DE102014208566A1

DE102014208566A1 - Einspritzsystem

Info

Publication number: DE102014208566A1
Application number: DE102014208566.7A
Authority: DE
Inventors: Frank Nitsche; Thorsten Allgeier; Walter Maeurer; Siamend Flo
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-05-07
Filing date: 2014-05-07
Publication date: 2015-11-12
Also published as: WO2015169468A1; CN106460744A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Einspritzsystem, welches eine Kraftstoffpumpe (2) mit einem Kolben (20), einem Aktor zum Betätigen des Kolbens (20), einem Förderraum (22), in welchem der Kolben (20) angeordnet ist, einem Einlassventil (23), einem Auslassventil (24) und einer Arbeitsfeder (25), welche nach Abschalten des Aktors (21) den Kolben (20) bewegt, um Druck im Förderraum (22) aufzubauen, einen Injektor (3) und eine Druckleitung (4) umfasst, welche zwischen der Kraftstoffpumpe (2) und dem Injektor (3) angeordnet ist und welche die Kraftstoffpumpe (2) mit dem Injektor (3) verbindet, wobei ein Förderdruck der Kraftstoffpumpe durch eine Federkraft der Arbeitsfeder (25) bestimmt ist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere Motorrad, welches eine erfindungsgemäße Kraftstoffpumpe umfasst.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Einspritzsystem für Fahrzeuge, insbesondere Motorräder, oder andere kleine Brennkraftmaschinen. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere Motorrad, welches eine derartige Kraftstoffpumpe umfasst.
Üblicherweise umfassen bekannte derartige Einspritzsysteme eine Rotationspumpe, einen Druckregler und einen Injektor. Diese Einspritzsysteme bergen allerdings den Nachteil, dass der Druckregler zum Regeln des Drucks des einzuspritzenden Kraftstoffs eine erforderliche Komponente des Einspritzsystems ist. Dies führt dazu, dass das Einspritzsystem einen großen Bauraum einnimmt, welcher nicht immer vorhanden sein kann, und dass hohe Herstellungskosten, Montagekosten und Wartungskosten verursacht werden können. Ferner ist eine Magnetkolbenpumpe beispielsweise aus der GB 2478876 A bekannt. Hierbei handelt sich um eine Magnetkolbenpumpe, welche einen Förderraum, einen im Förderraum angeordneten Kolben, einen Aktor in der Form einer Magnetspule zur Betätigung des Kolbens, ein Rückstellelement zur Rückstellung des Kolbens in eine Ausgangsposition, ein Einlassventil und ein Auslassventil aufweist.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Einspritzsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine kompakte und kostengünstige Bauweise ermöglicht werden kann. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das erfindungsgemäße Einspritzsystem mit einer Druckleitung versehen ist, welche zwischen der Kraftstoffpumpe und dem Injektor angeordnet ist und welche die Kraftstoffpumpe mit dem Injektor verbindet. Somit kann der unter Druck stehende Kraftstoff in der Druckleitung gespeichert werden. Hierbei umfasst das erfindungsgemäße Einspritzsystem eine Kraftstoffpumpe, welche einen Kolben, einen Aktor zum Betätigen des Kolbens, einen Förderraum, in welchem der Kolben angeordnet ist, ein Einlassventil, ein Auslassventil, und eine Arbeitsfeder umfasst, welche nach Abschalten des Aktors den Kolben bewegt, um Druck im Förderraum aufzubauen, einen Injektor und die Druckleitung, welche zwischen der Kraftstoffpumpe und dem Injektor angeordnet ist und welche die Kraftstoffpumpe mit dem Injektor verbindet. Dabei kann der Druck durch eine Federkraft der Arbeitsfeder bestimmt bzw. begrenzt werden. Ein Förderdruck der Kraftstoffpumpe ist somit durch eine Federkraft der Arbeitsfeder bestimmt. Der Förderdruck ist gleich dem Verhältnis der Federkraft zur wirksamen Kolbenfläche. Dadurch kann sich eine bedarfsgerechte Regelung des Drucks und der Fördermenge ergeben. Somit kann auf ein zusätzliches Druckregelventil bzw. ein Druckbegrenzungsventil verzichtet werden. Dies hat einen kompakten und kostengünstigen Aufbau des erfindungsgemäßen Einspritzsystems zur Folge.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Besonders bevorzugt kann die Druckleitung keine Druckbegrenzungsvorrichtung aufweisen. Somit ergibt sich ein kompakter Aufbau des Einspritzsystems.
Vorzugsweise kann die Druckleitung elastisch, insbesondere als elastischer Schlauch oder elastisches Wellrohr oder elastischer Faltenbalg, ausgebildet sein. Als Wellrohr ist ein Rohr aus starrem Material mit wellenförmig wechselndem Durchmesser zu verstehen, das aufgrund der Wellung elastisch geworden ist. Der Faltenbalg ist ein elastischer, sich ziehharmonikaartig zusammenfaltender Balg. Aufgrund ihrer Elastizität kann die Druckleitung eine Kraftstoffmenge speichern, welche größer als die erforderte Einspritzmenge des Injektors sein kann, indem die Druckleitung ausgedehnt wird, ohne plastisch verformt zu werden. Hierdurch kann eine robuste Funktion sichergestellt werden.
Weiter bevorzugt kann der Kolben ein Plungerkolben, z.B. ein langgestreckter Kolben, sein, wobei eine Abdichtung des Kolbens außerhalb eines Mantelbereichs des Kolbens angeordnet ist, z.B. an einer Kolbenstange. Somit kann in einfacher und kostengünstiger Weise der Kraftstoff unter Druck gesetzt werden. Durch die Nutzung eines Plungerkolbens sind ferner hohe Drucke erreichbar. Ebenso vorstellbar kann der Kolben z.B. als scheibenförmiger Kolben ausgebildet sein.
Vorteilhafterweise umfasst das Einspritzsystem ferner eine Steuereinheit, welche eingerichtet ist, den Injektor zu öffnen und zu schließen, um eine Einspritzmenge des Injektors zu bestimmen, und den Aktor der Kraftstoffpumpe anzusteuern, wobei die Ansteuerung des Aktors in Abhängigkeit von der Einspritzmenge des Injektors erfolgt. Somit kann je nach Anwendung die Fördermenge des von der Kraftstoffpumpe geförderten Kraftstoffs an die Einspritzmenge angepasst werden. Dadurch kann ferner der Aktor derart angesteuert werden, so dass potentielle Druckpulsationen verringert bzw. eliminiert werden können.
Um immer eine ausreichende Kraftstoffmenge, welche z.B. in ein Saugrohr eingespritzt wird, sicherzustellen, kann vorzugsweise die Steuereinheit eingerichtet sein, eine Frequenz der Kraftstoffpumpe derart zu wählen, dass eine mittlere Fördermenge der Kraftstoffpumpe größer als eine geforderte Einspritzmenge des Injektors ist. Die Zusatzkraftstoffmenge kann in der Druckleitung gespeichert werden. Somit kann das Fördern des Kraftstoffs in einem einzigen Hub je Fördergang schnell erfolgen.
Besonders bevorzugt kann die Steuereinheit eingerichtet sein, die Frequenz der Kraftstoffpumpe während des Betriebs an die geforderte Einspritzmenge des Injektors anzupassen. Die geforderte Einspritzmenge kann von einem Motorsteuergerät bestimmt werden. Somit kann in unterschiedlichen Betriebszuständen sichergestellt werden, dass die Kraftstoffpumpe den jeweiligen Erfordernissen an Kraftstoff folgen kann.
Ferner bevorzugt kann der Injektor an einem Saugrohr einer Brennkraftmaschine angeordnet sein und Kraftstoff in das Saugrohr einspritzen. Somit kann der Injektor in einfacher Weise die Brennkraftmaschine mit Kraftstoff versorgen.
Weiter bevorzugt kann eine Federkraft der Arbeitsfeder einstellbar sein. Somit kann je nach Anwendung oder in unterschiedlichen Betriebszuständen der Druck und die Fördermenge eingestellt werden.
Vorzugsweise sind das Einlassventil und/oder das Auslassventil als Membranventil ausgebildet.
Bevorzugt weist der Aktor einen Magnetanker auf, und der Magnetanker und der Kolben sind als ein Teil ausgeführt.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere Motorrad, welches ein erfindungsgemäßes Einspritzsystem umfasst. Somit kann mehr Bauraum im Fahrzeug erspart und für andere Zwecke benutzt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
1 eine schematische, stark vereinfachte Ansicht des Einspritzsystems gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst das erfindungsgemäße Einspritzsystem 1 eine Kraftstoffpumpe 2, einen Injektor 3 und eine Druckleitung 4, welche zwischen der Kraftstoffpumpe 2 und dem Injektor 3 angeordnet ist und welche die Kraftstoffpumpe 2 mit dem Injektor 3 verbindet. Die Druckleitung 4 ist hierbei als elastischer Schlauch ausgebildet.
Die Kraftstoffpumpe 2 weist einen Kolben 20, einen Aktor 21 zum Betätigen des Kolbens 20, einen Förderraum 22, in welchem der Kolben 20 eintauchbar ist, ein Einlassventil 23, ein Auslassventil 24 und eine Arbeitsfeder 25 auf. Die Arbeitsfeder 25 ist eine einstellbare Schraubenfeder, das heißt, dass eine Federkraft der Arbeitsfeder 25 eingestellt werden kann. Weiterhin sind das Einlassventil 23 und das Auslassventil 24 als Kugelventile ausgebildet. Der Aktor 21 umfasst eine Magnetspule. Andere Arten von Aktoren wie z.B. Piezoaktoren oder magnetostriktive Aktoren sind ebenso vorstellbar.
Ferner ist der Kolben 20 in diesem Ausführungsbeispiel als Plungerkolben ausgebildet, wobei eine Abdichtung 26 an einer Kolbenstange 27 außerhalb eines Mantelbereichs des Kolbens 20 angeordnet ist.
Weiterhin ist der Injektor 3 an einem Saugrohr 6 einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, welche aber nicht näher gezeigt ist.
Das Einspritzsystem 1 umfasst ferner eine Steuereinheit 5, welche den Injektor 3 öffnet und schließt, um eine Einspritzmenge des Injektors 3 zu bestimmen. Die Steuereinheit 5 steuert ferner den Aktor 21 an, wobei die Ansteuerung des Aktors 21 in Abhängigkeit von der Einspritzmenge des Injektors 3 erfolgt.
Nachfolgend wird in Bezug auf die 1 die Funktion des erfindungsgemäßen Einspritzsystems beschrieben.
Wenn der Aktor 2 durch die Steuereinheit 5 angesteuert bzw. bestromt wird, wird der Kolben 20 der Kraftstoffpumpe 2 in einer ersten Richtung R1 bewegt und drückt die Arbeitsfeder 25 zusammen. Dadurch wird aus einem Kraftstofftank 7 Kraftstoff über das Einlassventil 23 in den Förderraum 22 angesaugt. Wenn der Kolben 20 seine Endstellung erreicht hat, welche durch die Arbeitsfeder 25 bestimmt ist, fließt noch solange Kraftstoff in den Förderraum 22, bis ein Druckgleichgewicht zwischen Kraftstofftank 7 und Förderraum 22 herrscht. Wenn die Bestromung des Aktors 21 beendet wird, wird der Kolben 20 in einer zweiten Richtung R2, entgegengesetzt zur ersten Richtung R1, bewegt, um Druck im Förderraum 22 aufzubauen. Der Druck im Förderraum 22 steigt an, bis ein Kräftegleichgewicht am Kolben 20 herrscht.
Wenn der Druck im Förderraum 22 größer als der Druck in der Druckleitung 4 ist, öffnet das Auslassventil 24, wobei der Kraftstoff in die Druckleitung 4 weitergefördert und bei Bedarf vom Injektor 3 in das Saugrohr 6 der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Der Kolben bewegt sich in Richtung R2. Der Druck in der Druckleitung steigt an, bis ein Druckgleichgewicht herrscht. Der Druck P im Förderraum wird durch die Federkraft F und die Kolbenfläche A bestimmt, d.h., P = F:A.
Es sei angemerkt, dass die Steuereinheit 5 eine Frequenz der Kraftstoffpumpe 2 so wählt, dass eine mittlere Fördermenge der Kraftstoffpumpe 2 größer als eine geforderte Einspritzmenge des Injektors 3 ist. Außerdem ist die Steuereinheit 5 eingerichtet, die Frequenz der Kraftstoffpumpe 2 während des Betriebs an die geforderte Einspritzmenge des Injektors 3 anzupassen.
Es sei ferner angemerkt, dass die vorhergehende Ausführungsform nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung dient. Im Rahmen der Erfindung sind verschieden Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.
Durch das erfindungsgemäße Einspritzsystem ergibt sich eine bedarfsgesteuerte genaue Druckregelung und Mengenregelung der Kraftstoffpumpe 2, wobei ein zusätzliches Druckbegrenzungselement nicht erforderlich ist. Somit kann ein kompaktes und kostengünstiges Einspritzsystem ermöglicht werden, welches insbesondere für robuste Einsatzzwecke, z.B. bei Motorrädern, geeignet ist. Im Vergleich mit der im Stand der Technik verwendeten Rotationspumpe ermöglicht die erfindungsgemäße Kolbenpumpe eine Bauraumeinsparung von bis zu 80%.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

GB 2478876 A [0002]

Claims

Einspritzsystem, umfassend: – eine Kraftstoffpumpe (2), umfassend: – einen Kolben (20), – einen Aktor zum Betätigen des Kolbens (20), – einen Förderraum (22), in welchem der Kolben (20) angeordnet ist, – ein Einlassventil (23), – ein Auslassventil (24), und – eine Arbeitsfeder (25), welche nach Abschalten des Aktors (21) den Kolben (20) bewegt, um Druck im Förderraum (22) aufzubauen, – einen Injektor (3), und – eine Druckleitung (4), welche zwischen der Kraftstoffpumpe (2) und dem Injektor (3) angeordnet ist und welche die Kraftstoffpumpe (2) mit dem Injektor (3) verbindet, – wobei ein Förderdruck der Kraftstoffpumpe durch eine Federkraft der Arbeitsfeder (25) bestimmt ist.
Einspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass keine Druckbegrenzungsvorrichtung in der Druckleitung (4) vorhanden ist.
Einspritzsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckleitung (4) elastisch, insbesondere als elastischer Schlauch oder elastisches Wellrohr oder elastischer Faltenbalg, ausgebildet ist.
Einspritzsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (20) ein Plungerkolben ist, wobei insbesondere eine Abdichtung (26) außerhalb eines Mantelbereichs des Kolbens (20) angeordnet ist.
Einspritzsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend eine Steuereinheit (5), welche eingerichtet ist, – den Injektor (3) zu öffnen und zu schließen, um eine Einspritzmenge des Injektors (3) zu bestimmen, und – den Aktor (21) anzusteuern, wobei die Ansteuerung des Aktors (21) in Abhängigkeit von der Einspritzmenge des Injektors (3) erfolgt.
Einspritzsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (5) eingerichtet ist, eine Frequenz der Kraftstoffpumpe (2) derart zu wählen, dass eine mittlere Fördermenge der Kraftstoffpumpe (2) größer als eine geforderte Einspritzmenge des Injektors (3) ist.
Einspritzsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (5) eingerichtet ist, die Frequenz der Kraftstoffpumpe (2) während des Betriebs an die geforderte Einspritzmenge des Injektors (3) anzupassen.
Einspritzsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor (3) an einem Saugrohr (6) einer Brennkraftmaschine angeordnet ist und Kraftstoff in das Saugrohr (6) einspritzt.
Einspritzsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkraft der Arbeitsfeder (25) einstellbar ist.
Einspritzsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (23) und/oder das Auslassventil (24) als Membranventil ausgebildet sind.
Einspritzsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor einen Magnetanker aufweist und der Magnetanker und der Kolben als ein Teil ausgeführt sind.
Fahrzeug, insbesondere Motorrad, umfassend ein Einspritzsystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche.