CH633614A5

CH633614A5 - Luftverdichtende brennkraftmaschine mit einer einrichtung zum vorwaermen der ansaugluft.

Info

Publication number: CH633614A5
Application number: CH992278A
Authority: CH
Inventors: Nunzio D Dr Alfonso; Alfred Neitz
Original assignee: Maschf Augsburg Nuernberg Ag
Priority date: 1977-09-24
Filing date: 1978-09-22
Publication date: 1982-12-15
Also published as: FR2409390A1; HU175788B; IT7828048A0; DE2743134C2; RO77058A; IN150976B; SE7809992L; IT1099151B; SU990087A3; DD139010A1; GB2007764B; GB2007764A; DE2743134A1; JPS5458133A; US4274371A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine luftverdichtende Brennkraftmaschine mit einer Einrichtung zum Vorwärmen der Ansaugluft der Maschine und mit einer Kraftstoffzufuhrvorrichtung, die wenigstens eine Kraftstofförderpumpe und eine den Kraftstoff zu den einzelnen Zylindereinspritzdüsen an den Zylindern verteilende Hochdruck-Einspritzpumpe aufweist, wobei die Vorwärmeinrichtung durch eine Speiseleitung mit der Kraftstoffzufuhrvorrichtung in Verbindung steht und wenigstens eine Vorwärmspritzdüse und eine Zündanlage aufweist.

Einrichtung zum Vorwärmen der Ansaugluft, die im Ansaugsystem von Brennkraftmaschinen angeordnet sind und hauptsächlich als Starthilfe, insbesondere bei kaltem Motor, dienen, sind in vielen Variationen hinreichend bekannt. Sie bestehen im allgemeinen aus einem Glühkörper, an dem die Ansaugluft vorbeigeführt und damit vorgewärmt wird, oder aus einer Zündkerze und einer Kraftstoffeinspritz-düse bzw. einem Brenner, in dem ein Teil der angesaugten Luft zur Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffes herangezogen wird, deren Abgas sich dann mit der übrigen Frischluft vermischt, diese erwärmt und schliesslich zusammen mit dieser in die Zylinder eintritt.

Bei den letztgenannten Vorwärmeinrichtungen wird der Kraftstoff entweder durch eine separate Pumpe zum Brenner geführt oder man verwendet hierfür, wie beispielsweise aus der DE-AS 1 576 017 hervorgeht, die in der Kraftstoffzufuhrvorrichtung vorgesehene Kraftstofförderpumpe, wobei die zum Brenner führende Speiseleitung unmittelbar hinter der Kraftstofförderpumpe abgezweigt wird. Durch ein Ventil, vorzugsweise ein Magnetventil, ist der Brenner bzw. die Kraftstoffzufuhr zum Brenner ein- und ausschaltbar. Eine im Prinzip ähnliche Anordnung ist auch durch die DE-OS 2139412bekannt.

Um den Motor nach Durchdrehbeginn möglichst schnell auf die für den Start erforderliche Temperatur zu bringen, ist es zweckmässig, im Ansaugsystem einen Heissgaserzeuger zu verwenden, durch den ein möglichst hoher Prozentsatz der angesaugten Luft zur Verbrennung einer entsprechenden Kraftstoffmenge benutzt und dadurch erwärmt wird. Die Ausnutzung nahezu der gesamten Ansaugluft zu einer Verbrennung im Ansaugsystem hat allerdings zur Folge, dass die Zylinder während des Vorwärmens nur mit Abgasen gefüllt werden, so dass ein Starten des Motors während dieser Zeit nicht oder nur sehr schlecht möglich ist. Aus diesem Grunde wurde schon vorgeschlagen, den Anlassvorgang in zwei Phasen zu unterteilen, und zwar in die «Vorwärmung» und anschliessend den «Start zum Motorselbstlauf». So erreicht man eine möglichst kurze Anlasszeit, die sogar noch weiter verkürzt werden kann, wenn der Motor durch entsprechende Umschaltung der Ventilsteuerung während der Vorwärmezeit statt im Viertakt als Luftpumpe im Zweitakt arbeitet, weil dadurch die doppelte Luftmenge durch die Zylinder gefördert wird.

Für die Heissgaserzeuger verwendet man üblicherweise eine Einspritzdüse und ist bestrebt, eine schnelle Vermischung des Kraftstoffes mit der Luft zu erreichen, was nur durch eine feine Zerstäubung des Kraftstoffes möglich ist. Eine feine Zerstäubung wiederum setzt einen hohen Einspritzdruck voraus, der durch die Kraftstofförderpumpe nicht erreichbar ist.

Ausserdem bereitet die Dosierung der in den Brenner einzuspritzenden Kraftstoffmenge bei einer kontinuierlichen Kraftstoffzufuhr - vor allem bei kleinen Kraftstoffmengen, wie sie für Motoren mit kleinem Luftdurchsatz notwendig sind - Schwierigkeiten, weil durch den für eine gute Zerstäubung gegebenen Mindestdruck und den fertigungstechnisch gegebenen Mindestdurchmesser der Düsenbohrung die untere Grenze des Kraftstoffdurchsatzes gegeben ist.

Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, eine Brennkraftmaschine der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, dass an der Vorwärmeinspritzdüse während der Vorwärmung ein möglichst hoher Druck vorhanden ist, durch den eine gute Zerstäubung des s

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Kraftstoffes und damit Vermischung mit der Ansaugluft erfolgt, und dass die Kraftstoffzufuhr zur Vorwärm-Ein-spritzdüse dosierbar ist.

Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass an den Auslass-Enden aller zu den Zylinder-Einspritzdüsen führenden Hochdruckleitungen jeweils ein bei einem vorbestimmten Druck öffnendes Zylinder-Einspritzventil vorgesehen ist, dass die die Vorwärmeinrichtung mit Kraftstoff versorgende Speiseleitung entweder an einem Druckraum der Hochdruck-Einspritzpumpe oder an von jeder der Hochdruckleitungen ausgehende Abzweigleitungen angeschlossen ist und dass die Verbindung zwischen dem Druckraum und der Speiseleitung bzw. jede der Abzweigleitungen jeweils durch ein Abschlussorgan verschliessbar ist.

Durch diese Anordnung wird die zur Vorwärmeinrichtung führende Speiseleitung während der Vorwärmung des mit Hilfe des Anlassers durchzudrehenden Motors direkt von der Hochdruck-Einspritzpumpe gespeist, wobei die Drosselwirkung der Einspritzdüse in der Vorwärmeinrichtung und/oder der Öffnungsdruck eines dort eingebauten Einspritzventils so eingestellt ist, dass der maximale Druck in der Speiseleitung den Öffnungsdruck der Zylinder-Einspritzventile nicht übersteigt. Beim Durchdrehen des Motors sind zunächst alle Hochdruckleitungen zu den Zylinder-Einspritzventilen mit Hilfe der Vorspannkräfte der Einspritzventil-Federn abgesperrt und die Speiseleitung wird durch die Hochdruck-Ein-spritzpumpe bzw. durch alle Pumpenelemente nacheinander intermittierend mit Kraftstoff versorgt. Nach Beendigung des Anwärmvorgangs werden die Verbindung zwischen dem Druckraum der Hochdruck-Einspritzpumpe und der Speiseleitung bzw. die Abzweigleitungen vorzugsweise automatisch in Abhängigkeit von der Temperatur der massgebenden Motorteile oder anderen Parametern abgesperrt, der Druck in den Hochdruckleitungen zu den Zylinder-Einspritzven-tilen erreicht wieder die zum Öffnen der Zylinder-Einspritz-ventile notwendige Höhe, die Kraftstoffzufuhr zu den einzelnen Zylindern wird freigegeben, so dass die zweite Phase, nämlich der Start zum Selbstlauf, eingeleitet werden kann.

Die Einstellung der Kraftstoffmenge und ihre evtl. notwendige Anpassung an den mit zunehmender Aufheizung sich vermindernden Luftdurchsatz während der Vorwärmung kann dabei, was ein weiterer Vorteil ist, mittels des üblicherweise in der Hochdruck-Einspritzpumpe vorhandenen Regelorganes erfolgen.

Vorzugsweise kann nach Beendigung der Vorwärmung die Kraftstofflieferung durch die Hochdruck-Einspritzpumpe mit Hilfe einer Abstellvorrichtung kurzseitig vollkommen unterbunden werden, so dass der Motor einige Umdrehungen zum restlosen Ausschieben der verbrannten Gase aus den Zylindern macht, bevor der Start eingeleitet wird.

Weiter kann in die Speiseleitung ein Umschaltventil eingebaut werden, welches diese nach Beendigung des Anwärmvorganges zur Entleerung bzw. Entspannung automatisch mit einer Leckölleitung verbindet.

Sehr einfach lässt sich die Erfindung in einer Brennkraftmaschine mit einer Verteilereinspritzpumpe verwirklichen, bei der alle Hochdruckleitungen, die zu den Einspritzdüsen in den Zylindern führen, durch einen drehbaren und verschiebbaren, in der Einspritzpumpe angeordneten Pumpen-und Verteilerkolben einzeln der Reihe nach beaufschlagbar und wieder abschliessbar sind. In diesem Falle erübrigen sich nämlich die Abzweigleitungen, die Speiseleitung für die Vorwärmeinrichtung kann einfach mit dem Druckraum der Hochdruck-Einspritzpumpe verbunden werden. Die die einzelnen Abzweigleitungen verschliessenden Abschlussorgane entfallen ebenfalls, sie werden durch ein einziges, in der Verbindung zwischen dem Druckraum und der Speiseleitung angeordnetes Abschlussorgan ersetzt, das evtl. als Mehrweg-

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ventil ausgebildet sein kann und nach dem Vorwärmen die Sammelleitung mit der Leckölleitung verbinden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in dieser einfachsten Form, ohne gesonderte Abzweigleitungen, wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Figur zeigt einen Teil einer Verteiler-Einspritzpumpe im Schnitt, mit der im Ansaugsystem angeordneten, zur Vorwärmeinrichtung gehörenden Einspritzdüse.

Die Verteiler-Einspritzpumpe 1 besteht im wesentlichen aus einem Zylinder 2, in dem ein Verteilerkolben 3 drehbar und verschiebbar gelagert ist, und einem rund um den Zylinder 2 angeordneten, fest mit diesem verbundenen Gehäuse 4. Im Gehäuse 4 befindet sich eine Füllbohrung 5, durch die der Kraftstoff von der nicht dargestellten Kraftstofförderpumpe her über im Verteilerkolben 3 eingearbeitete Nuten 6 in den Druckraum 7 der Verteiler-Einspritzpumpe 1 gelangt. Durch ein automatisch betätigbares Magnetventil 8 ist die Füllbohrung 5 abschliessbar. Das Gehäuse 4 weist rund um den Zylinder 2 herum für jeden Zylinder des Motors eine Hochdruckleitung 9 auf, die in Verlängerung zu jeweils einem Zylinder-Einspritzventil 10 führen und in denen jeweils ein als Entlastungsventil ausgebildetes Rückschlagventil 11 vorgesehen ist. Durch eine im Verteilerkolben 3 angebrachte Radialbohrung 12 und eine Axialbohrung 13 ist jeweils eine Hochdruckleitung 9 mit dem Druckraum 7 verbindbar, wodurch dem zugehörigen Zylinder-Einspritzventil 10 Kraftstoff zugeführt wird. Unmittelbar vom Druckraum 7 führt eine Speiseleitung 14 zur Einspritzdüse oder Einspritzventil 18 der im Ansaugsystem des Motors angeordneten Vorwärmeinrichtung. Vor der Speiseleitung sind ein Absperr- bzw. Umschaltventil 15 sowie ein als Entlastungsventil ausgebildetes Rückschlagventil 16 eingebaut. Schliesslich kann vom Umschaltventil 15 noch eine Leckölleitung 17 zurück zum Kraftstoffbehälter führen.

Beim Anlassen des Motors wird dieser durch den batteriegespeisten Anlasser angetrieben, die Kraftstofförderpumpe liefert der Verteiler-Einspritzpumpe 1 über die offene Füllbohrung 5 Kraftstoff, der über die Nuten 6 in den Druckraum 7 gelangt und durch den hin- und hergehenden Verteilerkolben 3 ausgeschoben wird. Das Umschaltventil 15 ist geöffnet, so dass der Kraftstoff durch die Speiseleitung 14 zur Einspritzdüse bzw. Einspritzventil 18 in der Vorwärmeinrichtung gelangt, wo er sich fein zerstäubt mit der Ansaugluft vermischt und das brennbare Gemisch durch eine Hochspannungs-Zündanlage entzündet wird. Die Zylinder-Einspritz-ventile 10 sind derart eingestellt, dass sie sich auf keinen Fall öffnen, so lange die Vorwärmeinrichtung in Betrieb ist.

Haben die luftführenden Motorbauteile die für eine Zündung ausreichende Temperatur erreicht, wird die Kraftstoffzufuhr zur Einspritzdüse 18 durch das Umschaltventil 15, welches temperaturabhängig gesteuert ist, gesperrt. Das Magnetventil 8 schliesst gleichzeitig die Füllbohrung 5, der Motor läuft daher einige Arbeitsspiele ohne Kraftstoffzufuhr, bis die durch die Vorwärmung in die Zylinder eingebrachten Abgase ausgeschoben sind. Danach öffnet das Magnetventil 8 wieder, aus dem nunmehr abgeschlossenen Druckraum 7 wird der Kraftstoff durch den Verteilerkolben über die Längsbohrung 13, die Radialbohrungen 12, die je nach der Drehstellung des Verteilerkolbens 3 mit dieser in Verbindung stehende Druckleitung 9 und das jeweils in ihr vorgesehene Entlastungsventil 11 zu den Einspritzdüsen 10 gefördert, so dass die Kraftstoffeinspritzung in die einzelnen Zylinder der Reihe nach erfolgt. Gleichzeitig erfolgt der Start des Motors zum Selbstlauf.

Es sei ausdrücklich erwähnt, dass die Erfindung zum besseren Verständnis an einer der einfachsten Einspritzpumpen beschrieben wurde, bei der sich besondere Abzweigleitungen von den Hochdruckleitungen 9 erübrigen.

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1 Blatt Zeichnungen

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1. Luftverdichtende Brennkraftmaschine, mit einer Einrichtung zum Vorwärmen der Ansaugluft der Maschine und mit einer Kraftstoffzufuhrvorrichtung, die wenigstens eine Kraftstofförderpumpe und eine den Kraftstoff zu den einzelnen Zylinder-Einspritzdüsen an den Zylindern verteilende Hochdruck-Einspritzpumpe (1) aufweist, wobei die Vorwärmeeinrichtung durch eine Speiseleitung (14) mit der Kraftstoffzufuhrvorrichtung in Verbindung steht und wenigstens eine Vorwärm-Einspritzdüse (18) und eine Zündanlage aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an den Auslass-Enden aller zu den Zylinder-Einspritzdüsen führenden Hochdruckleitungen (9) jeweils ein bei einem vorbestimmten Druck öffnendes Zylinder-Einspritzventil (10) vorgesehen ist, dass die die Vorwärmeinrichtung mit Kraftstoff versorgende Speiseleitung ( 14) entweder an einen Druckraum (7) der Hochdruck-Einspritzpumpe (1) oder an von jeder der Hochdruckleitungen (9) ausgehende Abzweigleitungen angeschlossen ist und dass die Verbindung zwischen dem Druckraum (7) und der Speiseleitung (14) bzw. jede der Abzweigleitungen jeweils durch ein Abschlussorgan (15) verschliessbar ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Abzweigleitungen beim Durchdrehen des Motors einzeln hintereinander mit der Speiseleitung (14) verbindbar sind und die Vorwärmeinrichtung intermittierend mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff versorgen.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder-Einspritzventile (10) an den Auslass-Enden der Hochdruckleitungen (9) derart ausgelegt sind, dass sie die Kraftstoffzufuhr zu den einzelnen Zylindern nur freigeben, wenn die Verbindung zwischen dem Druckraum (7) und der Speiseleitung (14) bzw. alle Abzweigleitungen abgeschlossen sind.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Speiseleitung (14) durch ein Umschaltventil (15) mit einer Leckölleitung (17) verbindbar ist, wenn die Verbindung zwischen dem Druckraum (7) und der Speiseleitung (14) bzw. alle Abzweigleitungen abgeschlossen sind.

5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Füllbohrung (5) oder Füllbohrungen der Hochdruck-Einspritzpumpe (1) durch ein Magnetventile (8) bzw. Magnetventile kurzzeitig verschliessbar sind, wenn die Verbindung zwischen dem Druckraum (7) und der Speiseleitung (14) bzw. alle Abzweigleitungen geschlossen sind und die Vorwärmeinrichtung ausser Betrieb gesetzt ist.

6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der alle Hochdruckleitungen (9) durch einen drehbaren und verschiebbaren, in der Hochdruck-Einspritzpumpe (1) vorgesehenen Verteilerkolben (3) einzeln beaufschlagbar und wieder abschliessbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Speiseleitung (14) an den Druckraum (7) der Hochdruck-Einspritzpumpe (1) über das Abschlussorgan (15) angeschlossen ist.

7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschlussorgan (15) ein automatisch umschaltbares Ventil ist, durch welches die Vorwärmeinrichtung nach Abschaltung mit einer Leckölleitung (17) verbunden wird.