen anzulegen. Die Brennstoffpumpe hingegen braucht nicht gegen eine andere ausgewechselt zu werden. Auch ist kein zusätzlicher mechanischer Antrieb erforderlich. Die Steuerung des vorgesehenen Steuerschiebers erfolgt allein durch den Druck im Überströmkanal der Einspritzpumpe. Das Einspritzventil wird also mit einem Umschaltschieber ausgerüstet, um eine Trennung des Arbeitsbrennstoffes vom Kühlbrennstoff zu erreichen. Dieser Schieber wird hydraulisch durch den Rückströmdruck der Brennstoffpumpe gesteuert, indem eine Verbindungsleitung vom Rückströmraum zum Einspritzventil gelegt wird. Die Mengenregulierung des Arbeitsbrennstoffes geschieht in der üblichen Art durch Überschleifen der Rücklaufbohrung durch eine Schrägkante im Plunger der Brennstoffpumpe.
• In der Zeichnung ist ein Schema eines Ausführungsbeispiels der neuen Kühlung dargestellt. Im Pumpenzylinder 1 arbeitet der Plunger 2, der durch einen nicht gezeielineten Regler um seine Längsachse drehbar ist und dabei mit Hilfe des bekannten Schrägschlitzes 3 einen Teil der geförderten Brennstoffmenge in den Kanal 4 übertreten läßt.
• Die geförderte Brennstoffmenge geht durch die Leitung 5 und den Kanal 6 des Einspritzventtilgehäuses 7 zur Kammer 8, in welcher die Düsennadel 9 unter dem Druck der Feder 10 auf dem Ventilsitz 11 an der Düse 12 gedrückt wird. Von der Kammer 8 führt nun ein weiterer Kanal 13 zu einem Kolbenschieber 14, der in der gezeichneten Lage den Rücklauf des Brennstoffes sperrt. Wird der Brennstoff vom Plunger 2 her so stark unter Druck gesetzt, daß die Feder 10 zurückgedrückt wird, so erfolgt in bekannter Weise die Einspritzung.
• Wird nunmehr der Kolbenschieber 14 entgegen dem Druck der Feder 15 nach links gedrückt, so kann der Brennstoff durch den Ringraum 16 und die Bohrungen 17 und 18 in den Raum 19 übertreten und gelangt von dort in die Leitung 20 und in den Brennstofftank 21 zurück. Aus diesem kann er dann wieder durch Leitung 22 vom Plunger 2 angesaugt werden.
• Die Steuerung des Kolbenschiebers 14 erfolgt ebenfalls vom Plunger 2 aus, und zwar über die Leitung 4, welche mit der Kammer 25 in Verbindung steht. Wird bei einer entsprechenden Stellung des Plungers 2 Brennstoff in die Leitung 4 gefördert, so schiebt dieser den Kolbenschieber 14 nach links, wodurch die Leitung 13 mit dem Ringraum 16 in bereits beschriebener Weise verbunden wird, so daß der Rücklauf des Brennstoffes freigegeben wird.
• Führt der Plunger 2 seinen Förderhub aus, so wird zunächst der Druck in dem System 5, 6, 8 erhöht, bis der Brennstoff aus der Düse 12 austritt. Wenn dann der Schrägschlitz im weiteren Verlauf des Hubes des Plungers 2 über die Austrittskante der Leitung 4 schleift, erhält der Kolbenschieber 14 Druck und gibt die Rücklaufleitung 13, 16, 17, 18, 19 und 20 frei, wobei die Einspritzung unterbrochen wird.
• Je nach der Regelung am Plunger 2, das heißt je nach der Verdrehung dieses Plungers um seine Achse, erfolgt das Überschleifen des Schrägschlitzes 3 über die Mündung der Leitung 4 früher oder später, und entsprechend dieser Steuerung wird auch der Kolbenschieber 14 betätigt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Brennstoffeinspritzanlage mit Einspritzpumpe und gekühltem Einspritzventil, bei der Brennstoff in größerer Menge, als zur Einspritzung erforderlich, dem Düsenvorraum des Ventils zugeführt und die überschüssige Brennstoffmenge von dort durch ein im Einspritzventil angeordnetes, die Einspritzung durch Öffnen und Schließen der Rückleitung steuerndes Absperrorgan unmittelbar in den Brennstoffbehälter wieder abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan in an sich bekannter Weise als gegen Federkraft hydraulisch betätigbarer Kolbenschieber (14) ausgebildet ist und daß eine übliche, mit Absteuerung der überschüssigen Fördermenge am Ende des Förderhubes mittels Schrägkantensteuerung des Pumpenkolbens arbeitende Einspritzpumpe Verwendung findet, deren in der Pumpenzylinderlauffläche angeordnete Überströmöffnung über eine Steuerleitung (4) mit der Druckkammer (25) des Steuerkolbens (14) verbunden ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 485 864, 735 928; schweizerische Patentschriften Nr. 217 850, 237 848; französische Patentschrift Nr. 904186; britische Patentschriften Nr. 178 416, 441615, 492 211, 665 325.