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Einrichtung zur Brennstoffeinspritzung bei Brennkraftmaschinen Die
Erfindung bezieht sich auf eine mit Förderpump#- und Einspritzpumpe ausgestattete
Einrichtung zur kontinuierlichen Druckzerstäubung von Brennstoff in das Saugrohrsvstein
einer Brennkraftmaschine.
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Das von der Erfindung behandelte Problem liegt darin, daß bei Einrichtungen
dieser Art die Einspritzpumpe aus Kostengründen nicht überdimensioniert ausführbar
ist, so daß sie bei den beim Anlassen vorkommenden niedrigen Drehzahlen nicht genügend
Brennstoff zu liefern vermag. Der Erfinder wünschte, diesz-s Problerr_ nicht auf
die naheliegende Art 7u lösen, eine -zusätzliche Pumpe zu benötigen. Er strebt vielni-elir
an, die übliche Förderpumpe der Anlage zur Brennstoffzufuhr beim Anlaßvorgang heranzuziehen.
Er geht dabei von der Erkenntnis aus, daß die Fördermenge der Förderpumpe bei niedriger
Drehzahl - im Gegensatz zur Einspritzpumpe -genügend groß ist.
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Diese Erkenntnis ist allerdings nicht mehr neu, und es baut daher
die Erfindung auf einer bekannten Anlage auf, bei welcher der Förderpumpe zwei Förderleitutigeii
nachgeordnet sind, deren eine den Brennstoff der Einspritzpumpe zubringt, welch
letztere ihn dem oder,den Einspritzventilen über eine in Abhängigkeit vom Luftdurchsatz
in der Luftansaugleitung gesteuerte Brennstoffzumeßvorrichtung zuführt, und deren
andere (»Uingeliungsleitung«) sich beim Anlassen der Brennkraftniaschine selbsttätig
einschaltet und Brennstoff dein oder den Einspritzventilen unmittelbar, d. h. unter
Umgehung der Einspritzpumpe, zuführt.
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Ausgehend von diesem Stande der Technik, soll erfi ndungsgemäß eire
besonders ,einfache Lösung aufgezeigt werden, wie die Förderpumpe beim Anlassen
zur Brennstoffeinspritzung verwendet werden kann, ohne zahlreiche Leitungen und
Rückschlagventile zu benötigen. Weiterhin kommt es im Rahmen der Aufgabenstellung
-der Erfindung darauf an, daß .die zusätzliche Brennstoffzufuhr nur während des
tatsächlichen Anlaßvorganges erfolgt. Würde nämlich der Zusatzbrennstoff allzu lange
darüber hinaus zugeführt werden, so würde er in bekannt nachteiliger Weise als Flüssigkeit
an den Zvlinderwänden abfließen und das Schmieröl verdünnen oder entfernen.
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Zur Lösung der genannten Aufgabe wird, ausgehend von der beschriebenen
bekannten Anlage, erfindungsgemäß vorgeschlagen, zwischen Einspritzpumpe und Zumeßventil
ein Umgehungsventil anzuordnen, welches einen federbelasteten Ventilschieber aufweist,
der den Brennstoffstrom von der Förderpumpe über die Umgehungsleitung zum Zumeßventil
gestattet und der sich auf Grund des nach dem Anspringen :der Maschine ansteigenden
Förderdruckes der Einspritzpumpe entgegen seiner Federbelastung bewegt und dadurch
die Umgehungsleitung absperrt. In der schematischen Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung beispielsweise dargestellt.
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Die Einrichtung enthält eine Luftansaugeanlage mit einem Gehäuse 10,
durch das sich ein Kanal 12 erstreckt. Am Einlaß des Kanals sitzt ein verjüngter
Einsatz 14, der eine ringförmige Venturidüse 16 bildet Stromabwärts der Venturidüse
16 ist eine Drosselkappe 18 angeordnet, die .die durch den Kanal 12 zu den einzelnen
Motoreinlaßkanälen 20 strömende Luftmenge steuert.
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Die Brennstoffeinspritzanlage besteht aus der Förderpumpe 24 und der
Einspritzpumpe 32, einer Ventilanordnung 36 und Brennstoffeinspritzdüsen 91. Die
Ventilanordnung 36 steuert die den Einspritzdüsen 91 von den Pumpen zugeführte Brennstoffmenge.
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Der Bennstoff wird mittels der Förderpumpe 24 aus einem Behälter 22
über eine Leitung 26 und ein schwimmergesteuertes Ventil 30 einem Brennstoffbehälter
28 zugeführt, in dem die Einspritzpumpe 32 angeordnet ist. Die Pumpe 32 ist über
eine Leitung 34 mit der Ventilanordnung 36 verbunden. Bei laufender Pumpe 32 ist
ihr Förderdruck der Motordrehzahl proportional.
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Die Ventilanordnung 36 besteht aus einem Zumeßventil und einem Umgehungsventil.
Das Zumeßventil hat eine Büchse 40, die in einer Bohrung 38 befestigt und mit zwei
Satz axialen Abstand voneinander aufweisender
Öffnungen 42 und
44 ausgestattet ist. Die stets offenen Öffnungen 42 verbinden den Innenraum der
Büchse 40 mit einer Ringkammer 46, die zwischen der Büchse 40 und der Wand der Bohrung
38 gebildet ist. Im oberen Teil 48 der Büchse 40 gleitet ein nach unten offener
napfartiger Schieber 50, der mit den Öffnungen 44 zusammenarbeitet, um den Brennstoffdurchgang
durch die Öffnungen 44 zu einer ringförmigen Kammer 60 zu beeinflussen. die von
einer Abschlußkappe 62 verschlossen ist.
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Das Umgehungsventil sitzt im unteren Teil der Bohrung, 38, all den
sich eine erweiterte Bohrung 52 anschließt. In dieser Bohrung 52 ist eine Brennstoffcintrittsöffnung
54 vorgesehen, an die die Leitung 34 ange.;chlosscn ist. Zwischen der Öffnung 54
und der Büchse 40 sitzt in der erweiterten Bohrung 52 ein Filter 56. Das untere
Ende der Bohrung 52 ist durch ,eine Abschlußkappe 58 verschlossen. Im Bereich der
Bohrung 38 befindet sich eine Öffnung 64, die von einem Ventilschieber 68 gesteuert
wird und über die Umgehungsleitung 66 mit der Förderpumpe 24 verbunden ist. Der
Ventilschieber 68 ist durch die Kraft einer Feder 72 nach unten belastet, so daß
die Öffnung 64 freigelegt ist. Die Feder 72 stützt sich auf einer Schulter 70 am
Ventilschieber bzw. an der Unterseite der Büchse 40 ab. Die Abwärtsbewegung des
Ventilschiebers 68 wird durch einen Anschlag 74 begrenzt. Bei stehendem Motor zwingt
also die Feder 72 den \"elltilschieber 68 gegen den Anschlag, so daß die Öffnung
64 freigelegt ist. In dem Ventilschieber 68 ist ein zentraler Kanal 76 vorgesehen,
an -den sich eine Er-Nveiterung 78 zur Aufnahme eitles Kugelrückschlag-Ventils 80
anschließt. Das Rückschlagventil 80 ist <durch eine schwache Feder 82 in Richtung
der Schließlage vorbelastet. Bei laufendem Motor gelangt also Brennstoff von der
Einspritzpumpe 32 über die Bohrung 52 und den Kanal 78, hebt das Kugelrückschlagventil
80 von seinem Sitz ab und gelangt in den Innenraum der Büchse 40. Von dort gelangt
er durch die unteren Öffnungen 42, über die Bohrung 88 und die Leitung bzw. Leitungen
90 zu den Einspritzdüsen 91, die in den Motoreinlaßkanälen 20 sitzen. Der Brentlstoff
strömt aber auch durch die oberen Öffnungen 44 zur Kammer 60 und von dieser über
eine Öffnung 84 und eine Leitung 86 in den Behälter 28 zurück.
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Die Einspritzpumpe 32 fördert der Ventilanordnung 36 mehr Brennstoff
zu, als benötigt wird, so daß der Überschuß über die Öffnungen 44 und die Leitung
86 abgeleitet wird, wobei -die überströmende Brennstoffmenge und damit die den Einspritzdüsen
91 zugeteilte Brennstoffmenge von der Stellung des napfartigen Schiebers 50 bestimmt
wird. Die Stellung des Schiebers 50 ergibt sich aus der Differenzwirkung des Brennstoffdruckes,
der auf die Unterfläche des Schiebers 50 wirkt, und einer Kraft, die normalerweise
dem durch den Kanal 12 strömenden Luftgewicht proportional ist. Das Zustandekommen
dieser Kraft wird später noch kurz beschrieben werden, ist jedoch nicht Gegenstand
der Erfindung.
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Da die Einspritzpumpe 32 entsprechend der Motordrehzahl fördert, ist
die Fördermenge für das Anlassen des Motors unzureichend. Um diesen Nachteil zu
beseitigen, wird in an sich bekannter Weise beim Anlassen des Motors die Brennstoff-Förderpumpe
24 benutzt, um die Fördermenge der Pumpe 32 zu ergänzen. Beim Anlassen des Motors
ist der Förderdruck der Einspritzpumpe 32 zu gering, um den Ventilschieber 68 gegen
die Feder 72 zu bewegen, so daß über die Leitung 66 und die Öffnung 64 von der Förderpumpe
24 gelieferter Brennstoff in die Bohrung 38 gelangen kann. Es werden somit während
des Anlassen die Fördermengen beider Pumpen 32 und 24 den Einspritzdüsen 91 zugeleitet.
Nach dem Anspringen des \lotors drückt dann der Brennstoffdruck der Einspritzpumpe
32 den Schieber 68 nach oben, wodurch die Öffnung 64 verschlossen wird, so daß dann
nur noch die eigentliche Einspritzpumpe 32 den Einspritzdüsen 91 Brennstoff zufördert.
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Eine Leitung 96 verbindet die Leitung 66 Tiber ein SicherheitsN-entil
98 mit dem Behälter 22, so daß bei Überschreiten eines bestimmten Brennstoffdruckes
in den Leitungen 26 oder 66 die überschüssige Fördermenge der Förderpumpe 24 zum
Behälter 22 abgeleitet wird.
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Der Schieber 50 des Zumeßventils wird durch eilte Membran 108 mittels
eines Gestänges 92 gesteuert. Die Steuerung erfolgt entweder durch einen vom Luftstrom
durch die Venturidüse 16 gelieferten Meßwert oder durch das Ansaugvakuum. Das Gestänge
92 besteht aus einem Hebel 100, dessen eines Ende 102 auf den äußeren Boden des
napfartigen Schiebers 50 einwirkt und dessen anderes Ende 104 an einer Stange
106 angelenkt ist, die all der Membran 108 sitzt. Der Hebel 102 schwingt um einen
einstellbaren Schwenkpunkt 110, der zwischen den beiden Enden 102 und 104 liegt,
so daß also das Übersetzungsverhältnis des Hebels 100 einstellbar ist. Bewegt sich
das Ende 104 des Hebels 100 nach oben, so drückt das andere Ende 102 den Schielfer
50 des Zumeßventils nach unten, um den Querschnitt der Öffnungen 44 und damit die
durch diese überströmende Brennstoffmenge zu verringern.
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Die Membran 108 bildet mit einem Gehäuse 111 eine Kammer 112, die
mit einer Ringkammer 114 im Ansauggehäuse 10 in Verbindung steht. Die Ringkammer
114 ist über einen radialen Kanal 116 mit der Venturidüse 16 verbunden, so daß der
von der Venturidüse gelieferte Meßwert (Druckabfall) über eine Leitung
118 zur Kammer 112 übertragen wird. Die Membran 108 wird nach
oben bewegt, wenn der Luftstrom durch die @'eilturidüse größer wird. Diese Bewegung
der Membran schwenkt den Hebel 100 eiltgegen dem Uhrzeigersinn, so daß der Schieber
50 nach unten bewegt wird und die überströmende Brennstoffmenge verringert.
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Um einen ausreichenden.Nleßwert zu erhalten, wenn z. B. die Drosselklappe
18 zwecks Leerlaufs des Motors geschlossen ist, ist ein Kanal 120 im Ansauggehäuse
10 vorgesehen, der über eine Drosselstelle 122 mit einer die Drosselklappe umgehenden
Leitung verbunden ist, die aus einem Kanal 124, einer Kammer 126 und einem Kanal
128 besteht. Bei geschlossener Drosselklappe verursacht die durch die Kammer 126
strömende Luft in dem Kanal 120 ein Vakuum, das über eine Leitung 130 und
eine Kammer 172 der Leitung 118 zugeleitet wird. Bei geschlossener Drosselklappe
wird also -der von der Hauptventuridüse gelieferte Meßwert -durch den in der Umgehungsleitung
gebildeten Unterdruck verstärkt.
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Wird der Motor kalt angelassen, so reichen die beiden Meßstellen 16
und 126 nicht aus, um eine genügend reiche Ladung zu erhalten. Bei dieser Betriebsbedingung
wird die Membran 108,dem Vakuum in der Ansaugalltage ausgesetzt. Die Kammer 112
steht hierzu über eine Leitung 132 und ein auf Wärme ansprechendes Ventil
136 mit der Ansauganlage stromabwärts der Drosselklappe 18 in Verbindung.
Das Ventil 136 hat in einem Gehäuse 138 eine Kammer 140, die über eilte Leitung
142 mit der Ansauganlage verbunden ist. Eine bewegliche Ventilnadel 144 arbeitet
mit einem Sitz 146 zusammen, um die Zuleitung des
Ansaugvakuums
zur Leitung 132 zu regeln. Die Ventilnadel ist gelenkig mit einem Hebel 148 verbunden,
der um einen Zapfen 150 schwingt. Am Hebel 148 ist eine Bimetallspirale 152 befestigt,
die den Hebel 148 abhängig von der Außentemperatur verschwenkt. Ist die Bimetallspirale
152 kalt, so hält sie den Hebel 148 in einer Lage, bei der ,die Ventilnadel 144
von ihrem Sitz frei liegt, so daß das Ansaugvakuum zur Kammer 112 übertragen wird.
Neben der Bimetallspirale 152 liegt ein Heizelement 154, das mit dem Zündstromkreis
des Motors so verbunden ist, daß es nach einer bestimmten Zeit die Bimetallspirale
152 ausreichend erwärmt. um den Hebel 148 im Uhrzeigersinn zu schwenken und damit
das Ventil 136 zu schließen. Am anderen Ende des Hebels 148 ist eine Stange 156
angelenkt, die einen Leerlaufnocken 158 steuert, der die Schließlage der Drosselklappe
bestimmt.
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Ein Ventil 160 verhindert den Ausgleich des Ansaugvalcuutns in der
Kammer 112 über die Leitung 118 und 130. Das Ventil 160 hat einen beweglichen
Schieber 162 mit verjüngtem freiem Ende 164, das in einem erweiterten Raum 166 liegt.
Das andere Ende des Schiebers sitzt fest an einer Membran 168, die mit einem Gehäuse
170 eine Kammer 172 begrenzt, in welcher sich der in der Kammer 126 gemessene Unterdruck
einstellt. Eine Feder 174 drückt die Membran 168 nach unten. Bei normalen Betriebsbedingungen,
d. h. bei warmem Motor und offener oder geschlossener Drosselklappe, ist das Vakuum
in der Kammer 172 ausreichend, um die Feder 174 zu überwinden, so daß das verjüngte
Ende 164 frei von seinem Sitz liegt und somit die gemessenen Drücke auf die Membran
108 einwirken können. Liegt das Vakuum in der Kammer 172 aber unterhalb eines bestimmten
Wertes infolge nur schwacher Meßwerte, so drückt die Feder 174 die Membran 168 nach
unten, so daß das verjüngte Ende 164 auf seinen Sitz gelangt. Der Schieber 50 wird
dann vom Ansaugvakuum geregelt, das sich durch das geschlossene Ventil
160 nicht ausgleichen kann.
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In den Leitungen 130 und 132 sind Drosselstellen vorgesehen, die den
Aufbau des Vakuums regeln. Ihre Größe ist auf die Daten des jeweiligen Motors abzustimmen.
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Zum Patentanspruch 3 wird bemerkt"daß die Maßregel, beim Anlassen
sowohl den von der Einspritzpumpe geförderten als auch den von der Förderpumpe unter
Umgehung der Einspritzpumpe gelieferten Brennstoff einzuspritzen, an sich bekannt
.ist.