DE10159508A1

DE10159508A1 - Kraftstoffeinspritz-Einrichtung

Info

Publication number: DE10159508A1
Application number: DE2001159508
Authority: DE
Inventors: Ernst Kuhlen; Oliver Graessel
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Walbro LLC
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2001-12-04
Publication date: 2003-06-18
Also published as: EP1318295A1

Abstract

Eine Kraftstoffeinspritz-Einrichtung für Verbrennungsmotoren, die insbesondere für Zweitaktmotoren geeignet ist, weist eine Kraftstoffpumpe (10) und eine Druckerzeugungs-Einrichtung (12) auf. Die Kraftstoffpumpe (10) weist ein Förderelement (16) zum Zuführen des Kraftstoffs zu einem Verbrennungsraum auf. Die Druckerzeugungseinrichtung (12) weist zur Erzeugung von Druckluft ein Kompressionselement (28) auf. Erfindungsgemäß ist anstatt einer elektrischen Kraftstoffpumpe eine mechanische Kraftstoffpumpe vorgesehen, wobei hierzu das Förderelement (16) und das Kompressionselement (28) zum gemeinsamen Antreiben der Kraftstoffpumpe (10) und der Druckerzeugungseinrichtung (12) miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritz-Einrichtung für Verbrennungsmotoren. Insbesondere ist die Kraftstoffeinspritz- Einrichtung für Zweitaktmotoren geeignet.

Bekannte Kraftstoffeinspritz-Einrichtungen weisen eine Kraftstoffpumpe und eine Druckerzeugungs-Einrichtung auf. Mit Hilfe der Kraftstoffpumpe wird der Kraftstoff dem Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors zugeführt. Um eine möglichst feine Zerstäubung des Kraftstoffs in dem Verbrennungsraum zu erzielen, ist die Druckerzeugungs- Einrichtung, wie beispielsweise ein Luftkompressor, vorgesehen. Aufgrund der feinen Kraftstoffzerstäubung kann die Motorleistung erhöht werden. Ferner erfolgt hierdurch eine vollständige Verbrennung, so dass die Schadstoffemission reduziert ist.

Bei bekannten Kraftstoffeinspritz-Einrichtungen ist eine elektrische Kraftstoffpumpe vorgesehen. Der Kompressor zur Erzeugung der Druckluft ist beispielsweise an dem Motorgehäuse angeflanscht und wird über den Verbrennungsmotor angetrieben. Das Vorsehen einer elektrischen Kraftstoffpumpe hat den Nachteil, dass insbesondere bei Motorrädern und bei Kleinwagen nur geringe elektrische Leistungen vorhanden sind. Es ist somit nicht möglich, den Kraftstoff mit hohem Druck in den Verbrennungsraum zu fördern. Ferner sind geeignete elektrische Kraftstoffpumpen, die einen relativ hohen Druck erzeugen können, teuer.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstoffeinspritz- Einrichtung für Verbrennungsmotoren zu schaffen, mit der hohe Kraftstoffdrücke erzielt werden können.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Erfindungsgemäß ist die elektrische Kraftstoffpumpe durch eine mechanische Kraftstoffpumpe ersetzt. Zum Antrieb der Kraftstoffpumpe und der Druckerzeugungseinrichtung ist ein Förderelement der Kraftstoffpumpe und ein Kompressionselement der Druckerzeugungseinrichtung miteinander verbunden. Hierdurch ist ein gemeinsamer Antrieb mit der Kraftstoffpumpe und der Druckerzeugungs-Einrichtung möglich. Hierbei ist vorzugsweise als Kraftstoffpumpe eine Kolbenpumpe vorgesehen, deren Kolben als Förderelement für den Kraftstoff dient. Derartigen mechanischen Kolbenpumpen können hohe Drücke von insbesondere mehr als vier, insbesondere mehr als fünf bar erzeugt werden. Da der Antrieb der Kraftstoffpumpe sowie der Druckerzeugungs- Einrichtung gemeinsam insbesondere durch eine mechanische Verbindung mit dem Verbrennungsmotor erfolgt und somit keine elektrische Energie zum Betreiben der Kraftstoffpumpe erforderlich ist, kann die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritz-Einrichtung auch bei Motoren oder kleinen Kraftfahrzeugen, bei denen keine ausreichende elektrische Energie zur Verfügung steht, eingesetzt werden.

Zum Antreiben der Kraftstoffpumpe und der Druckerzeugungs- Einrichtung ist das Förderelement der Kraftstoffpumpe und/oder das Kompressionselement der Druckerzeugungs-Einrichtung vorzugsweise mit einem Antriebselement verbunden. Das Antriebselement ist mit einer Welle des Verbrennungsmotors verbunden, so dass der Antrieb der Kraftstoffpumpe und der Druckerzeugungs-Einrichtung ausschließlich mechanisch, ohne der Notwendigkeit des Zuführens elektrischer Energie, erfolgt. Bei dem Antriebselement handelt es sich beispielsweise um einen Keilriemen, der mit der zur Lichtmaschine führenden Welle verbunden ist.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist nicht nur die Kraftstoffpumpe als Kolbenpumpe mit einem als Förderelement dienenden ersten Kolben, sondern auch die Druckerzeugungs- Einrichtung als Kolbenpumpe mit einem zweiten Kolben vorgesehen. Der zweite Kolben ist in einem Kompressionsraum zur Kompression von Luft sowie zum Zuführen der komprimierten Luft in den Verbrennungsraum angeordnet. Sowohl das Fördern und Komprimieren des Kraftstoffes als auch der Luft erfolgt somit durch Bewegen des ersten und zweiten Kolbens. Da die Kolben eine Linearbewegung ausführen, erfolgt der Antrieb der beiden Kolben vorzugsweise über eine Nocken- oder über eine Kurbelwelle. Bei dem Antriebselement handelt es sich bei dieser Ausführungsform sodann um eine Kolbenstange oder ein anderes vorzugsweise starres Verbindungselement, das beispielsweise auf der Nocke gleitet, so dass die Drehbewegung der Nockenwelle eine Linearbewegung der beiden Kolben hervorruft.

Hierbei können die beiden Kolben parallel oder in Reihe geschaltet sein, wobei die beiden Kolben stets zum gemeinsamen Antrieb miteinander verbunden sind.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher erläutert.
Die Figur zeigt eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritz-Einrichtung.
Die Kraftstoffeinspritz-Einrichtung, die aufgrund der kompakten Bauweise insbesondere für Zweitakt-Motoren geeignet ist, weist eine Kraftstoffpumpe 10 und eine Druckerzeugungseinrichtung 12 auf. Die Kraftstoffpumpe 10 weist einen zylindrischen Hohlraum 14 auf, in dem ein Kolben 16 als Förderelement bewegbar angeordnet ist. Durch in der Zeichnung Auf- und Abbewegen des Kolbens 16 erfolgt ein Ansaugen von Kraftstoff durch einen Einlasskanal 18 in den Kolbenraum 14 bzw. ein Ausstoßen von Kraftstoff aus dem Kolbenraum 14 durch einen Auslasskanal 20. Der Einlasskanal ist mit einem Kraftstofftank und der Auslasskanal mit dem Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors verbunden.
Der Einlasskanal 18 sowie der Auslasskanal 20 weisen jeweils ein die Strömungsrichtung festlegendes Ventil 22 bzw. 24 auf. Der erste Kolben 16 wird über eine erste Kolbenstange 26 angetrieben. Hierzu ist die erste Kolbenstange 26 mit einem zweiten Kolben 28, bei dem es sich um das Kompressionselement der Druckerzeugungseinrichtung 12 handelt, verbunden. Der zweite Kolben 28 ist mit einer zweiten Kolbenstange 30 verbunden. Die beiden Kolben 16, 28 sind somit über die erste Kolbenstange 26 fest miteinander verbunden, so dass ein Verschieben des zweiten Kolbens 28 stets auch zu einem Verschieben des ersten Kolbens 16 führt. Die beiden Kolben 16, 28 sind konzentrisch zueinander angeordnet. Vorzugsweise sind auch die beiden Kolbenstangen 26, 30 konzentrisch zueinander sowie zu den Kolben 16, 28 angeordnet.
Anstatt einer starren Verbindung der beiden Kolben 16, 28 über eine Kolbenstange 26 kann beispielsweise zwischen der Kolbenstange 26 und dem Kolben 16 eine Federkupplung vorgesehen sein. Insbesondere aufgrund der Federhärte kann eine variable Anpassung der Fördermenge bzw. des durch den Kolben 16 erzeugten Drucks erfolgen. Diese alternative Ausführungsform hat den Vorteil, dass trotz einer Verbindung der beiden Kolben 16, 28 und somit eines möglichen gemeinsamen Antriebs der beiden Kolben die von den beiden Kolben geförderte Kraftstoff- bzw. Luftmenge variabel anpassbar ist.
Die Druckerzeugungs-Einrichtung 12 weist einen zylindrischen Hohlraum 32 auf, in dem der zweite Kolben 28 verschiebbar angeordnet ist. Mit dem Hohlraum 32 ist ein Einlasskanal 34, durch den Luft angesaugt wird, sowie ein Auslasskanal 36, durch den die Luft in Richtung des Verbrennungsraums mit hohem Druck von etwa vier bis sechs bar gefördert wird, verbunden. Die beiden Kanäle 34, 36 weisen jeweils ein die Strömungsrichtung festlegendes Ventil 38 bzw. 40 auf.
Die zweite Kolbenstange 30, die als Antriebselement des zweiten Kolbens 28 sowie des über die erste Kolbenstange 26 mit dem zweiten Kolben 28 verbundenen ersten Kolbens 16 dient, wird über eine Nockenwelle 42 angetrieben. Durch Drehen der Nockenwelle 42 um die Achse 44 erfolgt ein Bewegen der zweiten Kolbenstange bzw. des Antriebselements 30 in Richtung des Pfeils 46. Hierdurch erfolgt ein entsprechendes Bewegen der beiden Kolben 16, 28 ebenfalls in Richtung des Pfeils 46. Dies führt zum Ansaugen bzw. Ausstoßen von Kraftstoff bzw. Luft mit Hilfe der Kraftstoffpumpe 10 bzw. der Druckerzeugungs- Einrichtung 12. Um sicherzustellen, dass die zweite Kolbenstange 30 stets an einer mit der Nockenwelle 42 verbundenen Nocke 48 anliegt, ist zwischen einem Gehäuse 50 und einer mit dem zweiten Kolben 30 verbundenen Halterung 52 eine Feder 54 angeordnet, die die zweite Kolbenstange 30 in Richtung der Nocke 48, d. h. in der Zeichnung nach unten, drückt.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiels ist das Gehäuse 50 derart ausgebildet, dass sowohl die Kraftstoffpumpe 10 als auch die Druckerzeugungs-Einrichtung 12 in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.

Claims

1. Kraftstoffeinspritz-Einrichtung für Verbrennungsmotoren, insbesondere für Zweitaktmotoren, mit
einer Kraftstoffpumpe (10) mit einem Förderelement (16) zum Fördern des Kraftstoffs zu einem Verbrennungsraum und
einer Druckerzeugungs-Einrichtung (12) zur Druckluftzufuhr zu dem Verbrennungsraum, wobei die Druckerzeugungs- Einrichtung (12) ein Kompressionselement (28) zur Druckerzeugung aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Förderelement (16) und das Kompressionselement (28) zum gemeinsamen Antrieb der Kraftstoffpumpe (10) und der Druckerzeugungs-Einrichtung (12) miteinander verbunden sind.

2. Kraftstoffeinspritz-Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein mit dem Förderelement (16) und/oder dem Kompressionselement (28) verbundenes Antriebselement (30) das mit einer Welle (42) des Verbrennungsmotors verbindbar ist.

3. Kraftstoffeinspritz-Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffpumpe (10) als Kolbenpumpe mit einem als Förderelement dienenden ersten Kolben (16) ausgebildet ist.

4. Kraftstoffeinspritz-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerzeugungs- Einrichtung (12) einen in einem Kompressionsraum (32) verschiebbar angeordneten, als Kompressionselement dienenden zweiten Kolben (28) aufweist.

5. Kraftstoffeinspritz-Einrichtung nach einem Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kolben (16) über eine erste Kolbenstange (26) mit dem zweiten Kolben (28) verbunden ist.

6. Kraftstoffeinspritz-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffpumpe (10) und die Druckerzeugungs-Einrichtung (12) in Reihe angeordnet sind.

7. Kraftstoffeinspritz-Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Kolben (16, 28) konzentrisch zueinander angeordnet sind.

8. Kraftstoffeinspritz-Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kolben (28) mit einer als Antriebselement dienenden zweiten Kolbenstange (30) verbunden ist.