DE10036980A1

DE10036980A1 - Kraftstoffabschaltvorrichtung für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE10036980A1
Application number: DE10036980A
Authority: DE
Inventors: Katsumi Mori
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-08-05
Filing date: 2000-07-28
Publication date: 2001-02-15
Also published as: JP2001050141A; US6357415B1; JP3521811B2

Abstract

Eine Kraftstoffabschaltsicherheitsvorrichtung (10) ist in einem Kraftstoffeinspritzsystem für einen Verbrennungsmotor montiert. Die Kraftstoffabschaltsicherheitsvorrichtung (10) hat einen zylindrischen Körper (6) mit einem Kraftstoffdurchgang (61) und einem Ventilsitz (69), einen Kolben (30), der zum Gleiten in dem Kraftstoffdurchgang (61) angeordnet ist, einen Ventilkörper (32) zum Abschalten des Kraftstoffdurchgangs (61), wenn er auf den Ventilsitz (69) gesetzt ist, einer mit einem Kraftstoffeinlass (361) verbundenen Zentralbohrung und einer Beschränkungsöffnung (33), welche die Zentralbohrung (311) und den Kraftstoffdurchgang (61) zwischen dem Gleitabschnitt (31) und dem Ventilsitz (69) verbindet, und eine Spiraldruckfeder (34) zum Vorspannen des Kolbens (30), um den Ventilkörper (32) von dem Ventilsitz (69) abzuheben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffabschaltsicherheitsvorrichtung zum Einbau in ein Kraftstoffeinspritzsystem für einen Verbrennungsmotor.

Bei einem Kraftstoffeinspritzsystem der Druckspeicherbauart wird Hochdruckkraftstoff durch eine Hochdruckpumpe in einer gemeinsamen Leitung (common rail), einem Ausgleichsbehälter oder ein Druckspeicherrohr gestaut. Üblicherweise ist eine Kraftstoffabschaltvorrichtung in einem solchen System vorgesehen, um den Kraftstoff aus Sicherheitsgründen abzuschalten, wenn ein abnormaler Betrieb eines Kraftstoffeinspritzventils, wie zum Beispiel ein übermäßiger Kraftstoffausstoß, festgestellt wird. Das US-Patent 5 692 476 oder die PCT-Anmeldung HEI 9-512325 offenbart eine solche Kraftstoffabschaltvorrichtung.

Eine derartige Kraftstoffabschaltvorrichtung ist jedoch kostenintensiv, weil sie aus verschiedenen komplizierten Teilen zusammengesetzt ist. Darüber hinaus ist es schwierig, die Betriebscharakteristik einer Kraftstoffabschaltvorrichtung für die Anwendung bei unterschiedlichen Motoren zu ändern.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache, zuverlässige und kostengünstige Sicherheitsvorrichtung für den Einbau in ein Kraftstoffeinspritzsystem eines Verbrennungsmotors zu schaffen.

Außerdem ist es das Ziel der Erfindung, eine Kraftstoffabschaltsicherheitsvorrichtung zu schaffen, bei welcher die Betriebsbedingungen in einfacher Weise geändert werden können.

Gemäß der Erfindung hat eine Kraftstoffabschaltvorrichtung für einen Verbrennungsmotor einen zylindrischen Körper mit einem Kraftstoffdurchgang und einem Ventilsitz, einen in dem Kraftstoffdurchgang zum axialen Gleiten angeordneten Kolben und einen Ventilkörper zum Abschalten bzw. Absperren des Kraftstoffdurchgangs, wenn er an dem Ventilsitz ansitzt, und eine Vorspanneinrichtung zum Vorspannen des Kolbens zum Abheben des Ventilkörpers von dem Ventilsitz. Der Kolben hat eine Zentralbohrung, die mit einem Kraftstoffeinlass des zylindrischen Körpers verbunden ist, und eine Öffnung, welche die Zentralbohrung und den Kraftstoffdurchgang verbindet. Daher kann mit einer einfachen und kostengünstigen Kraftstoffabschaltvorrichtung verhindert werden, dass eine übermäßige Kraftstoffmenge in die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen.

Bei der Kraftstoffabschaltvorrichtung kann die Vorspanneinrichtung eine Spiralfeder sein, die um den Ventilkörper herum angeordnet ist.

Die Kraftstoffabschaltvorrichtung kann des weiteren eine Dichtung mit einem Flanschabschnitt, der in Kontakt mit dem zylindrischen Körper an dem Kraftstoffeinlass steht, und zwei Buchsenabschnitte mit unterschiedlichen Längen haben, die sich in Längsrichtung von dem Flanschabschnitt in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, so dass jeder der Buchsenabschnitte in den Kraftstoffdurchgang eingepasst werden kann.

Andere Ziele, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung ebenso wie die Funktion von zugehörigen Teilen der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den Zeichnungen ersichtlich.

Fig. 1 zeigt eine Längsschnittseitenansicht einer Kraftstoffabschaltvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 zeigt eine schematische Abbildung eines Kraftstoffeinspritzsystems für einen Verbrennungsmotor mit der darin montierten Kraftstoffabschaltvorrichtung;

Fig. 3 zeigt eine Längsschnittseitenansicht einer Kraftstoffabschaltvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4 zeigt eine Längsschnittseitenansicht der Kraftstoffabschaltvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel; und

Fig. 5 zeigt eine Seitenschnittansicht einer Abwandlung einer Dichtung der Kraftstoffabschaltvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Eine Kraftstoffabschaltvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 2 jeweils in einer Vielzahl von Zylindern eines Dieselmotors 1 montiert. Jede Einspritzeinrichtung 2 wird durch elektromagnetische Einspritzsteuerventile 3 zum Öffnen oder Schließen gesteuert, wodurch die Kraftstoffeinspritzung gesteuert wird. Jede Einspritzeinrichtung 2 ist mit einer Speicherkammer 4 der gemeinsamen Leitung (common rail) 20 verbunden. Kraftstoff wird durch Einspritzeinrichtungen 2 aus der Speicherkammer 4 in die jeweiligen Zylinder des Motors 1 eingespritzt, wenn sich die elektromagnetischen Ventile 3 öffnen. Eine Hochdruckkraftstoffpumpe 7 ist mit der Speicherkammer 4 verbunden, um dieser kontinuierlich Hochdruckkraftstoff durch ein Kraftstoffzufuhrrohr 5 und ein Kraftstoffzufuhrventil 16 zuzuführen. Der Hochdruckkraftstoffpumpe 7 wird Kraftstoff von der Niederdruckkraftstoffpumpe 9 aus dem Kraftstofftank 8 zugeführt.

Eine ECU 40 regelt bzw. steuert das Kraftstoffeinspritzsystem gemäß einer durch einen Motordrehzahlsensor 12 erfassten Motordrehzahl und einer durch einen Motorlastsensor 13 erfassten Motorlast. Die ECU 40 leitet Steuer- bzw. Regelsignale zu den jeweiligen elektromagnetischen Ventilen 3, um eine geeignete Einspritzzeitabstimmung und Kraftstoffmenge vorzusehen. Die ECU 40 leitet auch ein Steuer- bzw. Regelsignal zu der Hochdruckkraftstoffpumpe 7, so dass der Einspritzdruck gemäß der Motordrehzahl und der Motorlast geregelt werden kann.

Eine Kraftstoffabschaltvorrichtung ist in der gemeinsamen Leitung (common rail) 20 montiert. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, setzt sich die Kraftstoffabschaltvorrichtung 10 aus einem zylindrischen Körper 6, einem Kolben 30 und einer Spiraldruckfeder 34 zusammen.

Der zylindrische Körper 6 hat einen Kraftstoffdurchgang 61, der an der Mitte davon ausgebildet ist, und einen Kraftstoffauslass 68 an dem oberen Ende davon. Der Kolben 30 ist in den Kraftstoffdurchgang 61 mit der Spiralfeder 34 eingesetzt. Eine Dichtung 36 ist am unteren Ende des zylindrischen Körpers 6 fixiert. Die Dichtung 36 hat einen Kraftstoffeinlass 361. Ein Sicherungsring 50 ist an einem stromaufwärtigen Abschnitt des Kraftstoffdurchgangs 61 montiert.

Der Kolben 30 hat einen zylindrischen Gleitabschnitt 31, der entlang dem Kraftstoffdurchgang 61 gleiten kann, und einen zylindrischen Ventilkörperabschnitt 32, der in den stromabwärtigen Abschnitt des Kraftstoffdurchgangs 61 von dem Gleitabschnitt 31 vorsteht. Der Ventilkörperabschnitt 32 hat einen geringeren Außendurchmesser als der Gleitabschnitt 31, so dass ein Absatzabschnitt 35 zwischen dem Gleitabschnitt 31 und dem Ventilkörperabschnitt 32 ausgebildet ist. Der Gleitabschnitt 31 hat eine Zentralbohrung 311 als Kraftstoffdurchgang, der mit dem Kraftstoffeinlass 361 der Dichtung 36 verbunden ist. Eine Beschränkungsöffnung 33 ist quer an dem Ventilkörperabschnitt 32 ausgebildet, um die Zentralbohrung 311 und den Kraftstoffdurchgang 61 zwischen einem Ventilsitz 69 und dem Gleitabschnitt 31 zu verbinden.

Die Spiraldruckfeder 34 hat ein oberes Ende 341, das durch den Absatzabschnitt 62 um den Ventilsitz 69 gestützt ist, und ein unteres Ende 342, das durch den Absatz 35 des Gleitabschnitts 31 gestützt ist. Die Spiraldruckfeder 34 spannt den Kolben 30 vor, um diesen von dem Ventilsitz 69 abzuheben. Mit anderen Worten spannt die Spiraldruckfeder 34 den Kolben 30 gegen die Dichtung 36 vor, wenn kein Kraftstofffluss vorliegt. Da die Spiraldruckfeder 34 um den Ventilkörper 32 herum angeordnet ist, kann die Kraftstoffabschaltvorrichtung 10 kurz und kompakt ausgeführt werden.

Der Ventilkörper 32 hat einen abgeschrägten Abschnitt 321, der den Kraftstoffdurchgang 61 vollständig schließt, wenn er auf den Ventilsitz 69 gesetzt wird.

Wenn dem Kraftstoffeinlass 361 aus der Druckspeicherkammer 4 Hochdruckkraftstoff zugeführt wird, wird nachfolgend Kraftstoff durch die Zentralbohrung 311, die Beschränkungsöffnung 33, den Kraftstoffdurchgang 61 und den Auslass 68 einer der Einspritzeinrichtungen 2 zugeführt. Wenn der Kraftstofffluss durch die Beschränkungsöffnung 33 ansteigt, wird eine Druckdifferenz über der Beschränkungsöffnung 33 zwischen der Zentralbohrung 311 und dem Kraftstoffdurchgang 61 erzeugt. Wenn die Druckdifferenz kleiner als die Federkraft der Spiraldruckfeder 34 ist, wird der Kolben 30 wie in Fig. 1 gezeigt, positioniert.

Wenn der Kraftstofffluss durch die Beschränkungsöffnung 33 weiter ansteigt und die Druckdifferenz größer als die Federkraft wird, bewegt sich der Kolben 30 nach oben und bleibt an einer Position stehen, an der die Druckdifferenz und die Federkraft miteinander im Gleichgewicht stehen.

Wenn der Kraftstofffluss weiter ansteigt, wird die Druckdifferenz groß genug, dass der Ventilkörper 32 des Kolbens 30 auf den Ventilsitz 69 gesetzt wird. Als Ergebnis wird der Einspritzeinrichtung 2 kein Hochdruckkraftstoff zugeführt. Dies verhindert einen abnormalen Betrieb der Einspritzeinrichtung 2 aufgrund einer übermäßigen Kraftstoffzufuhr.

Es ist anzumerken, dass die maximale Kraftstoffmenge, die der Einspritzeinrichtung zugeführt werden soll, durch den Bewegungsabstand bzw. die Bewegungsspielraum L des Kolbens 30 gesteuert wird, wie in Fig. 1 angedeutet ist.

Eine Kraftstoffabschaltvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 5 beschrieben. In der Zeichnung entsprechen gleiche Bezugszeichen gleichen oder im wesentlichen gleichen Teilen oder Abschnitten des ersten Ausführungsbeispiels.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, hat eine Dichtung 37 einen Flanschabschnitt 371, der am unteren Ende des zylindrischen Körpers 6 angeordnet ist, und einen Buchsenabschnitt 372, der in den Kraftstoffdurchgang 61 gesetzt ist. Eine Beschränkungsöffnung 312 ist an dem Gleitabschnitt 31 ausgebildet. Zu diesem Zweck hat der Gleitabschnitt 31 eine ausgeschnittene Verbindungsbeschränkungsöffnung 312 und den Kraftstoffdurchgang 61. Eine Kugel 38 ist an dem Ventilkörper 32 anstelle des abgeschrägten Abschnitts 321 des ersten Ausführungsbeispiels fixiert oder angelötet.

Wenn die Länge des Buchsenabschnitts 372 verändert wird, so kann der Bewegungsabstand bzw. Bewegungsspielraum des Kolbens 30 in einfacher Weise geändert werden, so dass die zuzuführende maximale Kraftstoffmenge oder Betriebscharakteristik geändert werden kann. Wenn die Dichtung 37 andersherum (mit der Oberseite nach unten) fixiert wird, wie in Fig. 4 gezeigt ist, dann kann der Bewegungsabstand zu L + H geändert werden.

Als eine Abwandlung kann die Dichtung 37 Buchsen 372 und 373 an deren entgegengesetzten Enden haben, wie in Fig. 5 gezeigt ist.

Die Buchse 373 hat die Länge H1 und die Buchse 372 hat die Länge H2 für den gleichen Zweck, der oben beschrieben wurde.

Die Kraftstoffabschaltvorrichtung kann zwischen der Hochdruckkraftstoffpumpe 7 und der Druckspeicherkammer 4 angeordnet werden.

Die Kraftstoffabschaltsicherheitsvorrichtung 10 ist in dem Kraftstoffeinspritzsystem für den Verbrennungsmotor montiert. Die Kraftstoffabschaltsicherheitsvorrichtung 10 hat den zylindrischen Körper 6 mit dem Kraftstoffdurchgang 61 und dem Ventilsitz 69, den Kolben 30, der zum Gleiten in dem Kraftstoffdurchgang 61 angeordnet ist, den Ventilkörper 32 zum Abschalten des Kraftstoffdurchgangs 61, wenn er auf den Ventilsitz 69 gesetzt ist, der mit dem Kraftstoffeinlass 361 verbundenen Zentralbohrung und der Beschränkungsöffnung 33, welche die Zentralbohrung 311 und den Kraftstoffdurchgang 61 zwischen dem Gleitabschnitt 31 und dem Ventilsitz 69 verbindet, und die Spiraldruckfeder 34 zum Vorspannen des Kolbens 30, um den Ventilkörper 32 von dem Ventilsitz 69 abzuheben.

Claims

1. Kraftstoffabschaltvorrichtung (10) für einen Verbrennungsmotor mit:
einem zylindrischen Körper (6) mit einem Kraftstoffeinlass (361), einem Kraftstoffdurchgang (61), einem Kraftstoffauslass (68) und einem Ventilsitz (69), der in dem Kraftstoffdurchgang (61) angeordnet ist;
einem Kolben (30) mit einem Gleitabschnitt (31), der so angeordnet ist, dass er axial in dem Kraftstoffdurchgang (61) gleiten kann, einem Ventilkörper (32), der mit dem Gleitabschnitt (31) einstückig ist und sich axial von diesem erstreckt, um den Kraftstoffdurchgang (61) abzuschalten, wenn er auf den Ventilsitz (69) gesetzt ist, einer Zentralbohrung (311), die mit dem Kraftstoffeinlass (361) verbunden ist, und einer Öffnung (33), welche die Zentralbohrung (311) und den Kraftstoffdurchgang (61) zwischen dem Gleitabschnitt (31) und dem Ventilsitz (69) verbindet; und
einer Vorspanneinrichtung (34), die zwischen dem Gleitabschnitt (31) und dem Ventilsitz (69) zum Vorspannen des Kolbens (30) zum Abheben des Ventilkörpers (32) von dem Ventilsitz (69) angeordnet ist.

2. Kraftstoffabschaltvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspanneinrichtung (34) eine um den Ventilkörper (32) herum angeordnete Spiralfeder aufweist.

3. Kraftstoffabschaltvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (32) eine zylindrische Fläche hat, die einen kleineren Durchmesser als der Gleitabschnitt (31) hat, wodurch ein Absatz zwischen dem Ventilkörper (32) und dem Gleitabschnitt (31) ausgebildet wird, durch welchen das untere Ende der Spiralfeder gestützt ist.

4. Kraftstoffabschaltvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
diese des weiteren eine Dichtung (37) mit einem Flanschabschnitt (371), der in Kontakt mit dem zylindrischen Körper (6) an dem Kraftstoffeinlass (361) steht, und zwei Buchsenabschnitten (372, 373) aufweist, die sich von dem Flanschabschnitt (371) in entgegengesetzten Längsrichtungen erstrecken, so dass einer der Buchsenabschnitte (372, 373) in den Kraftstoffdurchgang (61) eingepasst werden kann, und
einer der Buchsenabschnitte (373) eine unterschiedliche Länge als der andere Buchsenabschnitt (372) aufweist.