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Stand der Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzvorrichtung mit einer
Kraftstoffpumpe, einem Druckregler, einem Injektor und einem Luftsteller
in einer kompakten Bauweise.
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Einspritzvorrichtungen
sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt.
Insbesondere aus Kosten- und Bauraumgründen erfordern Kleinbrennkraftmaschinen,
welche nur einen oder nur zwei Zylinder und einen kleinen Hubraum
aufweisen, eigenständige Lösungen. Einsatzgebiete
derartiger Kleinbrennkraftmaschinen sind beispielsweise Zweiräder
oder Dreiräder oder Rasenmäher usw. Bekannte Einspritzvorrichtungen umfassen üblicherweise
in einem Tank eine Kraftstoffpumpe mit einem Druckregler, wobei
die Kraftstoffpumpe Kraftstoff mit einem vorbestimmten Druck in
eine Leitung, z. B. ein Rail o. ä., fördert. Am
Ende der Leitung ist ein Injektor angeordnet, welcher, gesteuert
durch eine Steuereinrichtung, Kraftstoff in ein Saugrohr oder direkt
in einen Brennraum einspritzt. Derartige Einspritzeinrichtungen
sind jedoch sehr aufwendig und insbesondere teuer, so dass sie Kleinbrennkraftmaschinen
ebenfalls sehr teuer machen.
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Aus
der
EP 1 340 906 B1 ist
eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit elektronischer Steuerung
bekannt, bei der ein Injektor nahe einem Pumpenkolben angeordnet
ist. Ferner ist hierbei ein Vordruckventil zum Ausüben
eines Vordrucks auf den Kraftstoff in einer Anfangsphase eines Druckhubes
des Kolbens in der Rückleitung des Kraftstoffs zum Tank
vorgesehen. Das Vordruckventil evakuiert dabei einen Teil des in
einer Druckkammer befindlichen Kraftstoffs in die Rückleitung.
Hierdurch kann insbesondere die Bildung von Dampfblasen im Injektor
reduziert werden. Allerdings ist der Aufbau relativ kompliziert
und die Vorrichtung nimmt einen großen Bauraum ein.
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Vorteile der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den
Vorteil auf, dass sie einen sehr kompakten Aufbau aufweist. Ferner
kann die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung
besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass
die Einspritzvorrichtung eine Kraftstoffpumpe, einen Druckregler
zur Regelung eines Einspritzdrucks, einen Injektor und einen Luftsteller
umfasst, welche integrale Bestandteile eines Einspritzmoduls sind.
Das Einspritzmodul ist ein kompaktes, kleinbauendes Bauteil. Der
Druckregler ist dabei integraler Bestandteil des Injektors. Der
Injektor umfasst ferner ein Ventilglied und einen Düsenraum,
welcher unmittelbar vor einem Ventilsitz des Ventilglieds angeordnet
ist. Der Düsenraum ist über eine Verbindungsleitung
mit einem Pumpraum der Kraftstoffpumpe verbunden. Das Ventilglied
ist ein nach außen öffnendes Ventilglied und weist
eine zum Pumpraum gerichtete Druckfläche auf. Wenn somit
ein Druck im Druckraum der Kraftstoffpumpe ansteigt, wird das Ventilglied über die
zum Druckraum gerichtete Druckfläche betätigt und
Kraftstoff wird aus dem Düsenraum ausgespritzt. Erfindungsgemäß kann
dabei insbesondere auf ein Ventil zwischen dem Pumpraum und dem
Düsenraum verzichtet werden. Dadurch kann der Aufbau der
Einspritzvorrichtung vereinfacht werden und insbesondere durch die
Verbindung zwischen dem Düsenraum und dem Pumpraum eine
Verdampfung des Kraftstoffs im Düsenraum verhindert werden,
ohne dass hierzu aufwendige Maßnahmen notwendig wären.
Das Einspritzmodul kann dabei komplett vormontiert werden, so dass
es lediglich an die notwendigen Anschlüsse angeschlossen
werden muss und in ein Fahrzeug direkt eingebaut werden kann. Die Bauteile
des Einspritzmoduls sind dabei vorzugsweise in einem gemeinsamen
Gehäuse des Einspritzmoduls angeordnet. Neben der Kompaktheit
des Einspritzmoduls ist ein weiterer großer Vorteil, dass
auch andere Bauteile für das Einspritzmodul minimiert werden
können.
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Die
Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Vorzugsweise
ist die Verbindungsleitung zwischen dem Düsenraum und dem
Pumpraum im Inneren des Ventilglieds des Injektors gebildet. Das
Ventilglied ist dabei vorzugsweise ein im Wesentlichen stabförmiges
Bauteil mit einem A-Sitz am Ende, an welchem der Düsenraum
gegen den Austrittsbereich des Injektors abgedichtet wird. Die Verbindungsleitung
ist dabei im stabförmigen Bereich des Ventilglieds gebildet
und weist kurz vor dem A-Sitz eine Radialbohrung auf, mit welcher
eine Verbindung zum Düsenraum hergestellt wird.
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Weiter
bevorzugt umfasst der Injektor einen Federraum, welcher in Axialrichtung
des Einspritzmoduls zwischen dem Pumpraum und dem Düsenraum
angeordnet ist. Im Federraum ist eine Rückstellfeder für
eine Rückstellung des Ventilglieds des Injektors angeordnet.
Der Federraum und die Feder sind dabei in den Injektor integriert
und bilden zusammen den Druckregler der Einspritzvorrichtung. Sobald
der Kraftstoffdruck, welcher durch die Kraftstoffpumpe erzeugt wird,
größer als eine vorbestimmte Federkraft der Rückstellfeder
wird, öffnet der Injektor zur Einspritzung. Wenn der Kraftstoffdruck
dann wieder unter den vorbestimmten Druck sinkt, schließt
die Rückstellfeder den Injektor wieder.
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Vorzugsweise
weist das Ventilglied einen Absatz auf, welcher zum Federraum gerichtet
ist und an welchem sich die Rückstellfeder des Injektors
mit einem ersten Ende abstützt. Weiter ist zwischen dem Federraum
und dem Düsenraum ein Trennelement angeordnet, an welchem
sich ein zweites Ende der Rückstellfeder abstützt.
Somit ist die Rückstellfeder zwischen dem Absatz am Ventilglied
und dem Trennelement angeordnet. Das Ventilglied ist dabei durch das
Trennelement hindurchgeführt.
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Besonders
bevorzugt ist ein Kolben der Kraftstoffpumpe derart angeordnet,
dass er bei einem Hub das Ventilglied des Injektors kontaktiert. Dadurch
kann ein Öffnen des Injektors durch einen Kontakt zwischen
dem Ventilglied und dem Kolben erreicht werden. Besonders bevorzugt
weist der Kolben dabei einen vorstehenden, abgesetzten Bereich auf,
welcher das Ventilglied kontaktiert. Hierdurch kann ein besonders
einfacher Aufbau realisiert werden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst
die Einspritzvorrichtung ferner eine Ansaugraum, welcher mit dem
Pumpraum über ein erstes Rückstellventil verbunden
ist. Der Ansaugraum weist ein gewisses Volumen auf, welches vorzugsweise
größer als das Volumen des Pumpraums ist. Dadurch
kann der Ansaugraum insbesondere Druckpulsationen aus der Kraftstoffzuleitung
dämpfen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist
in Axialrichtung des Einspritzmoduls das erste Rückschlagventil zwischen
dem Ansaugraum und dem Pumpraum näher zum Injektor angeordnet
als ein zweites Rückschlagventil, welches zwischen dem
Pumpraum und einem Rückführraum zur Rückführung
des Kraftstoffs zum Tank angeordnet ist. Somit ist die Verbindung zwischen
Pumpraum und Rückführraum oberhalb der Verbindung
zwischen Pumpraum und Ansaugraum angeordnet. Hierdurch kann insbesondere
erreicht werden, dass, falls Dampfblasen im Pumpraum vorhanden sind,
diese über das zweite Rückschlagventil und den
Rückführraum zum Tank abgegeben werden können.
Vorzugsweise wird während einer Betätigung der
Kraftstoffpumpe eine Verbindung zum zweiten Rückschlagventil
dabei durch den sich bewegenden Kolben nach einer kurzen Zeit verschlossen,
so dass dann erst der Druckaufbau im Pumpraum beginnt.
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Die
Einspritzvorrichtung umfasst vorzugsweise genau einen Aktuator,
welcher gleichzeitig die Kraftstoffpumpe und den Luftsteller betätigt.
Dadurch kann insbesondere jeweils ein separater Aktuator für den
Luftsteller bzw. die Kraftstoffpumpe entfallen, so dass die Bauteileanzahl
signifikant reduziert wird. Hierdurch ergibt sich selbstverständlich
auch eine Kostenreduktion. Somit übernimmt der gemeinsame Aktuator
erstens die Funktion des Pumpenantriebs und zweitens die Funktion
des Stellantriebs für den Luftsteller. Der gemeinsame Aktuator
kann eine gleichzeitige Betätigung der Kraftstoffpumpe
und des Luftstellers durchführen, wobei der Aktuator eine Spule,
einen ersten Anker und einen zweiten Anker umfasst. Hierbei ist
der erste Anker dem Luftsteller zugeordnet und der zweite Anker
der Kraftstoffpumpe, und beide Anker können mittels der
gemeinsamen Spule aktiviert werden.
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Um
einen möglichst kompakten Aufbau bereitzustellen, ist vorzugsweise
der erste Anker ein Teil des Luftstellers und der zweite Anker ist
ein Teil der Kraftstoffpumpe. Insbesondere ist der erste Anker ein Ventilglied
des Luftstellers und der zweite Anker ist ein Kolben der Kraftstoffpumpe.
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Weiter
betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschine, welche
genau einen Zylinder oder genau zwei Zylinder sowie eine erfindungsgemäße
Kraftstoffeinspritzvorrichtung umfasst. Besonders bevorzugt umfasst
die Brennkraftmaschine einen Kraftstofftank, welcher oberhalb des
Einspritzmoduls angeordnet ist. Dadurch kann insbesondere die Kraftstoffpumpe
sehr klein ausgelegt werden.
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Zeichnung
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Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter
Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben.
In der Zeichnung ist:
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1 eine
schematische Ansicht eines Kleinmotors mit einer Einspritzvorrichtung
gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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2 eine
schematische Ansicht der Einspritzvorrichtung gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel, und
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3 eine
schematische Ansicht der Einspritzvorrichtung gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
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Bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ein
Kleinmotor 1 mit einer erfindungsgemäßen
Einspritzvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
im Detail beschrieben.
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1 zeigt
schematisch den Aufbau des Kleinmotors 1, welcher als Einzylindermotor
ausgebildet ist. Der Kleinmotor 1 umfasst einen Zylinder 3, einen
darin hin- und herbewegbaren Kolben 4, eine Steuereinheit 5 und
einen Tank 6. Der Tank 6 ist über eine
Kraftstoffzuleitung 6a mit einem Einspritzmodul 2 verbunden.
Eine Kraftstoffrückleitung 6b geht von dem Einspritzmodul 2 zurück
zum Tank 6. Wie aus 1 schematisch
ersichtlich ist, ist der Tank 6 über dem Einspritzmodul 2 angeordnet.
Dadurch läuft der Kraftstoff durch die Kraftstoffzuleitung 6a aufgrund der
Schwerkraft zum Einspritzmodul 2. Das Einspritzmodul 2 ist
sehr schematisch dargestellt und umfasst eine Kraftstoffpumpe, einen
Injektor mit integriertem Druckregler, und einen Luftsteller, so
dass das Einspritzmodul 2 sehr kompakt aufgebaut ist.
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Der
Kleinmotor 1 umfasst ferner eine Drosselklappe 7,
welche in einem Saugrohr 8 angeordnet ist. Am Zylinder 3 sind
ferner eine Zündkerze 9, ein Einlassventil 10 und
ein Auslassventil 11 angeordnet. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet
eine Bypassleitung für Luft, welche Luft vom Saugrohr 8 von
einem Bereich in Strömungsrichtung der Luft vor der Drosselklappe 7 abzweigt
und direkt zum in das Einspritzmodul 2 integrierten Luftsteller
führt. Ein Auslass 12z der Bypassleitung 12 mündet
im Saugrohr 8 hinter der Drosselklappe 7.
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Der
Kleinmotor 1 umfasst ferner eine Abgasleitung 13,
welche durch das Auslassventil 11 freigegeben bzw. verschlossen
wird. Ferner ist ein Sauerstoffsensor 14 an der Abgasleitung 13 vorgesehen, welcher
mit der Steuereinheit 5 verbunden ist, und die Steuereinheit 5 ist
ferner mit einem Kühlwassersensor 15, einem Öltemperatursensor 16 und
einer Sensoreinheit 17 für die Erfassung einer
Drosselposition, einer Temperatur im Saugrohr 8 und eines Drucks
im Saugrohr 8 verbunden. Die Steuereinheit 5 steuert
dabei anhand der erhaltenen Signale das Einspritzmodul 2.
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Die
erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung ist somit
als Einspritzmodul 2 mit einer Kraftstoffpumpe, einem Druckregler,
einem Injektor und einem Luftsteller vorgesehen, und kann besonders
kompakt und kleinbauend ausgelegt werden. Ferner kann die erfindungsgemäße
Einspritzvorrichtung sehr kostengünstig hergestellt werden
und insbesondere schon im voraus als komplettes Einspritzmodul vormontiert werden,
so dass es lediglich in den Kleinmotor 1 als Kompaktbaugruppe
eingebaut werden muss. Durch die Integration der vier Einzelteile
Kraftstoffpumpe, Druckregler, Injektor und Luftsteller ist somit
eine einfache und kostengünstige Herstellbarkeit gewährleistet.
Die Kraftstoffpumpe und der Luftsteller werden dabei von einem gemeinsamen
Aktuator betätigt. Dadurch kann die erfindungsgemäße
Einspritzvorrichtung 2 beispielsweise in Kleinmotoren von
Zweirädern oder Rasenmähern verwendet werden.
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2 zeigt
das Einspritzmodul 2 im Detail. Im Einspritzmodul 2 sind
die Kraftstoffpumpe 20a, der Druckregler 20b,
der Injektor 20c und der Luftsteller 20d integriert.
Hierzu ist ein mehrteiliges Gehäuse 25 (in 2 nur
schematisch gezeigt) vorgesehen. Der Druckregler 20b ist
dabei Bestandteil des Injektors 20c. Ein gemeinsamer Aktuator
betätigt dabei gleichzeitig die Kraftstoffpumpe 20a und
den Luftsteller 20d. Der gemeinsame Aktuator umfasst eine Spule 21,
einen ersten Anker 22 und einen zweiten Anker 23.
Wie aus 2 ersichtlich ist, ist der erste Anker 22 Teil
des Luftstellers 20d, wobei der Anker 22 an einem
Ende ein Ventilglied 22a ausgebildet hat, welches an einem
Ventilsitz 12a der Bypassleitung 12 die Bypassleitung 12 freigeben
bzw. verschließen kann. Dem Luftsteller 20d ist
ferner eine erste Rückstellfeder 28 zugeordnet.
Der Aktuator umfasst ferner einen zweiten Anker 23, welcher
in diesem Ausführungsbeispiel ein Teil der Kraftstoffpumpe 20a ist.
Hierbei ist der zweite Anker 23 fest mit einem Kolben 26 der
Kraftstoffpumpe 20a verbunden. Alternativ können
der zweite Anker 23 und der Kolben 26 auch zwei
separate Bauteile sein, welche sich berühren. Hierbei kann
beispielsweise ein punktförmiger Kontakt über
eine Halbkugel vorgesehen sein, um einen eventuell vorhandenen Achsversatz zwischen
dem zweiten Anker und dem Kolben auszugleichen. Der zweite Anker 23 ist
ein zylindrisches Bauteil und wird im Inneren der Spule 21 mittels
eines Führungselements 19 geführt, welches
auch Teil des Magnetkreises ist. Das Führungselement 19 weist
neben einer Führungsfunktion auch eine Abstützfunktion
für die erste Rückstellfeder 28 auf.
Das Bezugszeichen 29 bezeichnet ein nicht-magnetisches
Element, um den Eisenkreis der Spule 21 zu unterbrechen.
Die Spule 21 betätigt dabei, wenn sie bestromt
wird, sowohl den ersten Anker 22 als auch den zweiten Anker 23.
Nach Wegfall der Bestromung der Spule 21 stellen die erste
Rückstellfeder 28 bzw. eine zweite Rückstellfeder 24 für
den zweiten Anker die beiden Anker wieder in die in 2 gezeigten Ausgangspositionen
zurück. Die zweite Rückstellfeder stützt
sich dabei an einem Gehäuseblock 25a und einer
Stirnseite des zweiten Ankers 23 ab.
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Wie
aus 2 ersichtlich ist, sind am Gehäuse 25 die
Kraftstoffzuleitung 6a sowie die Kraftstoffrückleitung 6b angeordnet.
Die Kraftstoffzuleitung 6a mündet dabei in einen
Ansaugraum 30. Die Kraftstoffrückleitung 6b geht
von einem Rückführraum 32 aus. Das Volumen
des Ansaugraums 30 und des Rückführraums 32 sind
dabei ungefähr gleich. Im Gehäuseblock 25a ist
ferner ein Pumpraum 31 ausgebildet. Der Pumpraum 31 ist über
eine erste Bohrung 33a mit dem Ansaugraum 30 und über
eine zweite Bohrung 35a mit dem Rückführraum 32 verbunden.
Hierbei ist zwischen dem Ansaugraum 30 und dem Pumpraum 32 ein
erstes Rückschlagventil 33 angeordnet und zwischen
dem Pumpraum 31 und dem Rückführraum 32 ein
zweites Rückschlagventil 35, angeordnet. Der Pumpraum 31 ist
dabei Teil der Kraftstoffpumpe 20b. Wie aus 2 ersichtlich
ist, ist ein Kolben 26 der Kraftstoffpumpe derart im Gehäuseblock 25a angeordnet,
dass er ein im Pumpraum 31 befindliches Fluid unter Druck
setzen kann. Die in 2 gezeigte Position ist dabei
eine Position am Ende eines Ansaughubes der Kraftstoffpumpe 20b. Der
Pumpraum 31, der erste Anker 22 und der zweite Anker 23 liegen
dabei auf einer gemeinsamen Achse X-X. Wie aus 2 ersichtlich
ist, ist das zweite Rückschlagventil 35 in Axialrichtung
X-X des Einspritzmoduls 2 an einer Position näher
zur Spule 21 angeordnet, als das erste Rückschlagventil 33.
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Wie
weiter aus 2 ersichtlich ist, umfasst der
Injektor 20c ein längliches Ventilglied 40,
welches eine zum Pumpraum 31 gerichtete Druckseite 40a aufweist.
Das Ventilglied 40 ist dabei an dem zum Pumpraum 31 gerichteten
Endbereich 40b im Gehäuseblock 25a geführt.
Das Ventilglied 40 ist ein nach außen öffnendes
Ventilglied mit einem A-Sitz 40c. Im Inneren des Ventilglieds 40 ist
eine Verbindungsleitung 41 ausgebildet, welche über
mit eine Radialbohrung 41a eine Verbindung zwischen dem Pumpraum 31 und
einem Düsenraum 45 herstellt. Der Düsenraum 45 ist
am Ende des Injektors 20c gebildet und über ein
Trennelement 42 von einem Federraum 46 getrennt.
Im Federraum 46 ist eine Rückstellfeder 47 angeordnet.
Der Federraum 46 ist dabei über einen Verbindungspfad 48 mit
dem Rückführraum 32 verbunden.
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Wie
aus 2 ersichtlich ist, stützt sich die Rückstellfeder 47 mit
einem ersten Ende an einem Absatz 40d des Ventilglieds 40 ab
und mit ihrem zweiten Ende an dem Trennelement 42. Das
Trennelement 42 ist fest im Gehäuse 25 angeordnet
und das Ventilglied 40 ist durch das Trennelement 42 geführt, so
dass es ebenfalls eine Führungsfunktion für das Ventilglied 40 aufweist.
Hierbei weist das Trennelement 42 eine zentrische Bohrung
auf, in welcher zusätzlich noch eine Abdichtung (nicht
gezeigt) dargestellt ist, um eine Leckage von Fluid aus dem Düsenraum 45 in
den Federraum 46 zu vermeiden. Da der Federraum 46 über
den Verbindungspfad 48 mit dem Rückführraum 32 und
somit mit dem Tank verbunden ist, ist eine Bewegung des Ventilglieds 40 im
Federraum 46 möglich. Der Federraum 46 sowie
die Rückstellfeder 47 bilden dabei den Druckregler 20b der Einspritzvorrichtung
und sind in den Injektor 20c integriert. Durch die Anordnung
der Rückstellfeder 47 in der wie in 2 gezeigten
Ausgangsposition muss im Pumpraum 31 erst ein vorbestimmter
Druck erzeugt werden, welcher größer ist als eine
Rückstellkraft der Rückstellfeder 47,
um eine Bewegung des Ventilglieds 40 in Öffnungsrichtung
B zu ermöglichen.
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Das
zweite Rückschlagventil 35 dient zu Beginn der
Druckphase ferner dazu, dass eventuell vorhandene Gasblasen aus
dem Pumpraum 31 in den Rückführraum 32 gefördert
werden können. Das Ende des Kolbens 26 bildet
dabei eine Steuerkante 26a, welche im weiteren Verlauf
der Bewegung des Kolbens 26 die zweite Bohrung 35a für
das zweite Rückschlagventil 35 verschließt,
so dass dann die eigentliche Druckaufbauphase für den im
Pumpraum 31 befindlichen Kraftstoff beginnt.
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Die
Funktion des erfindungsgemäßen Einspritzmoduls 2 ist
dabei wie folgt. Eine Ansaugphase der Kraftstoffpumpe 20a wird
durch das zweite Rückstellelement 24 eingeleitet,
wobei die Ruhestellung des zweiten Rückstellelements 24 das
Ende der Ansaugphase definiert. Während der Ansaugphase
ist das erste Rückschlagventil 33 geöffnet
und das zweite Rückschlagventil 35 ist geschlossen.
Der Injektor 20c ist ebenfalls aufgrund der Rückstellkraft
der Rückstellfeder 47 geschlossen. Dadurch kann
Kraftstoff über die Kraftstoffzuleitung 6a, den
Ansaugraum 30, das geöffnete erste Rückschlagventil 33 in
den Pumpraum 31 und über die Verbindungsleitung 41 in den
Düsenraum 45 strömen. Anschließend
erfolgt eine Bestromung der Spule 21, so dass der zweite Anker 23 in
Richtung des Pfeils A bewegt wird, um das sich im Pumpraum 31 und
im Düsenraum 45 befindliche Fluid unter Druck
zu setzen. Dadurch schließt das erste Rückschlagventil 33.
Zu Beginn der Druckphase ist das zweite Rückschlagventil 35 geöffnet,
um eventuell im Pumpraum 31 vorhandene Gase in den Rückführraum 32 auszuschieben.
Sobald die Steuerkante 26a des Kolbens 26 die
zweite Bohrung 35a für das zweite Rückschlagventil 35 vollständig
verschlossen hat, beginnt ein Druckaufbau im Pumpraum 31 und
aufgrund der Verbindung zwischen Düsenraum 45 und
Pumpraum 31 auch im Düsenraum 45. Wenn
ein Druckniveau im Pumpraum und im Düsenraum größer
ist als eine Rückstellkraft der Rückstellfeder 47,
wird das Ventilglied 40 in Richtung des Pfeils B bewegt,
so dass der Injektor 20c öffnet. Dadurch kann
unter Druck stehender Kraftstoff aus dem Düsenraum 45 in
das Saugrohr 8 eingespritzt werden. Sobald das Druckniveau
im Pumpraum 31 aufgrund der Einspritzung auf einen Wert
kleiner als die Rückstellkraft der Rückstellfeder 47 gefallen
ist, schließt die Rückstellfeder 47 das Ventilglied 40 wieder
am A-Sitz 40c, so dass die Einspritzung beendet ist. Somit
kann erfindungsgemäß auf ein Rückschlagventil
zwischen der Kraftstoffpumpe und dem Injektor 20c, genauer
zwischen dem Pumpraum 31 und dem Düsenraum 45 verzichtet werden.
Hierdurch kann ein einfacher und kostengünstiger Aufbau
der Einspritzvorrichtung erreicht werden.
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Wie
aus 2 ersichtlich ist, sind die Volumen des Pumpraums 31 und
des Düsenraums 45 vorzugsweise unterschiedlich,
wobei das Volumen des Düsenraums 45 deutlich kleiner
als das des Pumpraums 31 ist. Vorzugsweise ist das Volumen des
Düsenraums 45 dabei gleich oder etwas größer als
eine maximal gewünschte Einspritzmenge.
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Mit
der Betätigung der Kraftstoffpumpe 20a wird bei
einer Bestromung der Spule 21 auch der erste Anker 22 des
Luftstellers 20d in Richtung des Pfeils B angezogen. Hierdurch öffnet
der Luftsteller 20d, so dass Luft durch die Bypassleitung 12 strömen
kann. Dadurch kann Luft über den Auslass 12z zum
Saugrohr 8 strömen.
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Nach
erfolgter Einspritzung wird die Bestromung der Spule 21 beendet,
so dass die Rückstellfedern 24 und 28 den
ersten und zweiten Anker 22, 23 wieder in ihre
Ausgangspositionen zurückstellen. Dadurch wird der Luftsteller 20d wieder
verschlossen und während der Rückstellung des
zweiten Ankers 23 wird der Kolben 26 mit zurückgezogen,
so dass wieder die Ansaugphase beginnt. Es sei angemerkt, dass die
Rückstellkräfte der Rückstellfedern 24 und 28 derart
ausgelegt sind, dass bei einem nur geringen Bestromen der Spule 21 der
Luftsteller 20d auch separat betätigt werden kann,
ohne die Kraftstoffpumpe zu betätigen.
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Ferner
weist das Einspritzmodul 2 einen gemeinsamen Aktuator für
die Kraftstoffpumpe 20a und den Luftsteller 20d auf.
Hierdurch ist lediglich eine Spule und eine einzige elektrische
Endstufe mit Verkabelung in die Kraftstoffpumpe 20a und
den Luftsteller 20d notwendig. Ferner kann der Luftsteller 20d in den
Betriebszuständen des Kleinmotors 1, in denen er
benötigt wird, d. h., üblicherweise im Leerlauf, öffnen
und schließen und in Betriebszuständen, in denen
er nicht zwingend benötigt wird, kann sichergestellt werden,
dass trotz des gemeinsamen Aktuators mit der Kraftstoffpumpe 20a eine
Betätigung der Kraftstoffpumpe 20a nicht verzögert
oder anderweitig behindert wird. In dem Ausführungsbeispiel
wurde als Aktuator dabei ein magnetischer Aktuator durch Bestromung
einer Spule beschrieben. Es sei jedoch angemerkt, dass grundsätzlich
auch andere mögliche Aktuatoren verwendet werden können,
z. B. ein Piezoaktuator. Ferner sei angemerkt, dass das beschriebene
Schließelement 22a des Luftstellers 20d auch
als sich verjüngender, insbesondere konischer, Endbereich
des Ankers 22 ausgeführt sein kann, oder auch
in einer beliebig anderen Weise, beispielsweise als Kugel oder Teilkugel.
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 3 eine Einspritzvorrichtung 1 gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen
wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.
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Das
zweite Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem
ersten Ausführungsbeispiel, wobei im Unterschied dazu beim
zweiten Ausführungsbeispiel am Kolben 26 ein Kontaktbereich 26b vorgesehen
ist. Der Kontaktbereich 26b ist eine Verlängerung
des Kolbens 26, wobei in dem in 3 gezeigten
Ausführungsbeispiel der Kontaktbereich 26b einen
reduzierten Durchmesser im Vergleich zum Kolben 26 aufweist.
Dadurch wird die Funktion der Steuerkante 26a für
das Ausgasen von eventuell im Pumpraum 31 vorhandene Dampfblasen über
das zweite Rückschlagventil 35 beibehalten. Der
Kontaktbereich 26b hat die Aufgabe, einen Kontakt mit der
Druckfläche 40a des Ventilglieds 40 herzustellen. Dadurch
ist es möglich, dass das Ventilglied 40 mechanisch über
den Kolben 26 der Kraftstoffpumpe 20a betätigt
wird.
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Es
sei angemerkt, dass eine Auslegung der Einspritzvorrichtung auch
derart sein kann, dass ein Druckniveau für das Öffnen
des Injektors 20c derart gewählt wird, dass der
Kontaktbereich 26b kurz vor der Druckfläche des
Ventilglieds 40 ist und das Ventilglied dann ohne Kontakt
mit dem Kontaktbereich 26b öffnet. Sollten beispielsweise
Gasblasen im Pumpraum 31 vorhanden sein, welche verhindern, dass
das Öffnungsdruckniveau erreicht wird, würde der
Kolben 26 weiter bewegt werden und dann käme der
Kontaktbereich 26b mit dem Ventilglied 40 in Kontakt
und würde den Injektor 20c öffnen. Somit kann
durch den Kontaktbereich 26b eine verbesserte Öffnungssicherheit
des Injektors durch einredundantes mechanisches Öffnen
erhalten werden.
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Ansonsten
entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem vorhergehenden
Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung
verwiesen werden kann.
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In
den beschriebenen Ausführungsbeispielen war das Einspritzmodul
derart aufgebaut, dass ein Ansaugraum und ein Rückführraum
jeweils getrennt voneinander vorgesehen waren und somit zwei separate
Räume gebildet haben. Es ist alternativ jedoch auch möglich,
dass der Ansaugraum und der Rückführraum einen
gemeinsamen Raum bilden, welcher insbesondere als ringförmiger
Raum um den Gehäuseblock 25a bzw. die Spule 21 angeordnet
ist. Dabei ist dann eine Kraftstoffzuleitung und eine Kraftstoffrückführleitung
an unterschiedlichen Seiten des gemeinsamen Raums angeordnet, um
insbesondere ein Ansaugen von Dampfblasen zu vermeiden.
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Im
Rahmen der Erfindung sind vielfältige Änderungen
und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung
wie in den Ansprüchen definiert zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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