DE19534050A1 - Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen - Google Patents
Kraftstoffeinspritzsystem für BrennkraftmaschinenInfo
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Description
Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzsystem für
Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1
aus. Ein solches Kraftstoffeinspritzsystem ist durch die
DE 43 18 078 A1 bekannt.
Bei dieser Art von Kraftstoffeinspritzsystemen treten in dem
Hochdruckspeicher erhebliche Drücke auf, die weit über
1000 bar liegen. Da solche Hochdruckspeicher ferner auch
Anschlußstellen für Druckleitungen besitzen und
Anschlußstellen für die Kraftstoffversorgung, ist die Gefahr
einer Undichtigkeit gegeben. Undichte Stellen weisen in der
Regel sehr kleine Querschnitte auf, die dann bei dem
anstehenden hohen Kraftstoffdruck im Hochdruckspeicher zu
feinstrahligen, kaum sichtbaren Austritten von Kraftstoff
führen, in der Art von Kraftstoffeinspritzstrahlen, wie sie
bei Kraftstoffeinspritzdüsen selbst auftreten. Solche
Kraftstoffstrahlen weisen eine erhebliche kinetische Energie
auf, die zerstörerisch sein können und insbesondere auch
Menschen, die im Bereich solcher Kraftstoffhochdruckspeicher
hantieren, gefährden können.
Die Erfindung weist demgegenüber den Vorteil auf, daß der
austretende Kraftstoff durch die Umhüllung aufgefangen wird
und dann abgeleitet werden kann, so daß die vorerwähnten
Schäden nicht auftreten. In vorteilhafter Weise besteht die
Umhüllung aus einer netzartig ausgebildeten Hülle gemäß
Patentanspruch 3, die ein Höchstmaß an Flexibilität und
Dauerfestigkeit zuläßt und dennoch sicher das Austreten von
schädigenden Kraftstoffstrahlen vermeidet. Besonders
vorteilhaft ist in weiterer Ausgestaltung nach Anspruch 5
eine Auffangeinrichtung für den austretenden Kraftstoff
vorgesehen, der vorteilhaft nach Anspruch 6 durch eine
Flüssigkeitsstandmeßeinrichtung überwacht werden kann. Damit
werden nicht nur die Gefahren bei Kraftstoffaustritt aus dem
Hochdruckbehälter vermieden, sondern auch vermieden, daß
Kraftstoff längere Zeit unkontrolliert austreten kann. In
besonders einfacher Weise wird der Hochdruckbehälter
innerhalb einer bereits bei der Brennkraftmaschine
vorzusehenden Zylinderkopfhaube untergebracht, mit der der
Gaswechselventiltrieb nach außen abgeschlossen wird,
einerseits zur Vermeidung von Schäden und andererseits zum
Auffangen von Schmieröl, das über einen Ölrücklauf den
Ölsammelbehälter der Brennkraftmaschine zurückgeführt wird.
Dieser dient zugleich auch der Aufnahme von austretendem
Leckkraftstoff aus dem Hochdruckspeicher. Auch hier ist in
vorteilhafter Weise eine Überwachung des Flüssigkeitsstandes
im Ölsammelbehälter vorgesehen, insbesondere auch dafür, daß
das Schmieröl der Brennkraftmaschine keine übermäßige
Verdünnung durch den Kraftstoff erhält und die Tatsache
einer solchen beginnenden Verdünnung schnell angezeigt
und/oder durch gegebenenfalls Steuereingriffe eine zu hohe
Verdünung automatisch verhindert wird.
In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der
Erfindung dargestellt. Sie werden in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines
Kraftstoffeinspritzsystems gemäß der Gattung des
Patentanspruchs, Fig. 2 eine erste erfindungsgemäße
Ausgestaltung einer Umhüllung des Hochdruckspeichers des
Kraftstoffeinspritzsystems, Fig. 3 ein zweites
Ausführungsbeispiel einer Umhüllung des Hochdruckspeichers
mit einem im wesentlichen geschlossenen Mantel aus Blech und
Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit
einem innerhalb einer Zylinderkopfhaube untergebrachten
Hochdruckspeicher in vereinfacht schematischer Darstellung.
In der Fig. 1 ist schematisch ein Kraftstoffeinspritzsystem
dargestellt, das einen Kraftstoffvorratsbehälter 1 aufweist,
aus dem über eine Saugleitung 2 eine Hochdruckförderpumpe 3
Kraftstoff ansaugt und über eine Druckleitung 4 unter
Hochdruck in einen Kraftstoffhochdruckspeicher 6 fördert.
Der Kraftstoffdruck in diesem Kraftstoffhochdruckspeicher
wird durch einen Drucksensor 7 überwacht und der von ihm
abgegebene Wert in einer Steuereinrichtung 9 mit einem
Sollwert verglichen. Bei Abweichung wird eine Druckstell
einrichtung 10 angesteuert, z. B. der Art, daß über ein
verstellbares Ventil, das in einer Entlastungsleitung 11 des
Kraftstoffhochdruckspeichers 6 angeordnet ist, über
schüssiger Kraftstoff wieder in den Tank zurückgefördert
wird.
Bestimmungsgemäß werden vom Kraftstoffhochdruckspeicher
mehrere Kraftstoffeinspritzventile 12 über Druckleitungen 14
mit Kraftstoff versorgt. Der Einspritzzeitpunkt und die
Einspritzdauer von Kraftstoff über diese
Kraftstoffeinspritzventile wird dabei elektrisch gesteuert,
z. B. durch Magnetventile, die vom Steuergerät 9
entsprechend den Anforderungen, beispielsweise aus Drehzahl
und Last, angesteuert werden.
Während bei bekannten Hochdruckspeicher für solche
Kraftstoffeinspritzsysteme keine Sicherheitsvorkehrungen
getroffen sind, die bei Undichtheit des
Kraftstoffhochdruckspeichers diese anzeigen oder steuernd
auf das Kraftstoffeinspritzsystem einwirken, derart, daß
z. B. dieses stillgelegt oder auf einen Notbetrieb reduziert
wird, wird nun gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung
gemäß Fig. 2 eine solche Sicherheitseinrichtung vorgesehen.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist wiederum
schematisch gezeigt der Hochdruckspeicher 6 vorgesehen. Um
diesen herum ist nun in einer ersten Ausführung der
Erfindung eine Hülle gelegt, die aus einem feinmaschigen
Stahlnetz 15 besteht. Alternativ kann diese Umhüllung aber
auch in einer anderweitig erzeugter netzartiger Struktur
bestehen, z. B. geschlitztes Metallblech sein, wie es bei
Streckmetall möglich ist.
Vorzugsweise besteht die netzartige Umhüllung 15 aus
mechanisch widerstandsfähigem Werkstoff, insbesondere
Metall, den Kraftstoffhochdruckspeicher allseitig
umschließend. Die Umhüllung kann aber auch aus Kunstoff- oder
Glas/Kohlefaser Material bestehen mit hoher Stabilität
gegen austretenden Kraftstoff. Eine Reduzierung des
Umschließens kann jedoch auch auf die Bereiche beschränkt
sein, in denen zwischen dem Kraftstoffhochdruckspeicher und
anderen Teilen des Kraftstoffeinspritzsystems Verbindungen,
insbesondere löslicher Art, geschaffen wurden. Mit dieser
Umhüllung wird verhindert, daß an undichten Stellen
austretender Kraftstoff, der infolge des hohen Druckes an
dieser Stelle feinstrahlig mit hoher kinetischer Energie
austritt (ähnlich einem Einspritzstrahl einer Einspritz
düse), Schaden anrichtet. Mit dieser Umhüllung wird
erreicht, daß an undichten Stellen austretender Kraftstoff,
der infolge des hohen Druckes an dieser Stelle feinstrahlig
mit hoher kinetischer Energie austritt, ähnlich einem
Einspritzstrahl einer Einspritzdüse, verhindert so, daß
keine solche Kraftstoffstrahlen Schaden anrichten können.
Der Strahl wird durch die Umhüllung aufgefangen bzw.
gebrochen und kann insbesondere handhabenden Personen im
Bereich des Hochdruckspeichers nicht mehr gefährlich werden.
Aufgrund der netzartigen Struktur der Umhüllung in Form
eines Stahlnetzes ist diese Umhüllung sehr flexibel und kann
sich den geometrischen Formen bestens anpassen. Dennoch
bietet ein solches Stahlnetz oder alternative
Ausgestaltungen dazu die Möglichkeit, daß der Leckkraftstoff
letztlich auch aus der Umhüllung entweichen kann und in
einer Auffangeinrichtung aufgefangen werden kann. Hier kann
sich ein Flüssigkeitsstand ausbilden, der dann wiederum
durch eine Flüssigkeitsstandmeßeinrichtung 17 erfaßt werden
kann und einer Steuereinrichtung 18 zugeführt wird, durch
die eine Signaleinrichtung 19 oder ein Steuersignal zur
Beeinflussung des Kraftstoffeinspritzsystems an die
Steuereinrichtung 9 abgegeben wird. Mit einem solchen Signal
kann dann das Kraftstoffeinspritzsystem so beeinflußt
werden, daß es unter Umständen stillgesetzt wird, indem die
Hochdruckförderpumpe 3 abgeschaltet wird oder indem der
Druck im Hochdruckspeicher 6 über die Drucksteileinrichtung
10 auf niedrigem Wert abgesenkt wird, der gegebenenfalls
noch so hoch ist, um einen gewissen Notbetrieb
aufrechtzuerhalten. Oder aber es wird der Druck des
Hochdruckspeichers ganz abgesenkt und auch die Tätigkeit der
Einspritzventile auf Null gesetzt. Letztendlich ist es auch
denkbar, bei bestehend bleibender Kraftstoffversorgung nur
noch einen Teil der Kraftstoffeinspritzventile anzusteuern.
Eine Abschaltung der Hochdruckförderpumpe 3 kann auch
dadurch geschehen, daß zwischen dieser und ihrem Antrieb 26
eine elektrisch schaltbare Kupplung 27 vorgesehen ist, die
z. B. von der Steuereinrichtung 18 schaltbar ist. Diese
Kupplung kann nicht nur bei Auftreten einer oben
beschriebenen Undichtheit sondern auch bei anderen
Fehlfunktionen des Kraftstoffeinspritzsystems, z. B. bei
fehlerhaftem Betrieb der Brennkraftmaschine geschaltet
werden, oder auch bei ausgesuchten Betriebszuständen, die
eine Absenken des Druckes im Hochdruckspeicher erfordern
geschaltet werden. Die Abschaltung der Hochdruckförderpumpe
kann mittels eines Testzyklusses überprüft werden.
Eine Abwandlung der Erfindung besteht in der Ausgestaltung
nach Fig. 3, in der der Kraftstoffhochdruckspeicher nun von
einer geschlossenen Umhüllung umgeben wird, die lediglich
einen Ablauf 21 für den Kraftstoff aufweist. Auch hier ist
wiederum eine Auffangeinrichtung 16 in der Art wie bei Fig.
2 vorgesehen. Mit dieser Ausgestaltung wird gewährleistet,
daß die Umgebung des Hochdruckspeichers bei auftretenden
Leckagen in keiner Weise mit Kraftstoff beaufschlagt wird.
Eine letzte Ausgestaltung gemäß Fig. 4 besteht darin, den
Hochdruckspeicher 6 innerhalb bereits bei der
Brennkraftmaschine vorgesehenen Räume unterzubringen. Dies
geschieht in diesem Falle dadurch, daß der
Kraftstoffhochdruckspeicher 6 unter der Zylinderkopfhaube 23
der Brennkraftmaschine untergebracht wird, die üblicherweise
den Gaswechselventiltrieb nach außen abschließt und diesen
vor Verschmutzung schützt und letztendlich auch das das
Triebwerk schmierende Öl über eine Rücklaufleitung 24 den
Ölsammelbehälter 25 der Brennkraftmaschine zuführt. Über
diesen Ölrücklauf kann nun auch der auftretende
Leckkraftstoff abgeführt werden. Damit die Ölqualität nicht
unter die Anforderungen sinkt und damit letztendlich auch
die auftretende Leckage am Kraftstoffhochdruckspeicher
erkennbar werden, ist wiederum die Flüssigkeitsstandmeß
einrichtung 17 vorgesehen, die in gleicher Weise arbeitet
wie die nach Fig. 2.
Mit der Ausgestaltung gemäß der Erfindung wird somit eine
Einrichtung geschaffen, bei der mit Sicherheit Schäden, die
aufgrund von Leckverlusten am Kraftstoffhochdruckspeicher
des Kraftstoffeinspritzsystems auftreten, vermieden werden
und andererseits auch rechtzeitig erkannt werden, um
entsprechende Gegenmaßnahmen zu treffen.
Claims (11)
1. Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit
einer Hochdruckförderpumpe (3), die Kraftstoff in einen
Kraftstoffhochdruckspeicher (6) fördert, aus dem mehrere
Kraftstoffeinspritzventilen (12) über Druckleitungen (14)
mit Kraftstoff versorgt werden, gesteuert durch elektrisch
gesteuerte Ventile, dadurch gekennzeichnet, daß der
Hochdruckspeicher (6) eine Leckkraftstoffauffangeinrichtung
aufweist in Form einer zumindest teilweisen Umhüllung (15,
20, 26) des Hochdruckspeichers.
2. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Umhüllung wenigsten eine Aus
trittsöffnung (21, 24) für Leckkraftstoff aufweist.
3. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus Kunststoff oder
Glasfaser besteht.
4. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus einer netzartig aus
gebildeten Hülle aus Metall besteht.
5. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Hülle ein Stahlnetz (15) ist.
6. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 2 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Umhüllung (15)
eine mit einem Kraftstoffrücklauf versehene Auffangein
richtung (16, 25) für von der Umhüllung ablaufenden
Kraftstoff angeordnet ist.
7. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das die Auffangeinrichtung (16, 25) eine
Flüssigkeitsstandmeßeinrichtung (17) aufweist, durch die ein
Steuersignal bei Erreichen eines bestimmten Flüssigkeits
stands abgegeben wird, durch das eine Anzeigeeinrichtung
(19) oder eine Steuereinrichtung (9) steuerbar ist.
8. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Hülle von der Zylinderkopfhaube (23)
der Brennkraftmaschine gebildet wird und der Leckkraftstoff
über den Ölrücklauf (24) des Gaswechselventiltriebwerkes in
den Ölsammelbehälter (25) der Brennkraftmaschine abgeführt
wird.
9. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß im Ölsammelbehälter (25) eine Flüssig
keitsstandmeßvorrichtung (17) vorgesehen ist, durch die ein
Anstieg des Flüssigkeitsstandes im Ölsammelbehälter (25)
erfaßbar ist und durch die bei Erreichen eines bestimmten
Flüssigkeitsstandes eine Anzeigevorrichtung (19) oder eine
Steuereinrichtung (9) steuerbar ist.
10. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung eine
allseitige Umhüllung ist.
11. Kraftstoffeinspritzsystem insbesondere nach einem der
vorstehenden Ansprüche, mit einer von einem Antrieb (26)
angetriebene Hochdruckförderpumpe (3), die Kraftstoff in
einen Kraftstoffhochdruckspeicher (6) fördert, aus dem
wenigstens ein von einer Steuereinrichtung (9) elektrisch
gesteuertes Kraftstoffeinspritzventil (12) über eine
Druckleitung (14) mit Kraftstoff versorgt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (18) zur Erfassung von
bestimmten Betriebszuständen oder von Fehlfunktion des
Kraftstoffeinspritzsystems, wie Undichtheit der Hochdruck
führenden Teile des Kraftstoffeinspritzsystems oder
fehlerhaftes Laufverhalten der Brennkraftmaschine, durch die
eine elektrisch schaltbare Kupplung (27) zwischen
Hochdruckförderpumpe und Antrieb (26) zum Abschalten des
Antriebs (26) der Hochdruckförderpumpe (3) schaltbar ist.
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