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Mit Düse vereinigte Einspritzpumpe für Verbrennungsmotor Zweck der
Erfindung ist es, den heute noch verwickelten Aufbau von Einspritzanlagen für Verbrennungsmotoren
auf ein Mindestmaß an Aufwand zu verringern. Hierdurch wird eine Verminderung der
Fehlerquellen und eine bauliche Vereinfachung des gesamten Motors erreicht. Die
üblichen Anschlußleitungen werden bei Verwendung des ;Erfindungsgegenstandes :ntbehrl.ich,
und die Gefahr des Nachtropfens der Düse wird verkleinert, da ein Atmen dieser Leitungen,
die unter dem hohen Einspritzdruck von zao bis rgo atü standen, entfällt. Die Erfindung
arbeitet unter Ausnutzung des Kompressionsdruckes im Motorzylinder, der die Einspritzpumpe
betätigt.
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Die Ausnutzung des Kompressionsdruckes vom Zylinder zur Betätigung
von Einspritzpumpen ist bekannt. Derartige Pumpen konnten sich jedoch bis heute
nicht durchsetzen, da der Einspritzzeitpunkt nur schwer festgelegt werden kann und
ein einwandfreies Arbeiten der Pumpe nicht möglich ist. Außerdem ist bei den meisten
Ausführungen der Aufbau sehr verwickelt, so daß ein störungsfreies Arbeiten dieser
Pumpe schwer zu erreichen ist. Bei einer bekannten Ausführung werden z. B. die erhitzten
Zylindergase im Innern der kompressionsdruckbetätigten Einspritzpumpe zum Verrichten
von Arbeit verwendet. Da die höchsterhitzten Gase an die inneren Teile der Pumpendüse
an ausgedehnte Flächen gelangen, so nutzen sich dies Teile durch den Einfluß der
Temperatur dieser Gase schnell ab. Die Abnutzung führt zu Betriebsstörungen. Es
dürfte überhaupt nicht möglich sein, automatische Ventile unmittelbar am Brennraum
des Zylinders anzuordnen oder große Brennstoffansammlungen in diesem Bereich zu
verwenden. Mechanische Steuerungen zur Regelung des Einspritzzeitpunktes
derartiger
Pumpendüsen führen zu einer Komplikation der Konstruktion und bringen somit kaum
einen Vorteil gegenüber den bekannt@:nEinspritzpumpen.
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Der Erfindungsgegenstand vermeidet diese Nachteile. Der einfache Aufbau
sieht im temperaturgefährdeten Teil nur einen auf einer Gleitfläche arbeitenden
Kolben vor, von dem die Düsennadel mitgeführt wird. Im Gegensatz zu bekannten Ausführungen
ist die Düsennadel als Oldruckkolben ausgeführt. Durch eine mitgeführte Feder wird
ein exakter Einspritzdruck gewährleistet.
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In den inneren Teilen der Pumpendüse befinden sich nur minimale Brennstoffmengen,
so daß ein wesentlicher Temperatureinfluß auf den Werkstoff der inneren Teile nicht
vorhanden ist. Die Gleitfläche des Druckkolbens 4 ist so weit zurückgesetzt, daß
sie von den Zylindergasen kaum berührt wird und außerdem die aufgenommene Wärme
leicht abgeben kann. Die einfache Ausführung der Pumpendüse ermöglicht eine übersichtliche
und verschleißarme Bauart, welche in ihrer Größenordnung nahe bei einer Zündkerze
liegt und wie diese leicht ausgewe;hselt werden kann. Der Einspritzzeitpunkt wird
durch den Kompressionsdruck des Motorkolbens, der durch eine Verbindungsleitung
über den Kolben der Pumpdüse gelangen kann, exakt gesteuert.
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In der Abbildung ist ein Längsschnitt durch die Brennstoffpumpe und
die Düse dargestellt.
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Auf dem Zylinderkopf i des Motors sitzt, befestigt durch Stehbolzen
2 oder Verschraubung, das Gehäuse 3 der Einspritzpumpe. Am unteren Ende dieses Gehäuses
befindet sich eine Bohrung, in welcher ein Druckkolben 4 eingepaßt ist, so daß eine
Abdichtung gegen den Motorkompressionsdruck erreicht wird. Durch eine Abschlußmutter
5 wird eine Begrenzung des Druckkolbenweges nach unten bewerkstelligt. Die Düsennadel
6 ist im Druckkolben längs beweglich geführt. Sie hat an ihrem unteren Konusende
eine Querbohrung 7, die mit einer Längsbohrung 8 in Verbindung steht. Diese Längsbohrung
8 reicht bis zum oberen Teil der Düsennadel, der als Oldruckkolben 6,1 ausgebildet
ist. Die Düsennadel 6 wird durch eine Spiralfeder 9, die mit ihrem unteren Ende
auf einen Druckring io der Düsennadel 6 drückt, im Ventilsitz i i angepreßt. Nach
oben stützt sich die Fedl-r 9 an der Führungshülse 12 ab. Diese ist in dem Druckkolben
4 eingeschraubt. Der Weg des Druckkolbens 4 mit der Düsennadel 6 und der Spiralfeder
9 wird nach oben begrenzt durch eine Anschlagplatte 13, die durch die Druckkolbenfeder
14 an den Gehäuseansatz 15 gedrückt wird. Im Druckkolben 4 befinden sich
ölfangnuten 16, die durch Querbohrungen 17 mit der Bohrung des Druckkolbens 4 verbunden
sind. Diese Bohrungen dienen dazu, um Lecköl zur Druckkolbenschmi.erung auf die
Gleitbahn zu bringen bzw. durch Bohrungen im Gehäuse zum Ringstück i8 zurückzuleiten.
Durch ein Verbindungsrohr ig ist der Kompressionsraum des Zylinders 2o mit dem Raum
über dem Druckkolben 4 verbunden. Im Kolben 2i befindet sich eine Bohrung 22, die
in einer bestimmten Stellung vor dem oberen Totpunkt des Kolbens 21 an die Querbohrung
im Zylinder 23 anschließt. Die Einspritzpumpe wird durch die Dichtung 24 gegen dien,
Kompressionsraum des Zylinders abgedichtet.
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In der Mitte der Düsennadel4 sind zwei Planflächen 25, 26. Diese legen
sich je nach der Bewegung der Düsennadel an eine verzahnte Regulierhülse
27 an. Indie Regulierhülse greift eine Schnecke 28, die an einem Regler bzw.
an einem Regulierhebel angeschlossen ist. Das Oberteil der Düsennadel ist mit einer
üblichen Steuerkante 29 versehen. In das Gehäuse 3 eingepreßt ist die Büchse 30,
in welcher sich die Zuflußbohrungen 31 befinden, die :durch das Ringstück 18 mit
der Treibstoffzuführungsleitung 32 verbunden sind. Die Büchse wird nach oben durch
den Abschlußbolzen 34 abgeschlossen. Eine Leckölnut 33 in der Druckbüchse verbindet
den Raum zwischen Druckbüchse und Abschlußmutter sowie die Aussparungen in der Druckbüchse
und Düsennadel mit dem Zuflußraum in dem Ringstück 18.
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Die Arbeitsweise der beschriebenen Konstruktion ist folgende: Im Motorzylinder
2o wird die Luft durch den Kolben :2i verdichtet. Hierdurch erfolgt ein mit dem
Kolbenhub steigender Druck auf den Druckkolben ,I. Durch die Bohrungen im Zylinder
23 und die Verbindungsleitung i9 strömt die Druckluft in den freien Raum über den
Druckkolben d.. Nunmehr bestehen gleiche Druckverhältnisse auf der Druckkolbenober-
und -unterkante abzüglich der Düsennadelquerschnittsfläche und dem Leitungsverlust.
Die Differenz der Ober- und Unterflächendrücke des Druckkolbens 4 wird durch die
Druckkolbenfeder 14 ausgeglichen. Sobald der Motorkolben 21 die Anschlußbohrung
23 im Zylinder 2o abschließt, entsteht bei zunehmender Kompression eine starke Druckdifferenz
zwischen beiden Druckkolbenflächen, so daß sich der Druckkolben 4 nach oben bewegt.
Es kann die Verbindungsle,itung i9 durch eine Bohrung 22 im Kolben 21 in das Kurbelgehäuse
entlastet werden. Bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 2i steigt die in ihm geführte
Düsennadel 6 mit, so daß zunächst die beiden Zuflußbohrungen 31 in der Druckbüchse
3o abgeschlossen werden und somit in der Druckbüchse 30 ein überdruck entsteht,
der dem Flächenverhältnis Druckkolben zum oberen Düsennadelende entspricht, multipliziert
mit dem Zylinderdruck minus Federdruck. Von der Druckbüchse 30 aus pflanzt sich
der Flüssigkeitsdruck durch eine Längsbohrung 8 in der Düsennadel fort und kommt
aus den Querbohrungen 7 des Konusendes der Düsennadel 6 in den Raum zwischen Düsennadel
und Bohrungsende im Druckkolben. Infolge des größeren Durchmessers der Düsennadel
am unteren Ende wird diese nach oben abgehoben, so daß die Einspritzung erfolgt.
Der Einspritzdruck ist abhängig vom Gegendruck der Düsennadelfeder 9 und kann etwa
i8o atü erreichen. Diese Einspritzung erfolgt so lange, als nicht die schräge Steuerkante
29 eine Verbindung des Druckraumes mit dem Saugraum in bekannter Weise herbeiführt.
Die
Lage der Steuerkante 29 wird dabei verändert durch die Regulierhülse
27, welche durch eine Schnecke 28 in die jeweilige Förderstellung gebracht wird.
Das Lecköl, welches sowohl am Abschlußbolzen 34 als auch an der Düsennadelführung
der Druckbüchse 3o austritt, wird in Aussparungen gesammelt und in eine Längsnut
in das Ringstück 18 zurückgeleitet. Hat der Druckkolben seine Endlage erreicht,
indem die Führungshülse 12 an der Anschlagplatte 13 anstößt, so bleibt er
in dieser Lage, bis sich beim Expansionshub das Gas im Motorzylinder so weit entspannt
hat, daß die Druckkolbenfeder i4 in der Lage ist, den Unterdruck in der Druckbüchse
zu überwinden. Die Freigabe der Druckausgleichleitung durch den Kolben hat nunmehr
bewirkt, daß beiderseits des Druckkolbens gleiche Druckverhältnisse sind. Der Druckkolben
geht nun abwärts, bis er an der Abschlußmutter 5 anschlägt, und nimmt dabei die
Düsennadel 6 mit. Die beiden Bohrungen 3i an der Druckbüchse 30 sind jetzt geöffnet,
so daß der Brennstoff nachströmen kann und eine neue Füllung zur Verfügung steht.
Ein neuer Einspritzvorgang kann beginnen.
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Bei dein raschen Arbeitsrhythmus muß darauf geachtet werden, daß die
Gleitbahnen geschmiert werden. Dies geschieht durch den geförderten Treibstoff,
welcher durch die Leckölfangnuten über die Querbohrungen im Druckkolben zur Gleitbahn
gelangt. Das verbleibende Lecköl wird durch Bohrungen im Gehäuse zur Zuführungsleitung
zurückgefördert.
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Die geschilderte Arbeitsweise der mit der Düse kombinierten Einspritzpumpe
ermöglicht es, bei einem verhältnismäßig kleinen Aufwand an Material und Bearl>eitung
eine Einspritzeinrichtung herzustellen, welche für Dieselmotoren und Ottomotoren
geeignet ist. Unabhängig von der Motorenart, dem Treibstoff und der Größe des Triebwerks
kann sie auf jeden Zweck abgestimmt werden und kann durch die Einfachheit ihres
Aufbaues ohne Schwierigkeit jederzeit montiert und demontiert werden.