DE2924128A1

DE2924128A1 - Einrichtung zur einspritzung von zuendkraftstoff einerseits und zuendunwilligem hauptkraftstoff andererseits fuer dieselmotoren

Info

Publication number: DE2924128A1
Application number: DE19792924128
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Dietrich; Richard Kinzel
Original assignee: Motoren Werke Mannheim AG
Current assignee: Caterpillar Energy Solutions GmbH
Priority date: 1979-06-15
Filing date: 1979-06-15
Publication date: 1980-12-18

Description

"Einrichtung zur Ein-spritzung von Zündkraftstoff einer
seits und zündunwilligem Hauptkraftstoff andererseits für Dieselmotoren" Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei konventionellen Dieselbrennverfahren sind die Forderungen nach geringen spezifischen Kraftstoffverbräuchen einerseits und niedrigen Schadstoffimmissionen andererseits gegenläufig. Der dieselmotorische Zweistoffbetrieb bietet die Möglichkeit, beide Forderungen gleichzeitig zu erfüllen. Ein weiterer Vorteil dieses Zweistoffbetriebes besteht darin, daß ein beträchtlicher Anteil des Dieselöls durch alternative Kraftstoffe, wie beispielsweise aus pflanzlichen Rohstoffen hergestellte Alkohole, insbesondere Äthanol, ersetzt werden können.
Alkohole zeichnen sich durch extrem niedrige Cetan-Zahlen aus. Dies bedeutet geringe Zündwilligkeit, wodurch diese Kraftstoffe ohne zusätzliche Maßnahmen in Dieselmotoren nicht zu verbrennen sind Die Ursache für diese Eigenschaft der Alkohole und insbesondere des Äthanols ist die mehr als dreimal so große Verdampfungswärme bei normalen Dieselkraftstoffen. Ferner liegt die Zündtemperatur von Äthanol erheblich höher als die von normalem Dieselkraftstoff.
Um bei Einsatz von Äthanol in Dieselmotoren Zündaussetzer zu vermeiden, sind schon verschiedene Maßnahmen zur Steigerung der Kompressionstemperaturen angewandt worden, nämlich Steigerung des Verdichtungsverhältnisses, Drosselung und Vorwärmung der Ansaugluft, Abgasrückführung und Heißkühlung. Wie Untersuchungen gezeigt haben, reicht jede Einzelmaßnahme der vorgenannten Art nicht aus, um Teillastbetrieb ohne Zündaussetzer zu gewährleisten. Zusätzliche Maßnahmen zur Kaltstarthilfe vorzusehen, ist steuerungstechnisch sehr aufwendig und für den Praxisbetrieb zu schwierig.
Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es bereits bekannt geworden, Äthanol über einen Vergaser oder eine Niederdruckeinspritzung der Ansaugluft beizugeben, also eine äußere Gemischbildung zwischen Äthanol und Luft vorzunehmen. Die Zündung erfolgt dann durch Hochdruckeinspritzung von herkömmlichem Dieselöl. Als nachteilig ist hierbei anzusehen, daß der Äthanolanteil nicht über 25 bis 40 % der gesamten Kraftstoffmenge gesteigert werden konnte, da sich eine klopfende Verbrernung einstellte.
Eine wesentliche Steigerung des Äthanolanteils wurde mit einem Zweistoffbetrieb erreicht, bei dem Alkohol einerseits und konventioneller Dieselkraftstoff als Zündkraftstoff mittels völlig voneinander getrennter Hochdruck-Einspritzsysteme in den Brennraum des Zylinders eingespritzt wurde. Dieser Verbesserung stand jedoch der Nachteil gegenüber, daß ein konventionaller Dieselmotor auf einen solchen Zweistoffbetrieb nicht umrüstbar ist, sondern zumindest einen neuen Zylinderkopf für die Unterbringung von zwei verschiedenen Einspritzdüsen benötigt. Außerdem wird ein neues Motorgehäuse mit einer Ausbildung zum Anflanschen von zwei unterschiedlichen Einspritzpumpen benötigt. Hinzu kommt, daß die Düsen für den Zündkraftstoff relativ leicht verkoken, weil nur relativ geringe Kraftstoffmengen durch diese Düsen jeweils eingespritzt werden, so daß Uberhitzungen die Verkokung einleiten.
Aus der DE-OS 15 76 478 ist ein Kraftstoff-Einspritzventil bekannt, mittels dessen eine zweistufige Einspritzung ein und desselben Dieselkraftstoff in den Brennraum eines Zylinder möglich ist. Mit Hilfe einer solchen Voreinspritzung sollen die Verbrennungsgeräusche bei Dieselmotoren herabgesetzt und außerdem eine möglichst rauchfreie Verbrennung erhalten werden. Der Öffnungsdruck für die Haupteinspritzung soll hierbei höher sein als der Öffnungsdruck für die Voreinspritzung um eine klare Trennung zwischen diesen beiden Einspritzvorgängen zu erhalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß eine Direkteinspritzung von Zündkraftstoff einerseits und Hauptkraftstoff andererseits in den Brennraum des Zylinders eines Dieselmotors ein Umbau des Motors grundsätzlich nicht notwendig ist.
Diese Aufgabvwird bei einer Einrichtung der gattungsgemäßen Art durch die Merkmale des Kennzeichnungsteiles des Patentanspruches 1 gelöst. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen braucht also nur die Düse selber mit ihrem Düsenhalter ausgewechselt zu werden, um eine entsprechende Umrüstung von Einstoffbetrieb auf Zweistoffbetrieb vorzunehmen. Für die Förderung des durch normalen Dieselkraftstoff gebildeten Zündkraftstoffes ist keine -Hochdruckeinspritzpumpe erforderlich; die Förderung erfolgt vielmehr durch eine ständig fördernde Niederdruckpumpe, die leicht in einen konventionellen Dieselmotor integriert werden kann. So kann beispielsweise die üblicherweise vorgesehene zur Hochdruckeinspritzpumpe führende Förderaumpe doppeltwirkend ausgebildet werden, wobei die eine Seite den Zündkraftstoff und die andere Seite den Hauptkraftstoff fördert. Ebenso kann aber auch leicht eine solche ständig fördernde Niederdruckpumpe am Motor untergebracht werden. Wie sich insbesondere aus Anspruch 3 ergibt, besteht ein wesentliches Merkmal der Erfindung darin, daß die aufeinanderfolgende Zuführung von Zündkraftstoff und Hauptkraftstoff durch eine Düse dadurch ermöglicht wird, daß eine Vorlagerung des Zündkraftstoffes vor den Hauptkraftstoff in der Düse vorgenommen wird. Hierbei kann noch eine teilweise Vermischung von Zündkraftstoff und Hauptkraftstoff unmittelbar vor der Einspritzung und zu Beginn der Einspritzung oder auch eine völlige Trennung der beiden Kraftstoffe in der Düse vorgenommen werden.
Zahlreiche vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine Einrichtung gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung, Fig. 2 bis 4 verschiedene Ausführungen von zwischen Hochdruckeinspritzpumpe und Düse angeordnetem Entlastungsventil, Fig. 5 eine Düsenausführung mit zwei hintereinander angeordneten Teil-Druckräumen für Zündkraftstoff und Hauptkraftstoff, Fig. 6 eine der Ausbildung nach Fig. 5 ähnliche Düse mit einem Ringspalt zwischen den Teil-Druckräumen, Fig. 7 einen Düsenhalter für eine Düse nach den Fig. 8 bis 11 in schematischer Darstellung, Fig. 8 eine zu einem Düsenhalter nach Fig. 7 passende Düse in Detaildarstellung, wobei der Teildruckraum für den Zündkraftstoff mit einem Voreinspritzkolben verbunden ist, Fig. 9 einen Schnitt durch Fig. 8 gemäß der Schnittlinie IX-IX, Fig. 10 eine alternative Ausgestaltung zu Fig. 8, Fig. 11 eine weitere Alternative zu Fig. 8 und Fig. 1o, Fig. 12 einen Düsenhalter für eine Düse nach Fig. 13 und Fig. 14 in schematischer Darstellung, Fig. 13 eine Düse zu einem Düsenhalter nach Fig. 12 in Detaildarstellung mit nach außen öffnendem Ventil in der Düsennadel, Fig. 14 eine Alternative zu Fig. 13 mit einem nach innen öffnenden Ventil in der Düsennadel und Fig. 15 eine Einrichtung gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung mit Maßnahmen bei Kaltstart und vor einem Langzeitstopp ausschließlich mit Zündkraftstoff zu fahren.
Wie aus der übersichtskizze nach Fig. 1 hervorgeht, weist eine Einrichtung zur Einspritzung eines Zündkraftstoffes und eines Hauptkraftstoffes eine normale Niederdruckpumpe 1 auf, die Zündkraftstoff, in der Regel also normalen Dieselkraftstoff, aus einem Tank 2 ansaugt und über eine Leitung 3 mit einem Druck im Bereich von 20 bis 50 bar zu einem Düsenhalter 4 fördert. Weiterhin weist die Einrichtung eine übliche nochdruckeinspritzpumpe 5 auf, die den Hauptkraftstoff, in der Regel also Äthanol, aus einem Tank 6 über eine Hochdruckleitung 7 zum Düsenhalter 4 fördert.
Eine üblicherweise zwischen der Hochdruckeinspritzpumpe 5 und dem Tank 6 vorgesehene Förderpumpe ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Das in Fig. 1 dargestellte Leitungssystem und der eine Düsenhalter 4 dienen nur für einen Zylinder eines Dieselmotors. Durch Hochdruckleitungsstücke 7a, 7b und 7c ist lediglich angedeutet, daß die Hochdruckeinspritzpumpe 5 zur Versorgung sämtlicher Zylinder eines Dieselmotors dient. Gleichermaßen dient auch die eine Niederdruckpumpe 1 zur Versorgung sämtlicher Zylinder. Von dem Düsenhalter 4 führt im übrigen eine Leckleitung 8 zum Tank 6 zurück.
Die grundsätzliche Wirkungsweise ist so, daß von der Niederdruckpumpe 1 eine bestimmte Menge des Zündkraftstoffes einer am Düsenhalter 4 angebrachten Zweistoff-Einspritz-Düse 9 geführt und in deren Druckraum 10 dem Hauptkraftstoff vorgelagert wird. Bei Betätigung der Hochdruckeinspritzpumpe 5 wird eine Düsennadel 11 durch den im Vergleich zum Druck der Niederdruckpumpe 1 erheblich höheren Druck der Einspritzpumpe 5 angehoben und die Düsenöffnung 12 zum nicht dargestellten Brennraum des Zylinders freigegeben. Aufgrund der Vorlagerung des Zündkraftstoffes vor dem Hauptkraftstoff wird zuerst der Zündkraftstoff durch die Düsenöffnung 12 in den Brennraum eingespritzt, wo er zuerst verdampft und auch zuerst zündet. Diese Verbrennung liefert bereits die Wärme und die Temperaturerhöhung, die notwendig sind, um den nachfolgend eingespritzten Hauptkraftstoff zu verdampfen und ohne Zündaussetzer zu verbrennen. Ein Rückschlagventil 13 verhindert bei Wirksamwerden des Drucks von der Einspritzpumpe 5 ein Verdrängen des Zündkraftstoff es durch die Leitung 3 zurück zur Niederdruckpumpe 1.
Da sich bei dieser Ausführungsform die Düse 9 von allgemein üblichen Düsen nur durch die zweite Zuführung für die Leitung 3 zum Druckraum 1o und das Rückschlagventil 13 unterscheidet, genügt insoweit die rein schematische Darstellung in Fig. 1 Die Verdrängung des Hauptkraftstoffes aus dem Druckraum 10 bei der Vorlagerung des Zündkraftstoffes läßt sich durch verschiedene Ausgestaltungen von Entlastungsventilen 14, 14a,14b realisieren, die am entsprechenden Ausgang der Einspritzpumpe 5, also am entsprechenden Eintritt in die Hochdruckleitung 7 angeordnet sind. Bei einer Ausgestaltung nach Fig. 2 ist in dem Entlastungsventil 14 ein Rückschlagventil 15 angeordnet, das bei einem Gegendruck von der Düse 9 her schließt. Dieses Rückschlagventil 15 wird von einem parallel angeordneten Druckventil 16 überbrückt, das erst bei einem bestimmten vorgegebenen Gegendruck von der Düse her öffnet. Bei der Ausgestaltung nach Fig. 3 ist im Entlastungsventil 14a ebenfalls wieder ein Rückschlagventil 15 vorgesehen, das von einer Drossel 17 überbrückt wird. Bei beiden Entlastungsventilen 14, 14a bestimmen der Vorlagerungsdruck, d. h. der Druck mit der der Zündkraftstoff von der Niederdruckpumpe 1 in den Druckraum 1o gefördert wird, der Rücklaufdruck des verdrängten Hauptkraftstoffes in der Leitung 7, die Drosselcharakteristik des Druckventils 16 bzw. der Drossel 17 und die Drehzahl des Motors, d. h. die jeweilige Periodendauer einer Vorlagerung bis zum Einsetzen des Druckes des Hauptkraftstoffes von der Einspritzpumpe 5 her, die Menge des vorgelagerten Zündkraftstoffes.
Bei dem Entlastungsventil 14b nach Fig. 4 ist nur das Rückschlagventil 15 vorgesehen. Mit dieser sogenannten Gleichraumentlastung ist auch der Fall ausführbar, daß der Druck auf der Hochdruckseite, also auf der von der Einspritzpumpe 5 her beeinflußten Seite bei geschlossener Düsennadel 11 auf einen Standdruck Null entlastet und anschließend durch die Vorlagerung des Zündkraftstoffes auf einen konstanten, dem Druck der Niederdruckpumpe 1 entsprechenden Wert angehoben wird. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, besonders kleine Mengen an Zündkraftstoff vorzulagern. Dessen Menge ist hierbei nur abhängig vom Vorlagerungsdruck, dem Elastizitätsmodul der Kraftstoffe und von dem Totvolumen zwischen Düse 9 und Entlastungsventil 14b, insbesondere also dem Totvolumen in der Düse 9, dem Düsenhalter 4 und der Hochdruckleitung 7.
Eine Vorlagerung des Zündkraftstoffes, in von der Drehzahl unabhängiger Menge, d. h. eine genaue vorgegebene Dosierbarkeit des Zündkraftstoffes kann in bekannter Weise mittels eines Magnetventils oder mittels eines magnetventilgesteuerten Zumeßkolbens erfolgen, was in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
In Fig. 5 ist eine Weiterbildung der in Fig. 1 nur schematisch dargestellten Düse 9 dargestellt. Außerdem sind hieraus Einzelheiten der Anordnung nach Fig. 1 ersichtlich. Die Düse 9 weist einen Düsenkörper 18 auf, in dem die Düsennadel 11 verschiebbar gelagert ist. Diese Düsennadel weist einen langgestreckten zylindrischen Abschnitt 19 größeren Durchmessers auf, der weitgehend dicht in einer entsprechenden Führungsbohrung 20 des Düsenkörpers 18 gleitet. Die Düsennadel ist auf ihrer dem Düsenhalter 4 zugewandten Seite von einer nicht dargestellten Ventilfeder belastet, die die Düsennadel 11 mit ihrem Ventilkörper 21 gegen einen der Düsenöffnung 12 benachbarten Ventilsitz 22 des Düsenkörpers drückt. Der Durchmesser des Ventilsitzes 22 ist erheblich kleiner als der Durchmesser des zylindrischen Abschnitts 19. Der Übergangsbereich 23 zwischen Ventilkörper 21 und zylindrischem Abschnitt 19 befindet sich in einem Druckraum 10', der aus einem ersten, der Düsenöffnung 12 benachbarten Teildruckraum 1o'a und einem diesem nachgeordneten Teildruckraum 1o'b gebildet ist.
Beide Teildruckräume lo'a und 1o'b sind miteinander durch einen überdeckungsabschnitt 24 verbunden.
In den der Düsenöffnung 12 benachbarten Teil-Druckraum 1o'a mündet ein mit der Leitung 3 verbundener Zündkraftstoff-Kanal 25 ein, in dem auch das Rückschlagventil 13 angeordnet ist, durch das ein Rückströmen des Zündkraftstoff es aus dem Teil-Druckraum 10'a zur Niederdruckpumpe 1 verhindert wird.
In den Teil-Druckraum 1o'b mündet ein Hauptkraftstoff-Kanal 26, der mit der Hochdruckleitung 7 verbunden ist. Die Ausgestaltung nach Fig. 6 unterscheidet sich von der nach Fig. 5 nur dadurch, daß zwischen den Teil-Druckräumen 1o'a und 1o'b ein Ringspalt 27 mit einer Spaltweite ( o,1 mm ausgebildet ist.
In sämtlichen bisher erläuterten Fällen wurde der Einfachheit halber der Begriff Düsenöffnung verwendet. Es kann sich hierbei - wie in Fig. 5 und 6 dargestellt - um Mehrlochdüsen handeln. Es kann sich aber auch um Zapfendüsen handeln.
Bei der Vor lagerung des Zündkraftstoffes wird dieser von der Niederdruckpumpe 1 in die Teil-Druckkammer lo'a gedrückt und verdrängt hierbei den auch in dieser Teil-Druckkammer 1o'a befindlichen Hauptkraftstoff durch den Überdeckungsabschnitt 24 bzw. den Ringspalt 27 in den Teil-Druckraum 1o'b, und zwar solange, bis von der Hochdruckeinspritzpumpe 5 her der im Hauptkraftstoff-Kanal 26 befindliche Hauptkraftstoff mit Hochdruck beaufschlagt wird.
Dieser Druck pflanzt sich durch den Zündkraftstoff-Kanal 25 bis zum Rückschlagventil 13 fort und schließt dieses.
Dann wird aufgrund des auf die Differenzfläche zwischen dem zylindrischen Abschnitt 19 einerseits und dem Ventilkörper 21 andererseits einwirkenden Hochdruck die Düsennadel 11 vom Ventilsitz 22 abgehoben. Anschließend wird zuerst der im Teil-Druckraum 1o'a befindliche Zündkraftstoff und anschließend der in den Teil-Druckraum 1o'b befindliche Hauptkraftstoff durch die Düsenöffnung 12 in den Brennraum gespritzt, wobei die Verbrennung so abläuft, wie es oben bereits geschildert wurde.
Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 7 bis 11 mündet einerseits wieder die von der Niederdruckpumpe 1 kommende Leitung 3 in einen Düsenhalter 4', von wo ein Zündkraftstoff-Kanal 25 mit einem hier nicht dargestellten Rückschlagventil 13 bis in einen Teil-Druckraum 10"a führt.
Im Düsenhalter 4' verzweigt sich die von der Hochdruckeinspritzpumpe 5 kommende Hochdruckleitung 7 zu einem Hauptkraftstoff-Kanal 26, der wiederum bis zu einer Teil-Druckkammer 1o"b führt, und einen Steuerdruck-Kanal 28.
In den Hauptkraftstoff-Kanal 26 ist hier ein Rückschlagventil 29 geschaltet, das zur Hochdruckleitung 7 hin schließt. Die Einzelheiten sind in den Fig. 8 bis 11 dargestellt. Aus Fig. 8 ist insbesondere ersichtlich, daß der Düsenkörper 18' mittels einer Uberwurfmutter 30 gegen den Düsenhalter 4' geschraubt ist, wobei zwischen Düsenkörper 18 und Düsenhalter 4' eine Zwischenplatte 31 angeordnet ist. Aus Fig. 8 ist auch ersichtlich, wie die Düsennadel 11 von einer Ventilfeder 32 über einen Ventilteller 33 mit seinem Ventilkörper 21 in den Ventilsitz 22 gedrückt wird.
Wie aus Fig. 9 hervorgeht, sind bei dieser Ausgestaltung die den Druckraum 1o" bildenden Teil-Druckräume lo"a und 1o"b in der Weise weitgehend voneinander getrennt, daß der Ventilkörper 21 und der Ubergangsbereich 23 zum zylindrischen Abschnitt 19 der Ventilnadel zusammen mit zwei im wesentlichen vertikalen, einander gegenüberliegenden Wandbereichen jeweils einen Spalt 34 bilden.
Im Düsenkörper 18' ist ein Voreinspritzzylinder 35 angeordnet, der mittels einer Voreinspritzbohrung 36 mit der Teil-Druckkammer 10"a verbunden ist. Dem Voreinspritzzylinder 35 ist ein in der Zwischenplatte 31 ausgebildeter Steuerzylinder 37 vorgeordnet, der wiederum auf seiner dem Voreinspritzzylinder 35 abgewandten Seite mit dem Steuerdruck-Kanal 28 verbunden ist. In den beiden Zylindern 35, 37 sind jeweils ein Voreinspritzkolben 38 und ein Steuerkolben 39 angeordnet, die durch ein Verbindungsstück 40 miteinander verbunden sind. Der Steuerzylinder 37 und entsprechend der Steuerkolben 39 haben einen größeren Durchmesser als der Voreinspritzzylinder 35 und der zugeordnete Voreinspritzkolben 38, so daß die beiden Kolben 38, 39 einen Differentialkolben bilden.
Bei dieser Aus:ührungsform wird der Zündkraftstoff über die Leitung 3 durch den Zündkraftstoff-Kanal 25 in den Teil-Druckraum 1o"a und durch die Voreinspritzbohrung 36 in den Voreinspritzzylinder 35 gedrückt und verschiebt hierbei den Differentialkolben 38, 39, 40 gegen eine Feder 41 in Richtung auf den Steuerdruck-Kanal 28. Durch das Rückschlagventil 29 wird verhindert, daß eine Vorlagerung des Zündkraftstoffes in den TeiEDruckraum 1o"b erfolgt; es wird also sichergestellt, daß nur die Menge an Zündkraftstoff vorgelagert wird, die dem Querschnitt und Hub des Voreinspritzkolbens 38 entspricht.
Wenn jetzt der Druck in der Hochdruckleitung 7 steigt, so baut sich zum einen in demSteuerzylinder 37, d. h. vor dem Steuerkolben 39 und gleichermaßen in der Teil-Druckkammer 1o"b ein entsprechender Druck auf. Andererseits wird dieser Druck im Voreinspritzzylinder 35 aufgrund des Differentialkolbeneffektes erheblich, beispielsweise auf das Dreifache, verstärkt. Dies hat zur Folge, daß bei einem Ansteigen des Drucks in der Hochdruckleitung 7 für den Hauptkraftstoff auf einen noch weit unter dem öffnungsdruck der Düsennadel 11 liegenden Druck im Druckraum 1o" bereits ein ein Abheben der Düsennadel 11 vom Ventilsitz 22 bewirkender Druck herrscht, so daß tatsächlich ein solches Abheben eintritt. Aufgrund des Drucks im Steuerdruck-Kanal 28 wird der Steuerkolben 39 im Steuerzylinder 37 derart verschoben, daß der Voreinspritzkolben 38 die im Voreinspritzzylinder 35 befindliche Menge an Zündkraftstoff ausdrückt, wodurch die gleiche Menge an Zündkraftstoff aus dem Teil-Druckraum 10"a durch die Düsenöffnung 12 in den Brennraum des Zylinders gespritzt wird.
Am Ende dieses Einspritzvorganges bricht der Druck in der Hochdruckleitung 7 kurzzeitig zusammen. Außerdem bricht der Druck in den Teil-Druckräumen 10"a und 1o"b zusammen, weil die Förderung durch den Voreinspritzkolben 38 beendet ist, so daß die Düsennadel 11 wieder auf den Ventilsitz 22 gedrückt wird. Wenn der Druck des Hauptkraftstoffes wieder zunimmt, und Öffnungsdruck der Düsennadel 11 von beispielsweise 150 bis 250 bar erreicht, bei dem die Düsennadel 11 wieder vom Ventilsitz 22 abhebt, wird der Hauptkraftstoff in den Brennraum eingespritzt. Durch die zuvor geschilderten Maßnahmen wird eine eindeutige zeitliche Trennung zwischen der Einspritzung des Zündkraftstoffes und des Hauptkraftstoffes erreicht.
Der freie Raum 42 zwischen dem Voreinspritzkolben 38 und dem Steuerkolben 39 ist über eine Leckbohrung 43 mit einem sich an die Führungsbohrung 20 anschließenden Leck-Kanal- 44 verbunden, der in die Leckleitung 8 einmündet.
Hierdurch lassen sich auch die Volumenänderungen des Freiraums 42 ausgleichen, die bei den Hin- und Herbewegungen von Voreinspritzkolben 38, Steuerkolben 39 und Verbindungsstück 40 auftreten.
Die Ausführungsform nach Fig. 1o unterscheidet sich von der nach den Fig. 8 und 9 dadurch, daß der Zündkraftstoff-Kanal 25' nicht in den Teil-Druckraum lo"a, sondern in den Voreinspritzzylinder 35 einmündet. Die Voreinspritzbohrung 36 ist mit einer Drosselstelle 45 versehen. Die Vor lagerung des Zündkraftstoffes erfolgt also unter den Voreinspritzkolben 38. Abweichend von den bisher beschriebenen Ausführungsformen ist die Düse als Zapfendüse ausgebildet, d. h. die Düsennadel 11' weist einen verhältnismäßig langen Spritzzapfen 46 auf. Wie bereits oben erwähnt, können solche Zapfendüsen selbstverständlich auch bei allen anderen bereits beschriebenen Ausführungsformen anstelle der dort vorgesehenen Mehrlochdüsenvorgesehen sein.
Im übrigen ist bei der Ausführungsform nach Fig. 1o der Wirkungsmechanismus der gleiche wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 8 und 9 mit dem Unterschied, daß die Drosselstelle 45 die Voreinspritzdauer verlängert.
Die Ausführungsform nach Fig. 11 unterscheidet sich wiederum von der nach Fig. 1o dadurch, daß der Zündkraftstoff-Kanal 25" in einen zwischen der Führungsbohrung 20 und der Düsennadel 11" durch eine Eindrehung in die Düsennadel 11" gebildeten Ringkanal 47 einmündet. Von hier aus führt eine Verbindungsbohrung 48 oberhalb der Drosselstelle 45 in die Voreinspritzbohrung 36, so daß die Vorlagerung des Zündkraftstoffes auf diesem Wege gleichzeitig zu einer Lecksperre für den Hauptkraftstoff aus dem Teil-Druckraum 1o"b führt. Da Alkohole zum einen geringe Schmiereigenschaften haben und zum anderen wegen ihres immer vorhandenen Wasseranteils korrodierend wirken,.wird durch diese Ausgestaltung erreicht, daß zum einen die Düsennadel 11" immer gut geschmiert ist und zum anderen Korrosion in der Führungsbohrung 20 und nachgeordneten Bereichen weitgehend unterbunden wird. Auch hier ist ansonsten der Wirkungsmechanismus der gleiche wie bei den Ausführungsformen nach Fig. 8 und 9 einerseits und Fig. 10 andererseits, d. h. auch hier erfolgt eine Zweistoffeinspritzung mit Zündstrahl-Voreinspritzung.
Bei der Ausgestaltung nach den Fig. 12 bis 14 unterscheidet sich der Düsenhalter 4" von dem Düsenhalter 4' nach Fig. 7 nur dadurch, daß in den Hauptkraftstoff-Kanal kein Rückschlagventil eingeschaltet ist. Alle übrigen Kanäle sind im übrigen prinzipiell gleich ausgestaltet, so daß sie auch mit den gleichen Bezugsziffern wie oben versehen sind.
Einzelheiten über den Aufbau der Düsen 9 ergeben sich für zwei verschiedene Ausführungsformen nach den Fig. 13 und 14. Bei der Ausführungsform nach Fig. 13 mündet wiederum derHauptkraftstoff-Kanal 26 in einen ungeteilten Druckraum 1o"'b für den Hauptkraftstoff. Der Zündkraftstoff-Kanal 25"' mündet unterhalb eines Voreinspritzkolbens 38' in einen Voreinspritzzylinder 35'. Auf der anderen Seite des Voreinspritzkolbens 38' mündet der Steuerdruck-Kanal 28 in den hier als Steuerzylinder 37' dienenden Teil des Zylinders. Vom Vorejnspritzzylinder 35' führt eine Voreinspritzbohrung 36' zu einem Ringkanal 49, der über eine Durchlaßbohrung 50 mit einer feinen Düsenbohrung 53 der hohl ausgebildeten Düsennadel 11"' verbunden ist.Zwischen der Durchlaßbohrung 50 und dieser Düsenbohrung 53 ist noch eine nach außen, also in Strömungsrichtung öffnende Düse 52 angeordnet.
Die den Spritzzapfen 46' durchsetzende feine Düsenbohrung 53 zündet in den Brennraum. Im übrigen ist - wie bereits angedeutet - die Düse als Zapfendüse ausgebildet.
Bei dieser Ausführungsform wird durch den Druck des von der Niederdruckpumpe 1 geförderten Zündkraftstoffes der Voreinspritzzylinder 35' unter gleichzeitiger entsprechender Verschiebung des Voreinspritzkolbens 38' in Kraftrichtung einer Feder 41a gefüllt. Die Düse 52 ist so eingestellt, daß sie bei dem relativ niedrigen Vorlagerungsdruck des Zündkraftstoffes noch nicht öffnet. Wenn jetzt der Druck des Hauptkraftstoffes von der Hochdruckleitung 7 her steigt und den öffnungsdruck der Düse 52 überwindet, dann öffnet diese Düse, so daß aufgrund der Verschiebung des Voreinspritzkolbens 38' durch die in den Steuerzylinder 37 einströmende Menge an Hauptkraftstoff die vorgelagerte Menge Zündkraftstoff durch den Innenraum 51 und die Düsenbohrung 53 der Düsennadel 11"' in den Brennraum eingespritzt wird. Wenn der Voreinspritzkolben 38' seine untere Endlage erreicht hat, schließt die Düse 52 wieder, d. h. die Voreinspritzung des Zündkraftstoffes ist abgeschlossen.
Wenn anschließend der Hauptkraftstoff den erforderlichen öffnungsdruck für die Düsennadel 11"' erreicht hat, hebt diese vomVentilsitz 22 ab, so daß der Hauptkraftstoff aus dem Druckraum 1o"' in den Brennraum eingespritzt wird.
Um zu verhindern, daß beim Einspritzen der vorgelagerten Zündkraftstoffmenge diese in den Zündkraftstoff-Kanal zurückströmt, ist dort - wie bei den früher beschriebenen Ausführungsbeispielen - -ein in Fig. 13 nicht erkennbares Rückschlagventil vorgesehen.
Der Raum zwischen dem Voreinspritzkolben 38' und dem nicht dargestellten Rückschlagventil dient bei der Ausführung nach Fig. 13 im wesentlichen als Druckraum lo"'a für den vorzulagernden Zündkraftstoff. Wie in Fig. 13 nur angedeutet ist, wird der Zündkraftstoff durch die Düsenbohrung 53 etwa mittig in den Brennraum eingespritzt, während der Hauptkraftstoff durch einen diesen mittigen Bereich umgebenden Bereich eingespritzt wird.
Die Alternative nach Fig. 14 ist nur schematisch dargestellt. Hierbei ist die Düsennadel 11"" wiederum hohl ausgebildet, wobei in dieser Düsennadel 11"" eine weitere innere Düsennadel 54 angeordnet ist, deren Ventilkörper 55 auf einem vor einer Düsenbohrung 56 in der Düsennadel 11"" angeordneten Ventilsitz 57 aufliegt. Die innere Düsennadel 54 weist einen den Ventilkörper 55 tragenden Abschnitt 58 und einen Abschnitt 59 größeren Durchmessers auf, der in einer entsprechenden Führungsbohrung 60 in der Düsennadel 11"" weitgehend abgedichtet verschiebbar geführt ist. Diese innere Düsennadel 54 ist über einen Ventiltellffl 61 mit einer Feder 62 belastet. Es ist wiederum ein Voreinspritzkolben 38' vorgesehen, auf dessen einer Seite der Steuerdruck-Kanal 28 in den Steuerzylinder 37' und auf dessen anderer Seite der Zündkraftstoff-Kanal 25"' in den Voreinspritzzylinder 35' mündet. Hier ist das in den Zündkraftstoff-Kanal 25"' eingeschaltete Rückschlagventil 13' dargestellt. Die Voreinspritzbohrung 36' mündet hier in einen Druckraum 10""a für den Zündkraftstoff ein, der über Durchlaßbohrungen 50' mit dem Innenraum 51' der Düsennadel 11"" verbunden ist, und zwar in dem Bereich des zylindrischen Abschnitts 58 mit geringerem Durchmesser.
Der Hauptkraftstoff-Kanal 26 mündet in einen im Düsenkörper 18"' ausgebildeten Druckraum to""b ein, der wiederum über einen die Düsennadel 11 ttlw umgebenden Ringkanal 63 zum Ventilsitz 22' führt, an den sich die Düsenöffnung 12' einer Mehrlochdüse anschließt. Der in der Führungsbohrung 20' geführte zylindrische Abschnitt 19' der Düsennadel 11'll ist mittels einer Ventilfeder 32' gegen die zugeordnete Unterseite des Ventiltellers 61 abgestützt, der wiederum über die Feder 62 abgestützt ist.
Durch den von der Niederdruckpumpe 1 kommenden Druck des Zünd-Kraftstoffes wird der Voreinspritzzylinder 35' unter entsprechender Verschidbung des Voreinspritzkolbens 38' gefüllt. Bei der Druckerhöhung des von der Hochdruckeinspritzpumpe 5 über die Hochdruck leitung 7 kommenden Hauptkraftstoffes wird bei Überschreiten des öffnungsdruckes der inneren Düsennadel 54 diese von ihrem Ventilsitz 57 abgehoben und der Zündkraftstoff aus dem Druckraum 10""a über die Durchlaßbohrungen 50', durch den Ringkanal 64 zwischen dem Abschnitt 58 der inneren Düsennadel 54 und der Düsennadel 11"" zu der Düsenbohrung 56 gedrückt und in die Düsenöffnung 12' der Mehrlochdüse gespritzt, von wo aus der Zündkraftstoff als Zündstrahl 65 in den Brennraum eintritt. Wenn der Voreinspritzkolben 38 am unteren Ende des Voreinspritzzylinders 35' angekommen ist, wird die innere Düsennadel 54 wieder auf ihren Ventilsitz 57 gedrückt, d. h. die Düsenbohrung 56 wird geschlossen.
Bei weiterem Ansteigen des Druckes des Hauptkraftstoffes öffnet bei Erreichen des öffnungsdruckes der Düsennadel 11"" diese durch Abheben von ihrem Ventilsitz 22', so daß der Hauptkraftstoff aus der Druckkammer 10""b über den Ringkanal 63 in die Düsenöffnungen 12" und 12' strömt und von hier aus in den Brennraum eingespritzt wird. Bei auf dem Ventilsitz 22' aufsitzender Düsennadel 11"" sind die Düsenöffnungen 12" abgedeckt.
Fig. 15 zeigt eine Möglichkeit, eine Einrichtung zum Einspritzen von zwei verschiedenen Kraftstoffen, wie sie vorstehend in mehreren Ausführungsformen beschrieben ist, so einzusetzen, daß bei einem Ivaltstart ausschließlich Zü.ndkraftstoff eingespritzt wird, daß bei einem Langzeitstop die gesamtePinrichtung ausschließlich mit korrosionsschützendem Zündkraftstoff gefüllt ist und daß der zugeordnete Motor nur mit einem geeigneten Kraftstoff betrieben wird. Hierzu ist in die Versorgungsleitung 66 für die Einspritzpumpe 5 ein Magnetentil 67 geschaltet, das zwei Eingänge 68, 69 aufweist, von denen der eine Eingang 68 mit dem Tank 2 für den Zündkraftstoff und der andere Eingang 69 mit dem Tank 6 für den Hauptkraftstoff über entsprechende Leitungen verbunden ist. Die den Eingängen 68, 69 jeweils zugeordneten Ausgänge 7°r 71 des Magnetventils 67 sind auf die Versorgungsleitung 66 zusammengeführt.
Im Kühlwasserkreislauf 72 des Motors ist ein Temperaturschalter 73 vorgesehen, der bei einer Temperatur des Kühlwassers unterhalb der Betriebstemperatur geschlossen ist, so daß die Magnetspule 74 des Magnetventils 67 über eine Stromquelle 75 erregt wird, wodurch der Stellkolben 76 des Magnetventils 67 in die in Fig. 15 nicht dargestellte Stellung kommt, in der der Eingang 69 für den Hauptkraftstoff gesperrt und der Eingang 68 für den Zündkraftstoff geöffnet ist, so daß die Einspritzpumpe 5 ausschließlich mit Zündkraftstoff versorgt wird. Bei Erreichen der Betriebstemperatur öffnet der Temperaturschalter, wodurch durch Entregung der Magnetspule 74 der Stellkolben 76 in die in der Zeichnung dargestellte Stellung kommt, in der der Eingang 68 für den Zündkraftstoff geschlossen und der Eingang 69 des Magnetventils 67für den Hauptkraftstoff geöffnet ist, so daß von jetzt ab die Einspritzpumpe 5 ausschließlich mit Hauptkraftstoff versorgt ist.
Wenn der Motor kurzzeitig gestoppt werden soll, wird der in üblicher Weise an der Einspritzpumpe 5 angebrlchte Stopphebel 77 entsprechend der BetätigungL'richtung 78 in die Stoppstellung gebracht, wodurch die Itrderung dar Einspritzpumpe 5 auf Null geht. Das Wiedeanfahren erfolgt im Zweistoffbetrieb, weil der Stellkolben 7G des Ma§netventils 67 sich noch in der in der Zeichnung argc.stel7;eza Stellung befindet, da ja die Kühlwassert@@@eratur noch in etwa der Betriebstemperatur entspricht.
Um für einen Langzeitstop die Einspritzpumpe 5, die Hochdruckleitungen 7, 7a, 7b, 7c und die Düsenhalter 4, 4' bzw. 4" und die zugeordneten Düsen mit dem korrosionshemmenden Zündkraftstoff und nicht mit dem hochkorrosiven Hauptkraftstoff zu füllen, wird unmittelbar vor dem Anhalten der Maschine ausschließlich auf Betrieb mit Zündkraftstoff umgeschaltet. Hierzu ist an der Einspritzpumpe 5 zusätzlich zum Stopphebel 77 ein Abstellhebel 79 vorgesehen, der vor Beginn des Langzeitstopps aus der in der Zeichnung dargestellten Stellung entgegen der Betätigungsrichtung 78 des Stopphebels 77 zu diesem hin verschwenkt wird. Dadurch kommt der Abstellhebel 79 mit einem Schleifkontakt 80 in Kontakt, durch den wiederum die Magnetspule 74 des Magnetventils 67 erregt wird, so daß der Stellkolben auf die in der Zeichnung nicht dargestellte Stellung umschaltet, in der ausschließlich Zündkraftstoff von der Einspritzpumpe 5 gefördert wird. Hierdurch wird die gesamte Einrichtung und der Motor mit Zündkraftstoff gespült.
Bei dem erwähnten Verschwenken des Abstellhebels 79 wird dieser mit dem Stopphebel 77 verrastet; gleichzeitig wird ein nicht dargestelltes Federwerk gespannt, das den Abstellhebel 79 unter Mitnahme des Stopphebels 77 entsprechend der Betätigungsrichtung 78 in seine Ausgangslage verzögert zurückführt, an deren Ende der Motor ausgeschaltet wird, da auch der Stopphebel 77 in seiner Endlage ist. Um den Motor ausschließlich im Einstoffbetrieb aus dem Tank 2 betreiben zu können,kann das Magnetventil in der nicht in der Zeichnung dargestellten Stellung dadurch blockiert werden, daß der Abstellhebel 79 entgegen der Betätigungsrichtung 78 zum Stopphebel 77 hin verschwenkt und in dieser Stellung fest eingerastet wird.
Die Mehrloch- oder Zapfendüsen können für indirekte oder direkte Brennverfahren eingesetzt werden.
L e e r s e i t e

Claims

Ansprüche 1. Einrichtung zur Einspritzung von Zündkraftstoff einerseits und zündunwilligem Hauptkraftstoff andererseits für Dieselmotoren, wobei für den Hauptkraftstoff eine Hochdruckeinspritzpumpe und eine Düse mit einer bei Erreichen des Einspritzdruckes von einem Ventilsitz abhebenden Düsennadel vorgesehen ist und wobei für den Zündkraftstoff eine Pumpe und dieser nachgeordnet Einrichtungen zum Einspritzen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Düse (9) für das nacheinander erfolgende Einspritzen des Zündkraftstoffes und des Hauptkraftstoffes ausgebildet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Förderung des Zündkraftstoffes zur Düse (9) eine im Vergleich zur Hochdwuckeinspritzpumpe (5) als Niederdruckpumpe (1) ausgebildete Pumpe vorgesehen ist, und daß das Einspritzen des Zündkraftstoffes durch den Druck des Hauptkraftstoffes erfolgt, bevor dieser seinen hohen Ein spritzdruck erreicht hat.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vorlagerung des Zündkraftstoff es in der Düse (9) ein mit einem Zündkraftstoff-Kanal (25) verbundener Druckraum bzw. Teil-Druckraum (io'a, 10"a, lo"'a, lo""a) vorgesehen ist, der mit einem Druckraum bzw. Teil-Druckraum (io'b 10"b, 10"'b, 10""b) für den Hauptkraftuna stoff räumlich/oder funktionell vorgeordnet ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil-Druckraum (1oUa) für den Zündkraftstoff dem Ventilsitz (22) benachbart und dem Teil-Druckraum (io'b) für den Hauptkraftstoff auf einer dem Ventilsitz (22) abgewandten Seite des Teil-Druckraums (10'a) für den Zündkraftstoff angeordnet und mit letzterem verbunden ist (Fig. 5 und 6).
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teil-Druckräume (lo'a, 10'b) miteinander durch einen Oberdeckungsabschnitt (24) verbunden sind (Fig. 5).
6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teil-Druckräume (10'a, lo'b) durch einen Ringspalt (27) miteinander verbunden sind (Fig. 6).
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teil-Druckräume (10" a, 1 o"b) für Zündkraftstoff und Hauptkraftstoff nebeneinander vor dem Ventilsitz (22) angeordnet sind, und daß der Teil-Druckraum (10"a) für Zündkraftstoff mit einem Voreinspritzzylinder (35) mit Voreinspritzkolben (38) über eine Voreinspritzbohrung (36) verbunden ist, wobei der Voreinspritzkolben (38) mit dem Druck des Hauptkraftstoffes über einen Steuerdruck-Kanal (28) beaufschlagbar ist (Fig. 7 bis 11).
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Voreinspritzkolben (38) mit einem von dem Druck des Hauptkraftstoffes beaufschlagbaren,in einem Steuerzylinder (373-geführten Steuerkolben (39) mit größerem Querschnitt als der Voreinspritzkolben (38) verbunden ist (Fig. 8 bis 11).
9.) Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlagerung des Zündkraftstoffes gegen Federkraft erfolgt.
10.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Teil-Druckräume (lo"a, 10"b) durch die düsennadel (11, 11', 11") voneinander getrennt, aber durch Spalte (34) zwischen Düsennadel (11, 11', 11'') und Düsenkörper (18') miteinander verbunden sind (Fig. 8 bis 11).
11.) Einrichtung nach einem der Ansprüche bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündkraftstoff-Kanal (25'') über einen Ringkanal (47) in dem in der Führungsbohrung (20) geführten zylindrischen Abschnitt (19) der Düsennadel (11'') und/oder in der Führungsbohrung (20) geführt ist.
12.) Einrichtung nach Anspruch 1 der 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Düsennadel (11''', 111''') eine weitere Düse angeordnet ist, die mit einem Druckraum (10'''a, 1o'''1a)für den Zündkraftstoff verbunden ist, und daß der Druckraum (1o'11a,1o1"'a) für Zündkraftstoff mit einem Voreinspritzzylinder (35') mit Voreinspritzkolben (38') über eine Voreinspritzbohrung (36') verbunden ist, wobei der Voreinspritzkolben (38') mit dem Druck des Hauptkraftstoffes über einen Steuerdruck-Kanal (28) beaufschlagbar ist (Fig. 13 und 14).
13.) Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Voreinspritzzylinder (35') und der Steuerzylinder (37') querschnittsgleich ausgebildet sind.
14.) Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlagerung des Zündkraftstoffs in Richtung einer Federkraft erfolgt.
15.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckraum (10'''a) eine nach außen öffnende Düse (52) nachgeordnet ist (Fig. 13).
16.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in der Düsennadel (11'''') eine weitere, nach innen öffnende Düsennadel (54) vorgesehen ist (Fig. 14).
17.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (9) als Mehrloch-oder Zapfendüse ausgebildet ist.
18.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß in der Versorgungsleitung (66) der Hochdruckeinspritzpumpe (5) ein Magnetventil (67) mit einem Eingang (69) für Zündkraftstoff und einem Eingang (68) für Hauptkraftstoff angeordnet ist, das in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur des Motors steuerbar ist.
19.) Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Stopphebel (77) der Hochdruckeinspritzpumpe (5) ein Zeitglied koppelbar ist, das ein Umschalten des Magnetventils auf Zündkraftstoff-Förderung zur Einspritzpumpe (5) und ein zeitlich verzögertes Abschalten der Einspritzpumpe (5) bewirkt.
20.) Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied durch einen mit dem Stopphebel (77) verrastbaren, mit Rückstellkraft belasteten, über einen Kontakt (80) für das Magnetventil (67) geführten Abstellhebel (79) gebildet ist.