DE19544564A1

DE19544564A1 - Druckregler für Kraftstoffeinspritzanlagen von Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE19544564A1
Application number: DE1995144564
Authority: DE
Inventors: Lutz Dipl Ing Stiegler
Original assignee: IAV Motor GmbH
Current assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 1995-11-30
Filing date: 1995-11-30
Publication date: 1997-06-05

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckregler für Kraftstoffeinspritzanlagen von Verbren nungsmotoren, der den jeweilig konstant einzustellenden, an den elektromagnetisch angesteuerten Einspritzventilen anliegenden Druck in dem von einer Förderpumpe gespeisten Drucksystem einstellt und weitere Merkmale gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches aufweist.

Vorbekannt ist ein gattungsgemäßer Druckregler durch die Schrift DE 31 07 215 A1, bei dem der Druck des von einer Förderpumpe gespeisten Drucksystems in einer Kammer einer entgegen wirkend durch eine Feder belasteten Membrane anliegt. An der Membrane ist ein Ventilkörper angeordnet, der durch die auf die Membran wirkende Kraft eine zum Rücklauf öffnende Ventilstrecke bei ungenügendem Kraft stoffdruck geschlossen hält. Die Kammer mit der Feder kann von Atmosphärendruck oder lastabhängigem Druck beaufschlagt sein, um den den Einspritzventilen anlie genden Kraftstoffdruck lastabhängig zu steuern.

Vorbekannt ist durch die Schrift DE 40 01 695 A1 ein Druckregelsystem mit einem wie vorherbeschriebenen Differenzdruckregler mit Membrane, an dem einerseits der ge regelte Förder- bzw. Einspritzdruck und andererseits ein zur Regelung des vorge nannten Druckes veränderlicher Steuerdruck anliegt. Der Steuerdruck wird über eine Ventilstrecke mittels einer in ihrer Vorspannung regelbaren Feder abhängig von den Betriebsparametern des Motors eingestellt. Die regelbare Feder wirkt somit über den Steuerdruck zwar mittelbar, jedoch zusätzlich zu der auf Schließen des Rücklaufes gerichteten Feder des Differenzdruckreglers.

Vorbekannt sind durch die Schrift DE 32 03 635 C1 in ihrem konstruktiven Aufbau dem vorbeschriebenen Druckregler ähnliche, manuell zu betätigende Förderpumpen mit Membrane als volumenveränderndem Bauelement im Gehäuse. Durch manuelle Bewegung der Membrane entgegen Federkraft wird eine Förderung von Kraftstoff bewirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckregler der eingangs genannten Gattung für die Anwendung an insbesondere von Hand anzulassende Verbrennungs motoren anzupassen. Dabei soll sowohl eine manuelle Vordruckbildung vor einem Anlassen als auch eine Regelung des Druckes im Kraftstoffsystem erfolgen, sowie ein Druckspeicher für den Druckkreis der Einspritzanlage gebildet werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspru ches 1 genannten Merkmale erreicht.

Der Druckregler bildet mit seinen funktionellen Teilen mit wenig zusätzlichem Auf wand sowohl einen Druckspeicher als auch eine manuell betätigbare Förderpumpe zur Vordruckbildung vor dem manuellen Anlassen des Motors.

Das Bauvolumen und der bauliche Aufwand ändert sich gegenüber einem üblichen Druckregler wenig, was von besonderer Bedeutung bei einer Anwendung an kleinen, von Hand anzulassenden Verbrennungsmotoren ist.

Die weiteren Merkmale der Erfindung gemäß den Unteransprüchen werden im Zu sammenhang mit den erzielten Vorteilen in der Beschreibung genannt.

Anhand einer Zeichnung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Druckregler und -speicher in einer Gleich druckeinspritzanlage zur Kraftstoffzuführung bei einem Verbrennungsmotor,

Fig. 2 einen Druckregler mit einer Ventileinheit mit nur einer Ventilstrecke bei unter Druck stehendem Druckkreis nach dem manuellen Füllen des Speicherraumes durch Verlagern der Membran mittels der Betäti gungseinrichtung bis etwa zum Erzielen des Startdruckes,

Fig. 3 den Druckregler bei unbeaufschlagtem Druckkreis mit einer Ventileinheit mit zwei Ventilstrecken,

Fig. 4 den Druckregler bei unter Druck stehendem Druckkreis nach dem manuellen Füllen des Speicherraumes durch Verlagern der Membran mittels der Betätigungseinrichtung,

Fig. 5 die Ventileinheit mit geöffneter erster und zweiter Ventilstrecke bei überschrittenem Nenndruck des Kraftstoffes im System,

Fig. 6 die Ventileinheit mit geöffneter zweiter Ventilstrecke zur Vordruckein stellung für einen Start.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Druckregler und -speicher 1, im weiteren nur Druckregler 1 benannt, der im Zusammenhang mit einer Gleichdruckeinspritzanlage zur Kraftstoffzuführung bei einem Verbrennungsmotor 2 angewandt wird. Der Verbrennungsmotor 2 treibt eine, aus einem Kraftstofftank 8 über eine Leitung saugende Förderpumpe 3 an, die über die Förderleitung F und ein Rückschlagventil 4 einen Druckkreis 5, einen Speicherraum 6 im Druckregler 1 und ein Einspritzventil 7 mit Kraftstoff unter Druck beaufschlagt. Ein Rücklauf R führt die vom Druckregler 1 abgesteuerte Kraftstoffmenge zurück in den Kraftstofftank 8. Mittels elektrischer An steuerung werden die Einspritzventile 7 geöffnet und auf diese Weise die Kraftstoff zuführung mengenmäßig als auch in ihrer zeitlichen Zuordnung innerhalb der Ladungs wechseltakte bestimmt.

Weiterhin ist eine unter den Kraftstoffspiegel des Kraftstofftanks 8 geführte Saug leitung S über ein zum Druckkreis 5 hin öffnendes Rückschlagventil 9 am Druckkreis 5 angeschlossen. Der ebenfalls am Druckkreis 5 angeschlossene Speicherraum 6 wird - im Gehäuse 10 als veränderlicher Teilraum durch einen, von einer auf Volumenver ringerung wirkenden Speicherfeder 11 belasteten Membranbalg 12 gebildet. Dieser Speicherraum 6 wird über den Druckkreis 5 von der Förderpumpe 3 gegen die Kraft der Speicherfeder 11 durch Verlagern des Membranbalges 12 gefüllt und vergrößert, siehe Unterschied in Fig. 3 und 4. Die Speicherfeder 11 ist - siehe Fig. 2 und 4 - ver kürzt und dadurch erheblich vorgespannt.

In Fig. 2 ist eine Ausführung gemäß dem Hauptanspruch dargestellt, bei der die Ventil einheit 13 nur eine Ventilstrecke 14 aufweist, die den Nenndruck einstellt. Der Spei cherraum 6 ist gefüllt und damit der Druckkreis 5 über den Membranbalg 12 mittels der Kraft der vorgespannten Speicherfeder 11 mit Druck beaufschlagt. Dieser Druck ist geringer als der Nenndruck. Die Druckregelfeder 16 hält die Ventilstrecke 14 geschlossen. Die Ventilstrecke 14 weist einen am Rücklauf mündenden Dichtsitz im Gehäuse 10 auf, der vom Ventilkörper 15 belastet ist.

Dieser Ventilkörper 15 schließt durch die Kraft der am Gehäuse 10 gegengelagerten Druckregelfeder 16 und den auf ihn allseitig wirkenden Druck im Druckkreis 5. Der Ventilkörper 15 wird über den an ihm angeordneten Mitnehmer 151 und An schlagfläche 202 an der Membranführung 20 von dem Membranbalg 12 vom Sitz der Ventilstrecke 14 abgehoben, sobald der Nenndruck pn überschritten wird. Das Abheben vom Sitz der Ventilstrecke 14 erfolgt bei diesem Druckzustand gegen die Kraft der beiden auf dem Membranbalg 12 entgegen dem wirkenden Nenndruck pn des Kraftstoffes angreifenden Federn, der Speicherfeder 11 und der Druckregelfeder 16.

In den Fig. 3 bis 6 ist eine Ausführung gemäß dem Hauptanspruch ergänzt mit den Merkmalen des 2. Anspruches in den wesentlichen Funktionszuständen im Detail dargestellt. Die Ventileinheit 13 weist zwei Ventilstrecken 14 und 17 auf, wobei die ersten den Nenndruck pn während des Betriebes und die zweite den Startdruck pst bei stehendem Motor einstellt.

Der erste Ventilkörper 15, der zwischen Speicherraum 6 und Rücklauf R trennt oder öffnet, ist Sitzkörper einer zweiten ebenso zwischen Speicherraum 6 und Rücklauf R über einen Bypass 21 wirksamen Ventilstrecke 17. Sie wird über einen Ventilkörper 18 von einer, von der Stellung des Membranbalges 12 abhängig vorgespannten Zusatz feder 19 geschlossen. Diese Zusatzfeder 19 hält die Ventilstrecke 17 geschlossen. Sie wird erst geöffnet, wenn der Membranbalg 12 in einer Lage ist, in der ein höherer Druck als der Startdruck pst im Druckkreis 5 herrscht. Über den Bypass 21 erfolgt dann eine Entlastung zum Rücklauf R hin.

Funktion

Beim Starten eines Verbrennungsmotors nach längerem Stillstand ist im Regelfalle der Druckkreis 5 drucklos. Im Erzeugen eines Startdruckes pst wird über den Last stellhebel 35 die Betätigungseinrichtung 32 gezogen. Der Membranbalg 12 wird über den Bowdenzug 30 und den Mitnehmer 31, der in einer Aufnahme 21 in der Membran führung 20 eingreift, bei gleichzeitigem Ansaugen von Kraftstoff über den Druckkreis 5 und das Einwegventil 9 mindestens in einer Stellung - siehe Fig. 2 und 4 - verlagert, bei der die Speicherfeder 11 im Druckkreis 5 den Startdruck pst einstellt.

Nach dem Starten des Motors stellt sich durch das Fördern der Förderpumpe der Nenndruck pn gegen die Speicherfeder 11 und die Druckregelfeder 16 durch Wirkung der Ventilstrecke 14 ein. Bei der Ausführung nach Fig. 2 öffnet nach Erreichen des Nenndruckes pn der Ventilkörper 15 gegen die Kraft der Speicherfeder 11 und Druck regelfeder 16 die Ventilstrecke 14 zum Rücklauf. Auf diese Weise wird der Nenndruck pn konstant, unabhängig von der Pumpenfördermenge gehalten.

Bei der Ausführung, wie sie in den Fig. 3 bis 6 dargestellt ist, öffnet eine zweite Ventilstrecke 17 bereits bei Startdruck pst zu einem Bypass 25 hin, über den der Druckkreis 5 mit dem Rücklauf R dann ständig verbunden ist - siehe Fig. 5. Die Ent lastungsmenge ist jedoch so gering, daß der Nenndruck pn im Betrieb stets gehalten wird.

Nach Erreichen des Nenndruckes pn öffnet der Ventilkörper 15 gegen die Kraft der Druckregelfeder 16 zusätzlich die Ventilstrecke 14 zum Rücklauf R und hält auf diese Weise den Nenndruck pn konstant, unabhängig von der Fördermenge der Förder pumpe 3 - siehe Fig. 6.

Nach dem Abstellen des Motors 2 erfolgt bei einer Druckreglerausführung gemäß Fig. 2 praktisch kein Abfluß von Kraftstoff zum Rücklauf R. Die Einwegventile 4 und 7 als auch die einzige Ventilstrecke 14 sind geschlossen. Der Nenndruck pn bleibt bei Dichtheit der genannten Ventile praktisch bis zum nächsten Start des Motors gehalten. Der Nenndruck pn ist aber für das Einregeln einer Startmenge bei geringer Hand startdrehzahl ungünstig.

Nach dem Abstellen des Motors 2 läuft bei einer Druckreglerausführung gemäß Fig. 3 ff. eine geregelte Entlastung von Kraftstoff aus dem Druckkreis 5 zum Rücklauf R hin ab. Ausgehend vom Nenndruck pn erfolgt diese Entlastung bis zum Erreichen des Start druckes pst. Für diesen Vorgang ist die Zusatzfeder 19 für das Kegelventil 18 so be messen, daß die zweite Ventilstrecke 17 so lange geöffnet bleibt - siehe Fig. 5 -, bis der Membranbalg 12 in einer Lage ist, in der Startdruck pst im Druckkreis 5 herrscht. Die über den Bypass 21 zum Rücklauf hin führende Ventilstrecke 17 wird dann geschlossen und der Startdruck pst im Druckkreis 5 aufrechterhalten - siehe Fig. 4.

Der in eine Aufnahme 21 der Membranführung 20 eingreifende Mitnehmer 31 des Bowdenzuges 30 weist einen Freiweg wf auf, auf dem sich der Membranbalg 1 2 ohne mit dem Bowdenzug 30 im Eingriff zu stehen, zur Speicherfeder 11 hin bewegen kann. Die vorbeschriebene Anordnung wird in einem der Ansprüche als Freiweganordnung 201 benannt.

Bezugszeichenliste

1 Druckregler (und -speicher)
2 Verbrennungsmotor
3 Förderpumpe
4 Einwegventil
5 Druckkreis
6 Speicherraum
7 Einspritzventil
8 Kraftstofftank
9 Einwegventil
10 Gehäuse
11 Speicherfeder
12 Membranbalg
13 Ventileinheit
14 erste Ventilstrecke
15 Ventilkörper
151 Mitnehmeransatz an 15
152 Anschlagfläche an 15
16 Druckregelfeder
17 zweite Ventilstrecke
18 Kegelventil
181 Mitnehmeransatz an 18
19 Zusatzfeder
20 Membranführung
201 Freiweganordnung
202 Anschlagfläche
21 Aufnahme in 20 für 31
25 Bypass
30 Bowdenzug
31 Mitnehmer
32 Betätigungseinrichtung
35 Laststellhebel
R Rücklauf
F Leitung von 3 nach 4
S Leitung von 6 nach 8
L Stellweg am Leistungsregelhebel
wf Freiweg zwischen 31 und 21
pn Nenndruck im Druckkreis 5
Pst Startdruck im Druckkreis 5

Claims

1. Druckregler für Kraftstoffeinspritzanlagen von Verbrennungsmotoren, der den jeweilig konstant einzustellenden, am elektromagnetisch angesteuerten Ein spritzventilen anliegenden Druck in einem von einer Förderpumpe gespeisten Drucksystem regelt und folgende Merkmale aufweist:

- der Druck des von einer Förderpumpe gespeisten Drucksystems liegt in einer Kammer mit einem entgegenwirkend, über Kraftstoff durch eine Feder belasteten Membranbalg an,
- der Membranbalg ist mit einem Ventilkörper direkt oder indirekt im Eingriff, wodurch der auf den Membranbalg wirkende Druck beim Überschreiten des Nenndruckes im Drucksystem eine Ventilstrecke zum Rücklauf öffnet, gekennzeichnet durch folgende Merkmale
- eine von einem vorgelagerten Speicherraum (6) zum Rücklauf (R) führende Ventilstrecke (14) ist durch einen Ventilkörper (15) mittels einer Schließ feder (16) geschlossen,
- der Ventilkörper (15) weist einen Mitnehmeransatz (151) auf, der beim Erreichen des Nenndruckes (pn) eingestellten Lage des Membranbalges (12) mit einer von der Ventilstrecke (17) weggerichteten Anschlagfläche (202) innerhalb der Membranführung (20) in Eingriff gelangt,
- der Membranbalg (12) ist, entgegen der Feder (11) mittels einer Betätigungs einrichtung (30; 31) in eine Lage, die nach dem Ansaugen von Kraftstoff den Startdruck (pst) im Druckkreis (5) mindestens einstellt, verlagerbar,
- der Druckkreis (6) ist über jeweils zu ihm hin öffnende Rückschlagventile (4; 9) mit der Druckseite der Förderpumpe (3) und dem Kraftstofftank (8) verbunden.

2. Druckregler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale,

- der erste, zwischen Speicherraum (6) und Rücklauf (R) wirkende Ventil körper (15) ist Sitzkörper einer zweiten, zwischen Speicherraum (6) und Rück lauf(R) angeordneten Ventilstrecke (17) mit einem Ventilkörper (18),
- der zweite Ventilkörper (18) ist von einer an der Membranführung (20) abgestützten Zusatzfeder (19) in Schließrichtung belastet,
- dem Ventilkörper (18) ist eine zur Ventilstrecke (17) gerichteten Anschlag fläche (152) im Ventilkörper (15) zugeordnet, mit der er nach dem Öffnen der Ventilstrecke (17) in Eingriff gelangt,
- der Ventilkörper (18) weist einen Mitnehmeransatz (181) auf, der mit einer von der Ventilstrecke (17) weggerichteten Anschlagfläche (202) innerhalb der Membranführung (20) in Eingriff gelangt, wenn der Startdruck (pst) erreicht ist und der Membranbalg (12) die dementsprechende Lage im Gehäuse (1) einnimmt.

3. Druckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ventilstrecke (17) über einen Bypass (21) zum Rücklauf (R) entlastbar ist, wobei der Querschnitt des Bypasses (21) und den Kraftverlauf der Zusatzfeder (19) so bemessen sind, daß eine Entlastung des Druckkreises (5) über den Speicherraum (6) in einer gewünschten Zeit auf den beim Startdruck (pst) erfolgt.

4. Druckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (31; 30) am Laststellhebel (32) angekoppelt ist.

5. Druckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (31; 30) bei einer Stellung des Membranbalges (12) für Nenndruck im Druckkreis (6) mittels einer Freiweganordnung (201) in allen Stellungen des Laststellhebels (32) außer Eingriff gehalten ist.