DD253674A1 - Selbsttaetig oeffnende umgehung fuer volumenzaehler - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Kraftstoffverbrauchsmessung an Verbrennungskraftmaschinen, die nach dem Verfahren der inneren Gemischbildung arbeiten. Als Zusatzeinrichtung fuer nach dem Verdraengerprinzip arbeitende Volumenzaehler vorgesehen, gestattet sie bei Eintritt einer wesentlichen Verringerung der Durchlassfaehigkeit derselben den kontinuierlichen Weiterbetrieb der Motoren. Die Vorrichtung besteht aus einem Kanal, der mit dem Zu- und Abfluss der Messkammer des Volumenzaehlers verbunden ist, und einem Absperrorgan, dessen federbelasteter Steuerkolben den Durchflussquerschnitt der Umgebung bei funktionsgerecht arbeitendem Volumenzaehler verschliesst. Der Vorgang der selbsttaetigen Oeffnung der Umgehung wird durch das zwischen Zu- und Abfluss der Messkammer des Volumenzaehlers herrschende Druckgefaelle bewirkt und ist auf dieses abstimmbar.

Description

Übersteigt der durch den Volumenzähler hervorgerufene Druckabfall den betriebstechnisch zulässigen Grenzwert, so wird der zum ordnungsgemäßen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine im Überströmraum der Einspritzpumpe erforderliche Mindestkraftstoffdruck unterschritten. Dieser Fall tritt ein, wenn das Meßwerk des Volumenzählers blockiert, klemmt oder schwergängig läuft. In der Folge dieses Ereignisses kann die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine unter Last nicht erhöht werden oder sie bleibt gänzlich stehen. Diese Situation kann auch dann eintreten, wenn der Volumenzähler mit einem Umgehungskanal ausgerüstet ist, dessen Durchlaßöffnung manuell ausgelöst wird.

Erfindungsgemäß wird der aufgezeigte Nachteil durch eine selbsttätig öffnende Umgehung für Volumenzähler beseitigt. Diese Vorrichtung besteht im einzelnen aus einen Umgehungskanal, der mit dem Zu- und Abfluß der Meßkammer des Volumenzählers in Verbindung steht. Der Umgehungskanal weist in dem Teil, der unmittelbar mit dem Zufluß der Meßkammer verbunden ist, einen kreisförmig ausgebildeten Ventilsitz auf, dessen Durchflußquerschnitt bei normal funktionierendem Volumenzähler von einem federbelasteten Steuerkolben, der in der Mitte mit einem Steuerstößel versehen ist, verschlossen wird. Zur Führung des Steuerkolbens ist eine zylindrische Bohrung angeordnet, welche an einer Stirnseite durch den Ventilsitz begrenzt wird und deren andere Stirnseite eine Trennwand abschließt, in welcher zentrisch eine Ausgleichbohrung angebracht ist. Die zylindrische Führung des Steuerkolbens ist mit dem Umgehungskanal über eine Überströmöffnung verbunden. An die Trennwand der zylindrischen Führung des Steuerkolbens, die gleichzeitig als Stützfläche für die den Steuerkolben belastende Druckfeder dient, schließt eine zylindrische Bohrung an, welche die Führung ei η es ebenfalls federbelasteten Ausgleich kolbens übernimmt, wobei die hydraulische Verbindung zwischen beiden zylindrischen Bohrungen durch die Ausgleichbohrung gewährleistet ist, die bei normaler Funktion des Volumenzählers vom Ausgleichkolben verschlossen wird. Die zylindrische Führung des Ausgleichkolbens wird durch eine Wandung begrenzt, deren Fläche zur Abstützung der den Ausgleichkolben belastenden Druckfeder dient und die mit einer Belüftungsöffnung versehen werden kann.

Alle Einzelteile der Umgehung sind derartig dimensionier- und aufeinander abstimmbar, daß die gewünschte selbsttätige Öffnung des Umgehungskanals erst bei Eintritt eines definierten Druckgefälles über den Volumenzähler eingeleitet wird. Die Funktion der Vorrichtung wird im Ausführungsbeispiel beschrieben.

Ausführungsbeispiel

Die zugehörige Zeichnung enthält die Schnittdarstellung der selbsttätig öffnenden Umgehung in Kombination mit der Meßkammer 2 eines Volumenzählers, die gemeinsam in einem Grundkörper 1 angeordnet sind.

Beim Start und beim Betrieb der Verbrennungskraftmaschine herrscht im Zufluß 2.1 ein Kraftstoffdruck, dessen Größe dem Öffnungsdruck des im Kraftstromsystem vorhandenen Überströmventils entspricht und als konstant anzusehen ist. Dieser Kraftstoffdruck erzeugt über den von der Durchlaßöffnung des Ventilsitzes 3.1 bestimmten Querschnitt eine Kraft, die in Öffnungsrichtung auf den Steuerkolben 5 wirkt. Die den Steuerkolben 5 belastende Feder 5.2 bewirkt eine Druckkraft, welche dieser Öffnungskraft entgegenwirkt, aber größenmäßig wesentlich unterhalb derselben liegt.

Der im Abluß 2.2 wirkende Kraftstoffdruck ist gegenüber dem im Zufluß 2.1 herrschenden Kraftstoffdruck geringer, variiert zudem in Abhängigkeit vom Kraftstoffdurchsatz, wobei jedoch ein allen betriebstechnischen Belangen der Verbrennungskraftmaschine genügender Mindestdruck nicht unterschritten wird.

Da der Abfluß 2.2 in Norma I lage des Steuerkolbens 5 über Umgehungskanal 3 und Überströmöffnung 3.2 mit der zylindrischen Bohrung 4 verbunden ist, erzeugt dieser Mindestdruck über die Querschnittsfläche des Steuerkölbens 5 eine der Öffnungskraft ebenfalls entgegengerichtete Druckkraft. Beide Komponenten, Federkraft und kraftstoffdruckabhängige Kraft, resultieren zur Schließkraft, die größenmäßig die auf den Steuerkolben 5 wirkende Öffnungskraft erheblich überschreitet. Infolge dessen versperrt der Steuerkoiben 5 die Durchlaßöffnung des Ventilsitztes 3.1 und der Umgehungskanal 3 bleibt wirkungslos. Der bei normaler Funktion des Volumenzählers in der zylindrischen Bohrung 4 wirkende Kraftstoffdruck beaufschlagt gleichzeitig über die in der Trennwand 6 angeordnete Ausgleichbohrung 6.1 den Ausgleichkolben 8, der zur Verhinderung des Austritts von Leckkraftstoff mit einem Dichtelement 8.1 versehen ist, das vorzugsweise als Topfmanschette ausgeführt sein sollte..Die durch den Kraftstoffdruck über die Querschnittsfläche der Ausgleichbohrung 6.1 auf den Ausgleichkolben 8 wirkende Druckkraft liegt größenmäßig unterhalb der den Ausgleichkolben 8 entgegengesetzt belastende Federkraft der Druckfeder 8.2, so daß eine Öffnung der Ausgleichbohrung 6.1, verbunden mit einem Überströmen des Kraftstoffes in den sich dann bildenden Ausgleichraum, verhindert wird. Kraftstoffdruckspitzen, die durch die Funktion der Einspritzpumpe hervorgerufen werden können, führen zur stoßweisen Öffnung der Ausgleichbohrung 6.1 durch den Ausgleichkolben 8. In diesem Fall übernimmt der federbelastete Ausgleichkolben 8 die Funktion des Druckausgleichs und entlastet das Meßwerk des Volumenzählers. Die Belüftungsöffnung 9 verhindert die Bildung eines Luftpolsters hinter dem Ausgleichkolben 8.

Das Blockieren, Klemmen oder eine Schwergängigkeit der in der Meßkammer 2 angeordneten Wälzkolben vermindert oder sperrt den Kraftstoffdurchfluß zum Abfluß 2.2. Sofern bei Eintritt eines solchen Ereignisses der Mindestdruck im Abfluß 2.2 nicht unterschritten wird, hat das keine Auswirkungen auf das Ansprechen der selbsttätig öffnenden Umgehung. Bei Unterschreitung des Mindestdruckes verringert sich die auf den Steuerkolben 5 wirkende Schließkraft auf eine Größe, die unterhalb der den Steuerkolben 5 beaufschlagende Öffnungskraft liegt. Dadurch bewegt sich der Steuerkolben 5 aus seinem Ventilsitz 3.1, wobei gleichzeitig die gesamte Querschnittsfläche des Steuerkolbens 5 zur Wirkung gelangt. Dieses führt zur Erhöhung der Öffnungskraft; der Steuerkolben 5 wird beschleunigt und gleitet in Richtung Endlage. Nach definiertem Hub berührt der durch die Ausgleichbohrung 6.1 führende Steuerstößel 5.1 den Ausgleichkolben 8, überwindet die Federkraft, bewegt ihn aus seiner Normallage und drückt ihn in Richtung Endlage. Dabei tritt Kraftstoff aus dem Raum der zylindrischen Bohrung 4 über die Ausgleichbohrung 6.1 in den Raum der zylindrischen Bohrung 7, der zwischen Trennwand 6 und Ausgleichkolben 8 gebildet wird, ein. Während der fortschreitenden, jetzt gleichlaufenden Bewegung des Steuerkolbens 5 und des Ausgleichkolbens 8 überdeckt schließlich die Mantelfläche des Steuerkolbens 5 die Überströmöffnung 3.2 vollständig. Dadurch wird die

hydraulische Verbindung zwischen Umgehungskanal 3 und zylindrischer Bohrung 4 getrennt. Die vom Kraftstoffdruck im Abfluß 2.2hervorgerufene Komponente der Schließkraft wird wirkungslos; als Gegenkraft auf den Steuerkolben 5, die der Öffnungskraft entgegengerichtet ist, wirkt jetzt nur die resultierende Federkraft der Druckfedern 5.2 und 8.2, die größenmäßig wesentlich geringer als die durch den Kraftstoff druck im Zufluß 2.1 hervorgerufene Öffnungskraft ist. Deshalb wird der Steuerkolben 5 sowie gleichzeitig der Ausgleichkolben 8 weiter in Richtung Endlage verschoben, wobei die Mantelfläche des Steuerkolbens 5 die · Überströmöffnung 3.2 und damit den Umgehungskanal 3 vollständig freigibt. Sofern der Druck im Zufluß 2.1 der Meßkammer 2 und damit im jetztgeöffneten Umgehungskanal 3 unterhalb eines bestimmten Niveaus absinkt, wird die Durchlaßöffnung des Umgehungskanals 3 durch den Steuerkolben 5 geschlossen.

Eine weitere. Form der Ausführung besteht darin, daß die Meßkammer 2 und der Umgehungskanal 3 keinen gemeinsamen Grundkörper 1 aufweisen und die Verbindung zwischen Umgehungskanal 3 mit dem Zufluß 2.1 als auch Abfluß 2.2 der Meßkammer mittels bekannter Dichtungselemente ausgeführt ist.

Claims (2)

1. Selbsttätig öffnende Umgehung für Volumenzähler, die nach dem Verdrängungsprinzip arbeiten, gekennzeichnet dadurch, daß die Meßkammer (2) eines Volumenzählers, ein mit ihrem Zufluß (2.1) und Abfluß (2.2) verbundener, an sich bekannter Umgehungskanal (3), in dessen Durchflußquerschnitt ein Ventilsitz (3.1), eine Überströmöffnung (3.2) sowie eine zylindrische Bohrung (4) zur Führung eines mit einem Steuerstößel (5.1) versehenen federbelasteten Steuerkolbens (5) hineinragen, sowie eine anschließende und über die Ausgleichbohrung (6.1) einer Trennwand (6) in Verbindung stehende zylindrische Bohrung (7) zur Führung eines federbelasteten Ausgleichkolbens (8) gemeinsam in einem Grundkörper (1) angeordnet sind.

-1- 253 Patentansprüche:

2. Selbsttätig öffnende Umgehung für Volumenzähler nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Meßkammer (2) und der Umgehungskanal (3) keinen gemeinsamen Grundkörper (1) aufweisen und die Verbindung zwischen Umgehungskanal (3) mit dem Zufluß (2.1) als auch Abfluß (2.2) der Meßkammer (2) mittels bekannter Verbindungs- und Dichtelemente ausgeführt ist.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Kraftstoffverbrauchsmessung an Verbrennungskraftmaschinen, die nach dem Verfahren der inneren Gemischbildung arbeiten und deren Kraftstoffsysteme mit Volumenzähler, welche in ihrer Wirkungsweise dem Verdrängungsprinzip entsprechen, ausgerüstet oder nachrüstbarsind.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Im Zusammenhang mit der ökonomischen Verwendung von flüssigen Energieträgern werden Kraftstoffsysteme von Verbrennungskraftmaschinen mit technischen Einrichtungen ausgerüstet, die Informationen hinsichtlich des Kraftstoffverbrauches liefern. Zur Informationsgewinnung werden bei Verbrennungskraftmaschinen, welche nach dem Verfahren der inneren Gemischbildung arbeiten, unter anderem Volumenzähler eingesetzt, die nach dem Verdrängungsprinzip wirken. Diese Zähler, zum Beispiel Wälzkolbenzähler, haben den Nachteil, daß ein Blockieren ihrer Wälzkolben die Förderung des Kraftstoffes zur Gemischbildungseinrichtung der Verbrennungskraftmaschine reduziert oder gänzlich unterbricht und dadurch der kontinuierliche Betrieb der Verbrennungskraftmaschine nicht mehr gewährleistet ist. Als Möglichkeit zur Beseitigung eines solchen Havariefalles sind Umgehungen bekannt, beispielsweise ist eine solche Lösung in Prospektmaterialien der EMERSON ELEKTRIC (FRANCE) S.A. — DIVISION BROOKS dargestellt, bei denen die gewünschte Verbindung von Zu- und Abfluß der Meßkammer des Volumenzählers über ein Absperrorgan regelbar ist, wobei die Durchlaßfähigkeit des Umgehungskanals manuell ausgelöst wird. Diese Umgehungen weisen jedoch den Nachteil auf, daß das Blockieren des Zählers erst durch die nicht ordnungsgemäße Arbeitsweise der Verbrennungskraftmaschine angezeigt wird und die zur Aufrechterhaltung des kontinuierlichen Betriebes der Verbrennungskraftmaschine erforderliche Durchlaßöffnung der Umgehung nicht rechtzeitig vorgenommen werden kann.

Die Nachteile eines nach dem Verdrängungsprinzip arbeitenden Voiumenzählers, der ohne oder mit manuell betätigter Umgehungseinrichtung im Kraftstromsystem eingebunden ist, kommen insbesondere bei mobilen Verbrennungskraftmaschinen, beispielsweise in Diesel-Triebfahrzeugen und Nutzkraftwagen, zum Tragen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, Betriebsstörungen an Verbrennungskraftmaschinen, verursacht durch Kraftstoff mangel in ihrer Gemischbildungseinrichtung auf Grund blockierender, klemmender oder schwergängig laufender Volumenzähler, auszuschließen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Verbrennungskraftmaschinen, die nach dem Verfahren der inneren Gemischbildung arbeiten, sind in der Regel mit nichtselbstansaugenden Einspritzpumpen ausgerüstet. Deshalb fördert eine sogenannte Förderpumpe den Kraftstoff aus dem Tank über einen Feinfilter zur Einspritzpumpe, wobei im Kraftstoffsystem zwischen Feinfilter und Einspritzpumpe ein sogenanntes Überströmventil angeordnet ist, welches den Kraftstoffdruck unabhängig vom Kraftstoffdurchsatz zur Einspritzpumpe in definierter Größenordnung konstant hält. Sinkt der Druck im Kraftstoffsystem zur Einspritzpumpe unter einen Mindestwert, so ruft der dadurch eintretende Kraftstoffmange! eine Störung des Betriebes der Verbrennungskraftmaschine hervor.

Volumenzähler, die nach dem Verdrängungsprinzip wirken, werden zum Zwecke der Kraftstoffverbrauchsmessung vorzugsweise im Kraftstoffsystem zwischen Feinfilter und Einspritzpumpe eingebunden. Dabei durchströmt das zur Einspritzpumpe geförderte Kraftstoffvolumen die Meßkammer des Volumenzählers und treibt das Meßwerk an, welches einen Druckabfall im Kraftstoffsystem nach dem Volumenzähler zur Folge hat. Dieser meßbare Druckabfall variiert bei normal funktionierendem Volumenzähler in betriebstechnisch zulässigen Grenzen und ist bei gegebenen Meßkammerabmessungen erstrangig vom Kraftstoffdurchsatz zur Einspritzpumpe abhängig.