DE3011376A1

DE3011376A1 - Einrichtung zur einspritzung von zuendkraftstoff einerseits und zuendunwilligem hauptkraftstoff andererseits fuer dieselmotoren

Info

Publication number: DE3011376A1
Application number: DE19803011376
Authority: DE
Inventors: Richard 6140 Bensheim Kinzel
Original assignee: Motoren Werke Mannheim Ag Vorm Benz Abt Stat Motorenbau 6800 Mannheim; Motoren Werke Mannheim AG
Current assignee: Caterpillar Energy Solutions GmbH
Priority date: 1980-03-25
Filing date: 1980-03-25
Publication date: 1981-10-01

Description

PATENTANWALT DiPL-ING. DR. MANFRED RAU

D-8500 NÜRNBERG 91 POSTFACH 9104 80 LANGE ZEILE 30 TELEFON 0911/37147 TELEX 0ί/23?ί5

Nürnberg, 21.o3.198o R/St

MOTOREN-WERKE MANNHEIM AG, vorm. BENZ Abt. stat. Motorenbau, Carl-Benz-Straße 5, 6800 Mannheim 1

Einrichtung zur Einspritzung von Zündkraftstoff einerseits und zündunwilligem Hauptkraftstoff andererseits für Dieselmotoren (Zusatz zu P 3o o2 851.4)

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 als Zusatz zu P 3o o2 851.4.

Das Wesen der Erfindung nach der Hauptanmeldung besteht darin, daß nur eine Hochdruck-Einspritzpumpe für den zündunwilligen Hauptkraftstoff, also in der Regel den Alkohol, erforderlich ist, während der Zündkraftstoff mittels einer Niederdruckpumpe gefördert und dem Hauptkraftstoff vorgelagert wird, dessen Hochdruck dann zur Einspritzung des Zündkraftstoffes ausgenutzt wird. Die Vorlagerung des Zündkraftstoffes erfolgt in einem Druckteiler, der entweder der Hochdruck-Einspritzpumpe oder einer der Einspritzdüsen, insbesondere der Einspritzdüse für den Hauptkraftstoff, zugeordnet sein kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Gegenstand nach der Hauptanmeldung dahingehend zu verbessern, daß unterschiedlichen Last- und Drehzahlverhält-

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nissen des Motors und damit auch unterschiedlichen Verbrennungsverhältnissen die jeweils einzuspritzende Menge an zündwilligem Kraftstoff angepaßt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Dadurch, daß der Hubweg des Ausschubkolbens einstellbar ist, kann die Menge des vorzulagernden Zündkraftstoffs gleichermaßen eingestellt werden.

Die Ansprüche 2 und 3 geben besonders einfache und zuverlässige Möglichkeiten wieder, eine solche Einstellung des Hubweges konstruktiv zu lösen.

Der Anspruch 4 gibt eine besonders vorteilhafte Möglichkeit wieder, die bei der Vorlagerung unterschiedlicher Zündkraftstoffmengen zu verdrängenden,entsprechend unterschiedlich großen Hauptkraftstoff mengen wieder zu verdrängen, ohne daß das gesamte Zündkraft- und Hauptkraftstoff sys tem gestört wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Einrichtung gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung mit an einer Einspritzdüse angebrachtem Druckteiler und

Fig. 2 einen Druckteiler nach der Erfindung im Schnitt.

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ORIGINAL INSPECTED

Das in Pig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht demjenigen nach Fig. 2 der Hauptanmeldung. Auch hier ist der obere Teil des Kurbelgehäuses 1 eines Dieselmotors dargestellt. Im Kurbelgehäuse 1 ist eine Zylinderlaufbüchse 2 eines Zylinders 3 angeordnet. Zwischen der Zylinderlaufbüchse 2 und dem Zylinder 3 sind Kühlwasserkanäle 4 ausgebildet. In der Zylinderlaufbüchse 2 ist ein in Richtung seiner Mittellängsachse 5 bewegbarer Kolben 6 angeordnet/ der üblicherweise mittels Kolbenringen 7 gegenüber der Zylinderlaufbüchse 2 abgedichtet ist.Am Kolbenboden ist eine Mulde 9 ausgebildet.

Der Zylinder 3 ist durch einen Zylinderkopf 1o verschlossen, in dem ein Einlaßventil 11 angebracht ist. Das Einlaßventil verbindet den durch die Zylinderlaufbüchse 2, den Zylinderkopf 1o und den Kolbenboden begrenzten Brennraum 12 und einen durch den Zylinderkopf 1o führenden Ansaugkanal 13 für Verbrennungsluft miteinander, wenn es geöffnet ist,, bzw. trennt es die beiden voneinander, wenn es geschlossen ist. In dem Zylinderkopf ist weiterhin eine Einspritzdüse 14' zur Direkt-Einspritzung eines zündunwilligen Kraftstoffes in den Brennraum 12, d. h. in die Mulde 9 im Kolbenboden 8, vorgesehen. Diese Einspritzdüse wird der Einfachheit halber nachfolgend als Alkohol-Düse bezeichnet.

Weiterhin ist im Zylinderkopf 1o eine weitere Einspritzdüse 15 angeordnet, durch die ein zündwilliger Kraftstoff direkt in den Brennraum 12 eingespritzt werden kann, Diese Einspritzdüse 15 wird nachfolgend der Einfachheit halber als ZündöldÜse 15 bezeichnet.

Seitlich am Kurbelgehäuse 1 ist eine Einspritzpumpe angebracht, deren Saugseite 17 in üblicher Weise

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über eine Saugleitung 18 mit einem Vorratsbehälter 19 für zündunwilligen Hauptkraftstoff, üblicherweise also Äthanol, verbunden ist. Von der Druckseite 2o der Einspritzpumpe 16 führt eine Druckleitung 22" für den erwähnten Hauptkraftstoff (Äthanol) zu einem - nachfolgend noch näher zu erläuternden - mit der Alkohol-Düse 14' verbundenen Druckteiler 21'.

Mit dem Druckteiler 21' ist ein Vorratsbehälter 23 für zündwilligen Kraftstoff, üblicherweise also konventionellen Dieselkraftstoff,über eine Zuführleitung 24* verbunden, in die eine Niederdruckpumpe 25 geschaltet ist. Das über diese Zuführleitung 24' dem Druckteiler 21" zugeführte Zündöl wird vom Druckteiler 21' über eine Zündöl-Druckleitung 26' der Zündöldüse 15 zugeführt. Von beiden Einspritzdüsen 14', 15 führen Leckölleitungen 27, 28 zurück zu den -jeweiligen Vorratsbehältern 19, 23. In der Zeichnung sind sämtliche Leitungen 18, 22, 27, die zündunwilligen Hauptkraftstoff führen,gestrichelt dargestellt, während alle Leitungen 24, 26, 28, die den Zündkraftstoff führen, strickpunktiert dargestellt sind. In dem Druckteiler 21' erfolgt ganz generell eine Vorlagerung des mit Niederdruck von der Niederdruckpumpe 25 zugeführten zündwilligen Kraftstoffs, also des Zündöls, der dann unter Zuhilfenahme des Hochdrucks des von der Einspritzpumpe 16 kömmenden Hauptkraftstoffs, also des Alkohols, eingespritzt wird.

Dem Druckteiler 21' wird das Zündöl vom Vorratsbehälter 23 mittels der Niederdruckpumpe 25 über die Zuführleitung 24" zugeführt. Wenn der Standdruck des Hauptkraftstoffes, also des Alkohols, niedriger ist als der Druck in der Zuführleitung 24', dann öffnet ein mittels einer Feder 29" belastetes Rückschlagventil 3o" und

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läßt Zündöl in einen Vorlagerungsraum 31"' einströmen. Dieser Vorlagerungsraum 31"' ist über die Zündöl-Druckleitung 26* mit der Zündöldüse 15 verbunden.

Im Vorlagerungsraum 31'" ist ein axial in diesem verschiebbarer Ausschubkolben 33'" angeordnet. Dieser ist Teil eines Differentialkolbens 34', und zwar bildet er den kleinen Kolben dieses Differentialkolbens 34'. Der im Vergleich zum Ausschubkolben 33'" im Querschnitt größere Kolben 35" des Differentialkolbens 34* ist achsparallel zum Ausschubkolben 33"' angeordnet und mit diesem fest verbunden und in einem diesem im Querschnitt angepaßten zylindrischen Druckraum 36" angeordnet, der auf seiner dem Ausschubkolben 33'" abgewandten Seite mit der Druckseite 2o der Einspritzpumpe 16 verbunden ist. Der große Kolben 35" ist auf dieser Seite ebenfalls mit einer Feder 32 vorgespannt, die auf einem gehäusefesten zylindrischen Füllstück 54 angeordnet ist, das zum einen der Führung dieser Feder 32 und zum anderen einer Volumenverringerung in diesem Teil des Druckraumes 36" dient. Aus dem zwischen dem großen Kolben 35" und dem Ausschubkolben 33'" befindlichen Baum 37' mündet eine gemeinsame Leckölleitung 38' aus. Im übrigen zweigt aus dem Druckraum 36", und zwar auf der Seite, wo stets der Druck des Hauptkraftstoffs herrscht, noch ein Kanal 55 zur Alkoholdüse 14'.In den Raum 37' mündet auch ein von der Alkoholdüse 14' kommender Leckölkanal 56.

Wie bereits erwähnt wurde, öffnet das Rückschlagventil 3o" dann, wenn der Niederdruck in der Zuführleitung 24' höher ist als der Standdruck im Leitungssystem für den Hauptkraftstoff. Es strömt dann Zündöl in den Vorlagerungsraum 31^H ', wodurch der Ausschubkolben 33"·

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aus der in der Zeichnung dargestellten Ruhelage heraus - in Fig. 2 nach rechts - verschoben wird, und zwar gegen die Kraft der Feder 32.

Wenn durch Hochdruckförderung von Hauptkraftstoff durch die Einspritzpumpe 16 der Kolben 35" und damit auch der Ausschubkolben 33"' mit einem entsprechend hohen Druck belastet wird, dann schließt das Rückschlagventil 3o" und der im Vorlagerungsraum 31"' befindliche Zündkrafitstoff wird durch die Leitung 26' der Zündöldüse 15 zugeführt. Nach völligem Einspritzen des Zündkraftst'offs steigt der Druck auf der Hauptkraftstoffseite weiter an, bis die nicht dargestellte Düsennadel der Alkoholdüse 14' öffnet und der Hauptkraftstoff durch die Druckleitung 22' und den Kanal 55 zu den Düsenöffnungen 48 der Alkoholdüse 14' gefördert und von dort in den Brennraum 12 eingespritzt wird.

Um die im Vorlagerungsraum 31'" vorsulagernde Menge an Zündkraftstoff verändern zu können, weist der Differentialkolben 34' am Ende seines großen Kolbens 35" eine Steuerkante 57 auf, die teil-gewindeförmig ausgebildet ist. Dieser Steuerkante ist ein ortsfester als Hubbegrenzung dienender Anschlag 58 zugeordnet, gegen den beim Füllen des Vorlagerungsraumes 31"' mit Zündöl die Steuerkante zum Anschlag kommt, wodurch der Hub des Differentialkolbens 35" und damit die vorzulagernde Zündölmenge begrenzt wird. Um diese vorzulagernde Zündölmenge verändern zu können, ist im Druckteiler 21· eine quer zur Verschieberxchtung des Differentialkolbens 35" verschiebbare Regelstange 59 verschiebbar angeordnet, an der ein in eine Längsnut 6ο am großen Kolben 35" hineinragender stiftförmiger Mitnehmer 61 angebracht ist. Durch Verschiebungen der Regelstange 59 wird somit

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der Differentialkolben 35" gedreht, wodurch jeweils eine andere Stelle der Steuerkante 57 dem Anschlag zugeordnet wird. Hierdurch wird eine Veränderung des Hubes a erreicht.

Wenn beim Füllen des Vorlagerungsraumes 31"' mit Zündöl der Differentialkolben 35" in Richtung auf den als Hubbegrenzung dienenden Anschlag 58 hin verschoben wird, dann wird aus dem hinteren Teil des Druckraums 36" Hauptkraftstoff verdrängt und in die Druckleitung 22' zurückgeschoben. Um ein Rückfließen dieses Kraftstoffes auf die Saugseite der Einspritzpumpe 16 zu ermöglichen, ist auf deren Druckseite ein Entlastungsventil 62 angebracht, das nach Art eines Rückschlagventiles ausgebildet ist, das gegen den Druck einer Feder 63 bei Förderdruck in der Einspritzpumpe 16 öffnet und bei Gegendruck von der Druckleitung 22' her schließt. Im Ventilkörper 64 dieses Entlastungsventils 62 ist ein den Ventilsitz 65 überbrückender Drosselkanal 66 ausgebildet, durch den der rückströmende Haupt kraftstoff gedrosselt zur Saugseite der Einspritzpumpe 16 zurückgedrückt wird. Durch diese Drosselung wird gleichzeitig verhindert, daß auf der Zündölseite und auf der HauptkraftstoffSeite Schwingungen im Leitungssystem auftreten.

Auch beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Einspritzpumpe 16 so auszugestalten, daß ihre Nockenwelle außer dem jeweiligen die Förderung des Hauptkraftstoffs (Alkohol) bewirkenden Nocken 46 noch einen Vornocken 47 aufweist, der einen Druckanstieg im Alkoholsystem hervorruft, durch den die Einspritzung des vorgelagerten Zündöls erfolgt, ohne daß bereits die Alkohldüse 14' öffnet. Diese Ausgestaltung ist in Fig. 1 gestrichelt angedeutet. Wie aus der Zeichnung

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hervorgeht, werden als Einspritzdüse 14 für den Hauptkraftstoff Mehrlochdüsen eingesetzt, während als Zündöldüse 15 eine Einlochdüse eingesetzt wird.

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Leerseite

Claims

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Ansprüche

1 J Einrichtung zur Einspritzung von Zündkraftstoff einerseits und zündunwilligem Hauptkraftstoff andererseites für Dieselmotoren, wobei für den Hauptkraftstoff eine Hochdruck-Einspritzpumpe und eine bei Erreichen des Einspritzdruckes öffnende Einspritzdüse und für den Zündkraftstoff eine gesonderte Pumpe und dieser nachgeordnet ein ebenfalls bei Erreichen eines vorgegebenen Einspritzdruckes öffnende Einspritzdüse vorgesehen sind, wobei die Pumpe als Niederdruckpumpe ausgebildet ist, wobei die Niederdruckpumpe mit einem in einem Druckteiler ausgebildeten Vorlagerungsraum verbunden ist und wobei dem Vorlagerungsraum ein Ausschubkolben zugeordnet ist, der mit dem Druck des Hauptkraftstoffes beaufschlagbar ist nach P 3o o2 851.4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubweg (a) des Ausschubkolbens (33"') einstellbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausschubkolben (33"') eine mit einem Anschlag (58) zusammenwirkende Steuerkante (57) zugeordnet ist, deren maximaler Abstand (a) zu dem Anschlag (58) veränderbar ist.

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3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Steuerkante (57) tragende Kolben (35") mittels einer Regelstange (59) drehbar ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet/ daß dem den Kolben (35") mit der Steuerkante (57) aufnehmenden, vom Hauptkraftstoff beaufschlagten Druckraum (36") ein Entlastungsventil

(62) vorgeordnet ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungsventil (62) mit einem Drosselkanal (66) für den Hauptkraftstoff versehen ist.

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