DE1931118A1 - Einrichtung zur Zweistufen- oder Doppeleinspritzung fuer Dieselmotoren - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Zweistufen- oder Doppeleinspritzung für Dieselmotoren Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Zweistufen- oder Doppeleinspritzung für Dieselmotoren.
• 3ci derartigen Einrichtungen ist eine genaue Abstimmung des Einspritzverlaufes in zwei Abschnitte notwendig. Dadurch soll erreicht werden, das der Spitzenzünddruck iln 3rennraum bestimmte Grenzen nicht überschreitet und die Drucksteigerung im Brennraum verringert wird.
• Es sind bereits Einrichtungen bekannt, die dem Zwecke der Zweistufen- oder Doppeleinspritzung dienen. So verwendet man in einem Gehäuse einen Tandem-Pumpenstempel mit verschiedenen Stempeldurchmessern (Zümer, K. "Aus dem Entwicklungsprogramm der MAN-Viertaktmotoren" MAN-Dieselmotoren-Nachrichten Nr. 44, Juni 1968 und Luther, K. "Der MAN-Motor RV, VV 40/54; Entwicklung und Betriebsergebnisse" The Motor Ship Juli 1967, S.19-23).
• Diese beiden Stempel sind miteinander gekuppelt und haben beide Steuerkanten. Über getrennte Druckleitungen mit Rückschlagventilen erfolgen beide Einspritzphasen durch eine Einspritzdüse.
• Eine weitere Möglichkeit, die Zweistufeneinspritzung zu erreicen, ist die spezielle Ausbildung des ninspritznockens (DAS Nr. 1 042 962) für einen stufenförmigen Hubverlauf, wobei die Förderung über ein Pumpenelement und die Einspritzung über eine Einspritzdüse erfolgt.
• Andere Methoden der Stufeneinspritzung sind solche, bei denen elastische Antriebsteile den Effekt hervorrufen (Fainleib, B.N.
• "Die stufenweise Einspritzung - ein wirksames Mittel zur Erhöhung der Lebensdauer von Dieselmotoren" Avtomobil'naja promyslennost', Nr. 7/1965, S. (3-9). Uber eine elastische Kupplung oder einen nachgiebigen Stößel wird unter Nutzung des sich im Pumpenelement ausbildenden Kraftstoffdruckes eine Elastizitätscharakteristik proportionale Einspritzung hervorgerufen, die nach dem Überschreiten eines Grenzdruckes in die normale Einspritzung übergeht.
• Weitere bekannte Einrichtungen der Stufeneinspritzung verwenden zusätzliche Steuerkantes am Pumpenkolben oder Pumpezylinder oder an beiden Bauteilen gleichzeitig (Domanski, E. "Die Erforschung des Vielstoffverbrennungsablaufes in schnellaufenden Dieselmotoren" Die Schwerindustrie der Tschechoslowakei, 1/19(33, 5. 4-12), die eine Unterbrechung der Förderung und eine Stufung der Einspritzung hervorrufen0 Es kommt noch als weitere einfache Methode zum Erreichen einer gestuften Einspritzung die Steuerung des Düsenaustrittsquerschnitt durch die Düse hinzu (Österreichische Patentschrift Nr. 217 250).
• i'ür Motoren mit gerader Zylinderzahl ist noch eine Stufen einspritzmöglichkeit vorhanden, bei welcher der Einspritzpumpenkolben den Kraftstoff für die Haupteinspritzung eines Zylinders und den Kraftstoff fiir die Voreinspritzung eines anderen nylinders fördert und aufbereitet und die letztere Menge über eine Drossel der Einspritzdüse zuführt (DBT Nr. 40 536).
• Eine weitere Möglichkeit, die Zweistufen- oder Doppeleinspritzung zu erreichen, ist äene, einen von der vorhergehenden Einspritzung gefüllten Kraftstoffdruckspeicher mit Hilfe eines Steuerventiles so abzurufen, daß der gespeicherte Kraftstoff vor der Haupteinspritzung der Einspritzdüse zugeführt wird und ür eine Voreinspritzung verwendet werden kann. Die Steuerung des den Speicher abrufenden Ventils erfolgt durch den sich im Kraftstoffsystem durch die Förderung der Pumpe aufbauenden Druck. Der Speicher bestimmt durch seine Größe bzw. Volumenveränderlichkeit die Voreinspritzmenge (WP 46 c2/132 795).
• Es sind auch Einrichtungen bekannt, wo im Druckraum das Einspritzsystems zunächst durch den Kraftstoffdruck Ausweichkolben zur Herstellung einer Voreinspritzung bewegt werden (DEP Nr. 870 619 und DAS Nr. 1 275 827).
• Die vorgenannten Einrichtungen und Systeme haben alle den Nachteil, daß zur Herstellung der Stufeneinspritzung erhöhter konstruktiver Aufwand zu treiben ist, die Verwirklichung kostspielig ist oder an vorhandenen Systemen nicht mehr nachträglich eingesetzt werden kann und in der Einstellbarkeit zum Motor variationsarm oder schwierig zu beherrschen ist Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Einspritzsystem für Dieselmotoren die funktionellen Voraussetzungen zu schaffen, um die für die Verbrennung benötigte und einzuspritzende Kraftstroffmenge in seitlich gestufter oder unterteilter menge dem Brennraum des motors zu vermitteln und eine relativ einfache Einrichtung zu schaffen, die ohne erhebliche Änderungen der bisher verwendeten Einspritzsystemen für Einfacheinspritzung zugeordnet werden kann.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der normale Einspritzverlauf durch ein gesteuertes plötzliches kurzzeitiges Entlasten des Kraftstoffdruckes vor der Einspritzdüse unterbrochen und so in zwei Stufen aufgesteilt wird. Der Zeitpunkt der Unterbrechung ist bei einem bestimmten Kraftstoffdruck erreicht, bei dem ein Steuerventil eine Rückführleitung öffnet usa eine Kraftstoffmenge ill einen Speicher, der mit niedriger vorgespanntem Kraftstoff gefüllt ist, fließt. Nach Erreiche der Druckgleichheit im Speicher und Druckrohr vor der Düse kann der Druck im System wieder ansteigen und die zweite Einspritzphase erfolgen. Der Speicher kann auch mit dem Steuerventil kombiniert sein bzw. entfallen, wenn das Steuerventil das benötigte Volumen freigibt. Durch Rückschlagventile in der Rückführleitung wird ermöglicht, daß der Kraftstoff nur in rückwärtigem Sinne fließen kann. Durch geeignete Wahl der Abzweigstelle und Länge bzw. Längenabschnitte im Rückführleitungssystem kann mit Hilfe der Laufzeiten der Druckwellen der zeitliche Ablauf gesteuert werden, wobei das Steuerventil und der Speicher einstellbar gestaltet werden können, oder nach Abstimmung eine Fixierung erfahren.
• Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mit geringerem Auswand an Bauelementen an neuen und nachträglich auch bereits an bestehenden Einspritzsystemen der Effekt der Zweistufen- oder Doppeleinspritzung erreicht wird.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindun ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1: ein Einspritzsystem mit einer Rückführleitung, Steuerventil und Speicher, Fig. 2: ein Einspritzsystem ohne Speicher, Fig. 3: idealisierte Verläufe des kraftstoffdruckes in Düsennähe, @@ Hubes der Düsennadel des Einspritzventils-und der Einspritzung.
• Die Einspritzpumpe 1 fördert Kraftstoff in die Einspritzleitun 2 bis zum Öffnen des Einspritzventiles 3, wodurch die Einspritzung eingeleitet wird. Ein Steuerventil 6, welches in die Rückführleitung 4 geschaltet ist und von der Einspritzleitung 2 durch ein Rückschlagventil 5 getrennt ist, öffnet beim Erreichen seines Öffnungsdruckes.
• Es tritt ein Kraftstefffluß in den Speicher 8 ein, welcher sich so lange anfüllt, bis er einen Druck erreicht hat, der das Rückschlagventil 7 öffnet. Durch das plötzliche Abfließen von Kraftstoff aus der Einspritzleituni, fällt der Druck vor der Düse ab bis zum und unter den Schließdruck der Düse, so daß das Einspritzventil schließt.
• Da die Einspritzpumpe 1 weiter fördert, steigt der Druck vor der Düse und auch in der Rückführleitung 4 wieder an und das Einspritzventil 3 öffnet erneut Nach erreichen des Überströmens in der Einspritzpumpe 1 sinkt der Druck im System und auch im Speicher 8 über das Rückschlagventil 7. Das Rückschlagventil 7 verhindert den Kraftstofffluß aus der Einspritzleitung direkt in den Speicher, so da3 der darin befindliche Kraftstoff bis zum Öffnen des Steuerventiles 6 etwa den Standdruck in der Einspritzleitung 2 besitzt.
• In Big. 3 zeigt die Kurve p den Kraftstoffdruck in Düsennahe, wobei beim Druck b das Sinspritzventil 3 öffnet, beim Druck a das Steuerventil 6 öffnet und beim Druck c das Einspritzventil 3 wieder schließt.
• Die Kurve h zeigt den Hub der Düsennadel des Sinspritzventils 3 und die Kurve zu Q die Einspritzmenge.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. ) Einrichtung zur Zweistufen- oder Doppeleinspritzung für Dieselmotoren, dadurch gekennzeichnet, das eine Steuereinrichtung, bestehend aus Rückführleitung (4), Rückschlagventil (5) und Steuerventil (6), zur Unterbrechung der normalen Einspritzung zum Zwecke einer zweistufigen Einspritzung durch Fließen eines Teiles des vn einer Einspritzpumpe (1) geförderten Kraftsteffes bis zum Druckausgleich in einem von einer Einspritzleitung (2) durch ein Rückschlagventil (7) getrennten Speicher (8) vor dem Einspritzventil (3) angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (6) mit einer Einstellmöglichkeit des Öffnungsdruckes ausgestattet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dad der Speicher (8) und das Steuerventil (6) als Einheit ausgebildet sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längen der Rückführungsleitungsteile vor, nach oder zwischen dem Steuerventil (6) und dem Speicher (8) zur Abstimmung des zeitlichen Ablaufes der Druckentlastung in seiner Größe und seinem Zeitpunkt unterschiedlich lang ausgebildet sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Volumeneinstellung der Speicher (8) mit mechanisch gesteuerten Organen über ein federbelastetes Zusatzvolumen oder mit hydraulisch gesteuertem Zusatzvolumen versehen ist.

6. Einrichtung zur Zweistufen- oder Doppeleinspritzung für Dieselmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung, die mit abgestimmten Speichergrößen oder abgestimmten Rückführleitungslängen ausgestattet ist, vor dem Einspritzventil (3) angeordnet ist.

L e e r s e i t e