-
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffleiteinrichtung
für Verbrennungsmotoren.
-
Die Erfindung bezieht sich also auf
Druckventile in Kraftstoffleitungen und insbesondere auf ein Druckventil,
das für
eine rückführungslose
Kraftstoffverteilungseinrichtung in Verbrennungsmotoren in Parallanordung
die Funktionen der Rückschlag- und
Druckablaßventile
vereint. Konventionelle Kraftstoffeinspritzeinrichtungen verwenden
eine Kraftstoffpumpe für
den Kraftstofftransport in den Kraftstoffverteiler, die Kraftstoff
zu mehreren Kraftstoffeinspritzern fördert. Um den Kraftstoffdruck
im Kraftstoffverteiler auf etwa 3 bar (40 psi) über dem Motoransaugverteilerunterdruck
zu halten, ist im Kraftstoffweg ein Druckregler angebracht. Die
typischerweise im Kraftstofftank montierte Kraftstoffpumpe läuft mit
konstanter Geschwindigkeit und kann beispielsweise 90 l/h. liefern.
Im Stillstand benötigt
der Motor nur 3 l/h, so daß 87
l/h durch eine Rückführungsleitung
zum Kraftstofftank rückgeführt werden müssen. Dieser
rückgeführte Kraftstoff
hat infolge der Rückführung durch
den Motor meist eine erhöhte Temperatur
und verdunstet deshalb häufig
beim Erreichen des vergleichsweise niedrigeren Drucks sowie der
Temperatur des Kraftstofftanks. Der so entstandene Kraftstoffdampf
bleibt solange im Tank, bis er entweder an die Atmosphäre abgelassen
wird, was potentiell Umweltprobleme verursacht, oder in einem Dampfspeicher,
z.B. einem in der Regel zusätzliche
Herstellungskosten verursachenden Kohlenstoffkanister, aufgefangen
wird.
-
Die mit der Kraftstoffdampferzeugung
in konventionellen Kraftstoffeinrichtungen verbundenen Probleme
haben Kraftstoffeinrichtungskonstrukteure zur Entwicklung rückführungsloser
Kraftstofftransporteinrichtungen bewegt, wie z.B. das
US 5 237 975 A (Betki et
al.) zeigt. In einer derartigen Einrichtung wird der Kraftstoffverteilerdruck
durch Variation der Kraftstoffpumpengeschwindigkeit als Funktion
verschic-de ner Variabler – einschließlich Kraftstofftemperatur,
Kraftstoffdruck, Motorumdrehungsgeschwindigkeit und Kraftstoffeinspritzimpulsbreite – für den präzisen Kraftstoffmassenfluß zu den
Einspritzern sowohl bei normalen als auch bei erhöhten Motortemperaturen
gesteuert. Daher kehrt kein Kraftstoff in den Kraftstofftank zurück.
-
Beim Betrieb eines Fahrzeugs mit
einer rückführungslose
Kraftstofffördereinrichtung
oben beschriebener Art treten typischerweise zyklisch Beschleunigungs-,
Zwischengeschwindigkeitbetriebs-, Verzögerungs- sowie Stillstandszeiten
auf. Zur Realisierung dieser Zyklen und zur Erzeugung des richtigen
Massenflusses wird der Kraftstoffdruck im Kraftstoffverteiler variiert.
Während
langer Verzögerungszeiten
kann der Druck im Kraftstoffverteiler auf einen Wert oberhalb dessen
ansteigen, wo noch eine wirksame Massenflußsteuerung möglich ist.
Aufgrund der hohen Motortemperaturen, die eine reduzierte Kraftstoffwirtschaftlichkeit
bewirken können,
da der Motor hochtourig läuft,
kann beispielsweise der Druck innerhalb der Kraftstoffverteilungsvorrichtung den
Wert von etwa 5 bar (70 psi) übersteigen.
Besonders hohe Kraftstofftemperaturen innerhalb der Kraftstoffverteilungsvorrichtung
können
auch zu Kraftstoffverdampfung führen,
die bei magerem Betriebs des Motors zu herabgesetzter Leistung führt.
-
Ein weiteres Problem beim Kraftstoffverteilerdruck
kann in der Anlaßphase
des Motors auftreten, sofern das Kraftfahrzeug nach dem Abschalten des
Motors hohen Umgebungstemperaturen ausgesetzt ist. In derartigen
Fällen
kann die verbliebene Motorwärme
zusammen mit der Umgebungswärme den
Kraftstoffdruck im Kraftstoffverteiler auf einen Wert anheben, der
oberhalb des durch die Kraftstoffeinspritzer steuerbaren Niveaus
liegt. Hohe Drücke im
Kraftstoffverteiler können
ein Austreten von Kraftstoff durch die Einspritzer in den Ansaugverteiler
bewirken, was seinerseits ein Motoranlassen bei fettem Gemisch und
damit unerwünschte
Abgasemissionen hervorrufen kann.
-
Eine Lösung für das oben erwähnte Druckproblem
im Kraftstoffverteiler besteht darin, ein Druckablaßventil
in die Kraftstoffleitung einzubauen, um so den Kraftstoffverteilerdruck
zu reduzieren, wenn er den vorbestimmten Wert übersteigt. Einige Kraftstoffsysteme
haben ein Druckablaßventil,
das mit der Kraftstoffleitung stromabwärts der Pumpe in einer T-Anordnung
verbunden ist und Kraftstoffüberschuß direkt
zum Kraftstofftank führt,
wie in
US 2881747 A (Gehner)
erwähnt.
Ein Nachteil der T-Anordnung besteht darin, daß der Ventilablaßdruck sicher
höher als
der Einrichtungsbetriebsdruck eingestellt werden muß, da sich
das Ventil auf den Tankdruck gegenüber dem Kraftstoffpumpenausgangsdruck
bezieht. Im Ergebnis ist der Druckbereich, innerhalb dessen der
Kraftstoffverteiler steuerbar ist, begrenzt. Ein weiterer Nachteil
der T-Anordnung
besteht darin, daß dafür ein separater
Bypaß und
dazugehörige
Zubehörteile
erforderlich sind, so daß die Herstellungs-
und Montagekosten steigen. Die T-Anordnung ist ferner nachteilig
gegenüber
der direkten Rückführung von überschüssigem Kraftstoff
zum Kraftstofftank, da insbesondere bei hohen Temperaturen die Kraftstoffpumpe
dazu veranlaßt
sein kann, ständig
Kraftstoff durch das Druckventil und zurück in den Kraftstofftank zu
pumpen.
-
Ein weiteres Kraftstoffdruckventil
ist in
US 4 648 369
A (Wannenwetsch) gezeigt. Dieses Ventil hat die Aufgabe,
unbeabsichtigtes Kraftstoffeinspritzen in Dieselmotoren durch Entspannen
der Kraftstoffdruckpulse, die beim Betrieb einer Kolbenkraftstoffpumpe
auftreten, zu verhindern. Ein derartiges Ventil ist für rückführungslose
Kraftstoffleiteinrichtungen ungeeignet, da es zur Dämpfung hochfrequenter Druckpulse
vorgesehen ist und nicht für
den Ablaß temperaturinduzierter
Kraftstoffverteilerdrücke.
Darüber
hinaus ist die Fertigung sowie die Montage eines derartigen Ventils äußerst schwierig,
so daß es
auch – insbesondere
für die
Massenfertigung in der Automobilindustrie – zu aufwendig ist.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht
in der Überwindung
der aus dem Stand der Technik resultierenden Nachteile.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Einrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
-
Erfindungsgemäß wird ein Ventil entwickelt, das
nach dem Abschalten des Motors den Druck in der Kraftstoffleitung
aufrechterhält,
so daß beim
Wiederanlassen des Motors eine sehr gute Abgasemissionssteuerung
ermöglicht
wird.
-
Ferner wird ein Kraftstoffleiteinrichtungsdruckventil
mit Doppelfunktion vorgeschlagen, das sowohl ökonomisch fertigbar als auch
einfach montierbar ist.
-
Die Erfindung umfaßt insbesondere
die Entwicklung eines Druckventils für eine rückführungslose Kraftstoffverteilungseinrichtung,
die sowohl während
des Motorbetriebs in Zeiten, in denen die Kraftstoffeinspritzer
relativ lange geschlossen sind, als auch bei abgeschaltetem Motor
in geeigneter Weise den Druck abläßt.
-
Ein Vorteil der Erfindung besteht
darin, daß der
Druck innerhalb der Kraftstoffleitung sowohl bei Motorstillstand
als auch bei längeren
Verzögerungszeiten,
wie z.B. einem langgezogen absteigenden Straßenstück, relativ zum Kraftstoffpumpenausgangsdruck
gesteuert werden kann.
-
Ein weiterer Vorteil besteht darin,
daß bei warmen
Betriebsbedingungen unter hohem Druck stehender Kraftstoff nicht
kontinuierlich zum Kraftstofftank abgelassen wird.
-
Ein Merkmal der Erfindung ist, daß ein einzelnes
Gehäuse
ein Rückschlagventil
sowie ein hierzu paralleles Druckablaßventil einschließt und deshalb
kein Bedarf an einer separaten Druckablaßleitung und den dazugehörigen Komponenten
besteht, wobei es funktionell möglich
ist, daß der
Kraftstoffleitungs druck während
des Motorstillstands ebenso effektiv gesteuert wird wie zu Zeiten,
in denen die Kraftstoffeinspritzer für relativ lange Zeit geschlossen sind.
-
Die oben beschriebenen Ziele, Vorteile
und Eigenschaften werden durch eine Kraftstoffleiteinrichtung für einen
Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor mit einem Kraftstofftank, erreicht
der eine mit dem Kraftstofftank verbundene Kraftstoffpumpe aufweist, sowie
eine Kraftstoffleitung an der Kraftstoffpumpenausstoßseite,
die mit dem mit dem Motor verbundenen Kraftstoffverteiler verbunden
ist, erreicht. Zur Steuerung des Kraftstoffflusses von der Kraftstoffpumpe
zur Kraftstoffverteiler sowie von der Kraftstoffverteiler zur Kraftstoffpumpe
sind in der Kraftstoffleitung Ventilmittel zwischen die Kraftstoffpumpe
und den Kraftstoffverteilervorgesehen
-
Als Bestandteil der Ventilmittel
ist ein zwei Halbteile aufweisendes Ventilgehäuse vorgesehen, die jeweils
einen Ventilaufnahmeteil sowie einen Verbindungsabschnitt zur Verbindung
mit einer fluidenthaltenden Vorrichtung aufweisen, das ferner über einen
Ventilmittelteil zur Befestigung an den zwei Halbteilen verfügt, so daß die beiden
Halbteile zusammen eine Ventilkammer erzeugen. In der Kammer ist
im Ventilmittelteil ein Rückschlagventil
montiert, das Kraftstofffluß in
der Kraftstoffleitung durch das Gehäuse zur Kraftstoffpumpe zuläßt, sobald
der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung einen vorbestimmten
Ablaßdruck übersteigt.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform
weisen die Halbteile des Gehäuses
(jeweils) eine im allgemeinen achtförmige, vertiefte Ventilaufnahme
mit einer durch einen oberen Abschnitt in Fluidkommunikation mit
einem Verbindungsabschnitt stehenden Öffnung auf. Das Mittelteil
ist auch achtförmig
und verfügt über einen
oberen Teilbereich, indem sich das Rückschlagventil befindet, sowie
einen unteren Teilbereich, in dem sich das Druckablaßventil
befindet. Die Halbteile sind mit so ausgerichteten Verbindungsabschnitten
befestigt, daß eine
Kraftstoffflußpassage
entlang der durch beide Verbindungsabschnitt und das Rückschlagventil
gebildeten Achse er zeugt wird.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand
eines nicht einschränkenden
Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei
zeigt:
-
1 eine
perspektivische Ansicht einer Kraftstofftransporteinrichtung mit
einem erfindungsgemäßen Druckventil;
-
2 eine
perspektivische Explosionszeichnung des erfindungsgemäßen Druckventils;
-
3 eine
Frontansicht des erfindungsgemäßen, montierten
Druckventils;
-
4 eine
Endansicht des in 3 gezeigten
Druckventils;
-
5 eine
schematische Ansicht eines Schnittes durch ein erfindungsgemäßes Druckventil entlang
Linie 5-5 der 3 ;
-
6 eine
Innenansicht eines Gehäusehalbschnitts
des erfindungsgemäßen Druckventils entlang
Linie 6-6 in 2;
und
-
7 eine
Innenansicht eines Zentralschnittes durch ein erfindungsgemäßes Druckventil
entlang Linie 7-7 in 2.
-
1 zeigt
ein Kraftfahrzeug
10 mit einem konventionell im Front-Bereich
montierten Verbrennungsmotor
12. Dem Fachmann ist ersichtlich,
daß
1 eine schematische, nur
zu illustrativen Zwecken dienende, Darstellung der erfindungsgemäßen Kraftstoffleiteinrichtung
ist und nicht die Positionen oder Dimensionen der aktuellen Komponenten
des Kraftfahrzeugs
10 einzuschränken soll. Zur Aufnahme des
transportierten Kraftstoffs – dieses
geschieht in einer dem Fachmann bekannten Weise – ist auf dem Motor
12 ein
Kraftstoffverteiler
14 mon tiert. Durch das Pumpen einer,
bevorzugt elektrischen Kraftstoffpumpe
20, die im Benzintank
16 über Flansche
22 in
bekannter Weise montiert ist, wird der Kraftstoff vom Kraftstofftank
16 durch
die Kraftstoffleitung
18 zum Kraftstoffverteiler
14 transportiert.
Die gewünschte
Massenflußrate
zur Kraftstoffverteilungsvorrichtung
14 wird durch eine
in allgemeiner Form dargestellte elektronische Motorsteuereinheit (EEC
unit)
24 gesteuert, die entsprechend verschiedener Betriebsparameter
des Motors – inklusive
Größen wie
Kraftstofftemperatur, Kraftstoffdruck, Motorumdrehungszahl und Kraftstoffeinspritzfrequenz – die Spannung
an der Kraftstoffpumpe
20, und somit deren Geschwindigkeit
variiert. Eine dafür
geeignete, rückführungslose
Kraftstoffleiteinrichtung zeigt
US 5 237 975 A (Betki et al.), auf deren Inhalt
in vollem Umfang Bezug genommen wird.
-
Obwohl die Motorsteuereinheit 24 unter
den meisten Motorbetriebsbedingungen durch Variation der Kraftstoffpumpengeschwindigkeit
effektiv die Kraftstoffmassenflußrate zum Motor 12 steuern
kann, gibt es Umstände,
z.B. bei zu hohem Kraftstoffverteilungsvorrichtungdruck, unter denen
das Abstellen der Kraftstoffpumpe 20 ein unerwünscht großes Einspritzen
des Kraftstoffs nicht verhindern kann. Derartige Situationen können z.B.
bei langen Verzögerungszeiten
auftreten, wenn Rest-Motorwärme
die Kraftstofftemperatur im Kraftstoffverteiler 14 erhöht. Insbesondere
bei hohen Umgebungstemperaturen kann darüberhinaus nach Abstellen des
Motors 12 der Druck im Kraftstoffverteiler 14 steigen.
Sofern keine Maßnahmen
gegen das entsprechende Ansteigen des Kraftstoffdrucks in der Kraftstoffverteilungsvorrichtung 14 im
Sinne eines Druckablasses getroffen werden, kann die Motorsteuereinheit 24 zumindest
während
der Zeit, während
der Druck in der Kraftstoffverteilungsvorrichtung 14 relativ
hoch ist, z.B. etwa 5 bar (70 psi) oder mehr, die Massenflußraten zum
Motor 12 nicht effektiv steuern. Erfindungsgemäß ist ein
in die Kraftstoffleitung geschaltetes Druckventil 26 (1) vorgesehen, das zwischen der
Kraftstoffpumpe 20 und dem Kraftstoffverteiler 14 zur
Steuerung des von der Pumpe 20 zur Ver teilungsvorrichtung 14 und
umgekehrt fließenden
Kraftstoffflusses angeordnet ist. Vorzugsweise ist das Druckventil 26 im
Kraftstofftank 16 in der Nähe der Auslaßseite 20a der
Kraftstoffpumpe 20 montiert, wie in 1 dargestellt.
-
2 zeigt
ein Druckventil 26 in perspektivischer Explosionszeichnung.
Eine Frontansicht des montiertem Druckventils 26 ist in 3. gezeigt und 4 zeigt eine Endansicht
des in 3 dargestellten
Ventils. Eine schematische Ansicht des Druckventils 26 ist
in 5 dargestellt. Wie
in 2 und 5 dargestellt, besitzt das Druckventil 26 ein
Paar im wesentlichen länglich
geformter Halbteile 28, die zur Aufnahme des Pumpenrückschlagventils 32 und
des Druckablaßventils 34 (siehe 2 und 5) das Gehäuse 30 (5) bilden. Das Mittelstück 36 dient sowohl
als Führung
bei der Verbindung der Halbteile 28 als auch als Haltevorrichtung
bei der Montage des Rückschlagventils 32 sowie
des Druckablaßventils 34,
die parallel zur Verbindungsachse 40 zwischen Einlaß 42 und
Auslaß 44 und
innerhalb der Kammer 38 des Gehäuses 30 (5) angeordnet sind. Der Parallelität von Rückschlagventil 32 und
Ablaßventil 34 kommt
aus Gründen
der Steuerbarkeit des Kraftstoffflusses von der Pumpe 20 zum
Kraftstoffverteiler 14 sowie – was noch wichtiger ist – aus Gründen der Steuerbarkeit
des Kraftstoffflusses in umgekehrter Richtung (also vom Verteiler 14 zur
Pumpe 20),eine besondere Bedeutung zu wodurch Druckablaß in der Kraftstoffleitung 18 bei
bestimmten Motorzyklen, z.B. bei den oben erörterten Verzögerungszeiten,
ermöglicht
wird.
-
Jedes Halbteil 28 hat zur
Verbindung mit einer fluidführenden
Vorrichtung, z.B. einer Kraftstoffleitung 18 oder einer.
Kraftstoffpumpenausstoßseite 20a einen
Nippel oder einen rohrförmigen
Verbindungsabschnitt 46, der seinen Ursprung am achtförmigen Abschnitt 48 des
Gehäuses 30 (2 und 3) hat. Vorzugsweise weist der Verbindungsabschnitt 46 ringförmige, tannenbaumartige
Vorsprünge 50 auf,
die einen festen Sitz zwischen dem Verbindungselement 46 und
beispielsweise einem im Kraftstofftank 16 gelegenen Teil
der Kraftstofflei tung 18 ermöglichen bzw. bedingen.
-
Die innere Seite des Halbteils 28 hat
eine im allgemeinen längliche äußere Schulter 52,
die zur im allgemeinen länglichen,
inneren Schulter 54 konzentrisch angeordnet ist, wie 6 zeigt. Der Langschlitz 56 ist
zur Aufnahme der Verbindungsschulter 58 des Mittelteils 36 (2, und 7) zwischen der äußeren Schulter 52 und
der inneren Schulter 54 des Halbteils 28 ausgebildet.
Sofern das Halbteil 28 und das Mittelteil 36 verbunden
sind (5), steht die äußere Schulter 52 mit
dem Anschlag 60 des Mittelteils 28 im Eingriff.
Eine achtförmige
Vertiefung 62 in der inneren Schulter 54 des Halbteils 28 (6) nimmt die achtförmige Doppelbohrung 64 des
Mittelteils 36 (7)
auf. Die Doppelbohrung 64 umfaßt die Rückschlagventilbohrung 66 und
die Druckablaßventilbohrung 68,
die beispielsweise zur Aufnahme des Rückschlagventils 32 und
des Ablaßventils 34 dienen.
Jede (Einzel)Bohrung der Doppelbohrung 64 umfaßt zur Aufnahme
eines Ventilelements, beispielsweise eines pilzförmigen Elements 74 eines Rückschlagventils 32,
einen Ventilsitz 70 in der Nähe einer Austrittsöffnung 72 aur.
wie auch 5 sehr gut erkennen
läßt, auf.
Jede Bohrung verfügt
ferner über eine
am axial der Auslaßöffnung 72 entgegengesetzten
Ende angeordnete Öffnung 78,
so daß ein
entsprechender Kraftstoffdurchfluß möglich ist. Die Rückschlagventilbohrung 66 und
die Druckablaßventilbohrung 68 sind
entgegengesetzt ihrer Längsrichtung
orientiert, so daß der
Kraftstofffluß in
entgegengesetzte Richtungen gesteuert wird, wie weiter unten erörtert werden
wird.
-
Innerhalb der Rückschlagventilbohrung 66 preßt die Feder 80 auf
der einen Seite das pilzförmige
Element 74 in einer dem Fachmann bekannten (und hier vorausgesetzten)
Weise gegen den Ventilsitz 70 und steht auf der anderen
Seite (5) mit der Federaufnahme 82 im
Eingriff. In ähnlicher
Weise preßt
eine Feder die Kugel 76 in der Ablaßventilbohrung 68 an
dem einen Ende gegen einen Ventilsitz und ruht am anderen Ende in
der Federaufnahme 82. Alternativ kann die Feder 80 auf
dem Boden 84 im Absatz 62 des Haltteils 28 (6) ruhen, so daß sowohl
für das
Rückschlagventil 32 als
auch für
das Druckablaßventil 34 die
Notwendigkeit einer Federaufnahme entfällt.
-
Dem Fachmann ist ersichtlich, daß durch
die Ansprüche
die Formen der Halbteile 28 nicht auf die oben beschriebenen
beschränkt
sind, sondern jede beliebige Form aufweisen können, wenn das Rückschlagventil 32 sowie
das Ablaßventil 34 im
wesentlichen parallel zum durch das Druckventil 26 geleiteten
Kraftstofffluß angeordnet
sind. Das Gehäuse 30 kann
verschiedenste Konstruktionen aufweisen, wobei verschieden geformte
und asymmetrische Halbteile 28 ebenso Anwendung finden
können,
als auch die Halbteile 28 weggelassen werden können. Aufgrund
der symmetrischen Anordnung der Halbteile 28 läßt sich
allerdings die oben hervorgehobene Anordnung besonders kostengünstig fertigen,
was teilweise konstruktionsbedingt auf die Werkzeuge, jedoch auch
auf das einfach zu. montierende Druckventil 26 rückzuführen ist.
-
Vorzugsweise werden die Halbteile 28 aus thermoplastischem
Material, wie z.B. Acetyl, hergestellt und mit dazwischen angeordnetem
Mittelteil 36 unter Ultraschall verschweißt. Vor
dem Verschweißen
der Halbteile 28 werden das Rückschlagventil 32 sowie
das Druckablaßventil 34 im
Inneren des Mitteiteils 36 montiert, wie auch 5 zeigt. Das Mittelteil 36 ist
ebenso aus thermoplastischem Material, z.B. Acetyl, hergestellt,
damit es mit den Halbteilen 28 beim Schweißprozeß verschweißt.
-
Alternativ können die Halbteile 28 und
das Mittelteil 36 aus unterschiedlichen Materialien (z.B. kraftstoffresistenten
Plastikmaterialien, Nylon oder PPS) hergestellt sein und in anderer,
dem Fachmann bekannter Weise, befestigt werden, z.B. durch Kleben
oder Überformen.
Das Druckventil 26 wird nach dem Zusammenbau mit der Kraftstoffleiteinrichtung des
Kraftfahrzeugs 10 verbunden, wie 1 zeigt. Die Verbindung wird dadurch
realisiert, daß das Druckventil 26 über die
Klammer
86 an der Ausstoßeite 20a der Kraftstoffpumpe 20 mittels
der Klammer 86 montiert ist. Die vorzugsweise als metallischer Streifeneinsatz
ausgebildete Klammer 86, die bevorzugt ein in die beiden
Halbteile 28 eingeformter Metallstreifen ist, besitzt eine
Schrauben-Öffnung 88 (3) zur Aufnahme einer Schraube
zur Befestigung an der Krafstoffpumpe.
-
Während
des Anlassens des Motors pumpt die Kraftstoffpumpe 20 Kraftstoff
vom Tank 16 zum Einlaß 42 des
Druckventils 26. Die Feder 80 im Rückschlagventil 32 hat
einen vorherbestimmten Sollwert von etwa 0,07 bar bis 0,2 bar (1
bis 3 psi), wobei vorzugsweise ein Wert von 0,14 bar (2 psi) zu
verwenden ist; dieser wird jedoch immer unterhalb des vorherbestimmten
Sollwerts des Druckablaßventils 34, liegen
wie nachfolgend erläutert.
Wenn der Kraftstoffdruck von der Kraftstoffpumpe 20 den
Sollwert des Rückschlagventils 32, übersteigt,
wird das pilzförmige
Element 74 vom Sitz 70 gehoben und erlaubt Kraftstofffluß durch
die Öffnung 78.
Der Kraftstoff wird deshalb durch die Kraftstoffpumpe 20 vom
Kraftstofftank 16 durch das Druckventil 26 zum
Kraftstoffverteiler 14 gepumpt. Bei normalem Betrieb variiert der
Druck in der Kraftstoffleitung 18 typischerweise zwischen
etwa 2 bar, (30 psi) und 2,8 bar (40 psi) abhängig von den Anforderungen
des Motors und der dementsprechenden Änderung der Kraftstoffpumpen (20)-Geschwindigkeit
durch die Motorsteuereinheit 24. Das Druckablaßventil 34 des
Druckventils 26 bleibt während dieser Betriebsbedingungen
und Drücke
geschlossen.
-
Unter bestimmten Bedingungen, wie
z.B. bei langen Verzögerungszeiten
auf abschüssigen
Straßen,
kann die Motorsteuereinheit 24 aufgrund des geringen Kraftstoffbedarfs
des Motors 12 die Kraftstoffpumpen(20)-geschwindigkeit
auf einen geringen Wert reduzieren oder sogar alles stoppen. Aufgrund der
plötzlichen
Kraftstoffbedarfsreduktion steigt der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 18 sehr
schnell auf einen unakzeptablen Wert, da die Motorsteuereinheit 24 zu
träge auf
das Abfallen am Kraftstoffpumpen(20)-Auslaß reagiert.
Wenn der Druck in der Kraftstoffleitung 18 auf einen Wert
oberhalb des Sollwertes des Druckablaßventils 34 steigt – dieser
liegt in Abhängigkeit
von der Motorausführung
typischerweise zwischen 2 bar (30 psi) und 3 bar (45 psi) – wird die
Kugel 76 vom Sitz 70 gehoben und erlaubt Kraftstofffluß durch
die Auslaßöffnung 72.
Der Kraftstoff kann daher von der Kraftstoffleitung 18 durch das
Druckventil 26 zur Auslaßseite 20a der Kraftstoffpumpe 20 fließen. Nachdem
sich der guck in der Kraftstoffleitung 18 entspannt hat,
kehrt die Kugel 76 unter der Einwirkung der Feder, die
die entgegenstehende Kraft des Kraftstoffs in der Kraftstoffleitung 18 überwinden
kann, zum Sitz zurück.
Der vorherbestimmte Sollwert des Druckablaßventils 34 ist im
allgemeinen auf einen Wert oberhalb dem Rückschlagventils gesetzt.
-
Es ist vorteilhaft an der Konstruktion
des Druckventils 26, daß der Sollwert des Druckablaßventils 34 in
Abhängigkeit
vom Nominaldruck des Kraftstoffs in der Kraftstoffleitung 18 und
entgegengesetzt dem Druck im Kraftstofftank 16, wie für die obige
T-Anordnung beschrieben; eingestellt wird. Der durch die erfindungsgemäße Konstruktion
gebotene Vorteil wird im folgenden Szenario gezeigt. Während des
Betriebs des Kraftfahrzeugs 10 liegt der Kraftstoffdruck
in der Kraftstoffleitung 18 in Abhängigkeit von den Motoranforderungen
typischerweise zwischen etwa 2 bar (30 psi) und 3 bar (45 psi) und
wird, wie bereits oben beschrieben, durch Variation des Ausstoßes der
Kraftstoffpumpe 20 in diesem Bereich gehalten. Wenn der
Druck in der Kraftstoffleitung 18 einen vorgegebenen Wert übersteigt,
z.B. 4,8 bar (70 psi), wobei dieser beispielhafte Wert um 2 bar
(30 psi) oberhalb des bei 2,8 bar (40 psi) liegenden Nominalausgangsdrucks
der Pumpe 20 liegt, öffnet
sich das Druckablaßventil 34,
um Kraftstoffdurchfluß zu
ermöglichen
und somit den Überdruck
abzubauen. In den oben beschriebenen Szenarien liegt der Sollwert des
Druckablaßventils 34 deshalb
bei 2 bar (30 psi).
-
Bei Stillstand des Kraftfahrzeugs 10 kann
der Druck in der Kraftstoffleitung 18 aufgrund von Rest-Motorwärme oder
hoher Umgebungstemperaturen erneut ansteigen. Bei hohen Umgebungstemperaturen
wird die Motorwärme
von der Kraftstoffverteilungsvorrichtung 14 langsamer abgeführt als
bei kühleren
Bedingungen, sodaß die
Kraftstoffkühlung im
Kraftstoffverteiler 14 sowie der Kraftstoffleitung 18 behindert
wird. In einem eine "T"-Konfiguration aufweisenden
Kraftstoffsystem steigt der Druck bis zum Erreichen des Sollwertes
des Druckablaßventils,
z.B. 4,8 bar (70 psi) Beim Motoranlassen kann in einer derartigen
Einrichtung folglich ein Kraftstoffleitungsdruck von annähernd, (70
psi) vorliegen. Ein so großer
Druck ist sowohl hinsichtlich der Abgasemissionen als auch hinsichtlich
des Motorverhaltens unerwünscht.
-
Erfindungsgemäß wächst der Druck in der Kraftstoffleitung 18 nach
Ausschalten des Motors 12 nicht ins Unermeßliche,
da der öffnungsdruck
des Druckablaßventils
beispielsweise auf etwa 2 bar (30 psi) gesetzt wurde. Beim Anlassen
des Motors 12 liegt in der Kraftstoffleitung 18 ein
Druck im Bereich des eingestellten Drucks vor.
-
Obwohl die Erfindung anhand einer
bevorzugten Ausführungsform
erläutert
wurde, werden vom Schutzumfang der Ansprüche eine Vielzahl von dem Fachmann
offensichtlichen Änderungen
und Modifikationen dieser Ausführungsform
umfaßt,
ohne daß der
Schutzumfang erweitert wird.
-
- 10
- Kraftfahrzeug
- 12
- Verbrennungsmotor
- 14
- Kraftstoffverteiler
- 14
- Kraftstofftank
- 18
- Kraftstoffleitung
- 20
- Kraftstoffpumpe
- 20a
- Auslaßseite v.
20
- 22
- Flansch
- 24
- Elektronische
Motorsteuereinheit
- 26
- Druckventil
- 28
- Halbteil
- 30
- Gehäuse
- 32
- Rückschlagventil
- 34
- Druckablass
- 36
- Mittelteil
- 38
- Kammer
- 40
- Verbindungsachse
- 42
- Einlaß
- 44
- Auslaß
- 46
- rohrförmiger Verbindungsabschnitt
- 48
- Achtförmige Kontur
- 50
- Tannenbaumförmige Vorsprünge
- 52
- äußere Schulter
- 54
- innere
Schulter
- 56
- Langschlitz
- 58
- Verbindungsschulter
- 60
- Absatz
- 62
- Achtförmiger Absatz
- 64
- Achtförmige Doppelbohrung
- 66
- Rückschlagventilbohrung
- 68
- Druckablassventilbohrung
- 70
- Ventilsitz
- 72
- Auslaßöffnung
- 74
- Pilzförmiges Element
- 76
- Kugel
- 78
- Öffnung
- 80
- Feder
- 82
- Federaufnahme
- 84
- Boden
- 86
- Klammer
- 88
- Schraubenöffnung