DE19726659A1

DE19726659A1 - Elektrische Hochdruckeinspritzpumpe für die Kraftstoffeinspritzung in den Verbrennungsraum von Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE19726659A1
Application number: DE1997126659
Authority: DE
Inventors: Horst Dens
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-06-24
Filing date: 1997-06-24
Publication date: 1999-01-07

Description

Hochdruckeinspritzpumpen für die Einspritzung von Brennstoff in den Brennraum von Verbrennungsmotoren sind seit der Entwicklung des Dieselmotors bekannt. Diese Hochdruckeinspritzpumpen arbeiten mechanisch nach dem Verdrängungs prinzip.

Durch den Einsatz mechanischer Einspritzpumpen entstehen folgende Nachteile:

- Eine elektronische Steuerung ist nur mit Hilfe von Magnetventilen bzw. durch elektromechanische Verstellung des Einspritzzeitpunktes möglich.
- Die mechanische Hochdruckeinspritzpumpe ist in Folge der hohen Herstell genauigkeit, die notwendig ist, um den erforderlichen Einspritzdruck zu erreichen, sehr teuer.
- Die Einbeziehung der Einspritzung in das elektronische Motormanagement bei mechanischen Hochdruckeinspritzpumpen ist schwierig.
- Je nach Motortyp (4, 6 oder 8 Zylindermotor) müssen spezielle Einspritzpumpen gefertigt werden, d. h. die Verwendung einer Standardhochdruckeinspritzpumpe für jeden Zylinder ist nicht realisierbar.
- Der Motor muß die kräftezehrende mechanische Hochdruckeinspritzpumpe antreiben, wodurch sich der Wirkungsgrad verringert.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruckeinspritzpumpe, die den erforderlichen Einspritzdruck durch eine elektrische Entladung erzeugt. Durch diese Erfindung können die oben genannten negativen Punkte, die bei der Verwendung einer mechanischen Einspritzpumpe entstehen, beseitigt werden.

Beschreibung der Hochdruckeinspritzpumpe a.) Aufbau

Abb. 1 stellt einen möglichen Aufbau der Hochdruckeinspritzpumpe dar. Der Kraftstoff wird von einer Kraftstoffpumpe mit erhöhten Druck durch die Mengenmeßeinrichtung 1 und das Rückschlagventil 2 durch die Bohrung 3 in die Hochdruckkammer 4 gefördert.

In der Hochdruckkammer 4 befindet sich die Hochspannungselektrode 5 sowie ein weiteres Rückschlagventil 6, daß gleichzeitig als Einspritzdüse ausgebildet ist. Das Rückschlagventil 6 wird durch die Feder 7 in geschlossenen Zustand gehalten. Aus der Hochdruckkammer 4 führt eine weitere Bohrung 8 zu einem elektro magnetischen Entlüftungsventil 9. Das Entlüftungsventil 9 ist, um den hohen Druck, der beim Einspritzvorgang entsteht, standzuhalten, ebenfalls als Rückschlagventil ausgebildet. Es kann durch den Elektromagneten 10 nur geöffnet werden, wenn der Druck in der Hochdruckkammer 4 dem Förderdruck der Kraftstoffpumpe entspricht. Durch den höheren Einspritzdruck wird das Entlüftungsventil 9 geschlossen und kann nicht geöffnet werden.

Die Entlüftungsleitung 15 führt zurück in den Kraftstofftank.

Der Körper 11 besteht aus einer temperaturunempfindlichen Keramik und wird durch das Metallteil mit Gewinde 12 gehalten. Die Hochdruckeinspritzpumpe wird wie eine Zündkerze in den Zylinderkopf einge schraubt.

b.) Funktion

Wenn die Hochdruckkammer 4 mit Kraftstoff gefüllt ist und das Rückschlagventil 2 sowie Entlüftungsventil 9 geschlossen sind, wird eine hohe Spannung auf die Hochspannungselektrode 5 gegeben.

Durch die hohe elektrische Feldstärke zwischen der Hochspannungselektrode 5 und dem Rückschlagventil 6 kommt es zu einer elektrischen Entladung. Ein Funke springt durch den Kraftstoff von der Hochspannungselektrode 5 zu dem Rückschlagventil 6 über. Das Rückschlagventil 6, das über das Metallteil 12 an Masse liegt, dient somit gleichzeitig als Gegenelektrode.

Durch die elektrische Entladung wird eine sehr kleine Menge des Kraftstoffes explosionsartig im oberen Bereich der Hochdruckkammer 4 verdampft, wodurch ein sehr hoher Druck entsteht. Dieser Druck öffnet das Rückschlagventil 6 und drückt den Kraftstoff der sich im unteren Teil der Hochdruckkammer 4 befindet, durch den als Einspritzdüse 13 geformten Sitz des Rückschlagventiles 6 in den Zylinder. Der Kraftstoff wird mit sehr hohen Druck in den Zylinder gespritzt.

Sofort nach der Beendigung der elektrischen Entladung kondensiert der Kraftstoffdampf in der Hochdruckkammer 4. Durch das Rückschlagventil 2 wird neuer Kraftstoff nachgefördert.

Weil der Kraftstoff unter Ausschluß von Luft erhitzt wird, ist eine Veränderung desselben nicht zu befürchten.

Die Menge des eingespritzen Kraftstoffes ist von der Lange der Entladungsstrecke zwischen der Hochspannungselektrode 5 und dem Rückschlagventil 6 sowie der Leistung der elektrischen Entladung abhängig.

Der Einspritzdruck ist von der Haltekraft der Feder 7 des Rückschlagventiles 6 und von der Leistung der elektrischen Entladung abhängig.

Weil es nicht zweckmäßig ist die Länge der Funkenstrecke oder die Kraft der Feder 7 im Betrieb der Verbrennungsmaschine zu verstellen, erfolgt die Dosierung der Einspritzmenge über die Leistung der elektrischen Entladung bzw. über die Häufigkeit von Entladungen für einen Einspritzvorgang. Beides sind Parameter, die von einem elektronischen Motormanagement sehr gut beeinflußbar sind.

Zur Kontrolle bzw. als weitere Parameter für die Regelung dient die Temperatur am Meßpunkt 14 in der Hochdruckkammer und die Einspritzmenge, die in der Mengen meßeinrichtung 1 gemessen wird.

Vorteile der Hochdruckeinspritzpumpe

1. Menge und Zeitpunkt der Einspritzung können elektronisch geregelt werden.
2. Der Druck der Einspritzung übersteigt die bei mechanischen Einspritzungen erreichbaren Werte.
3. Der Druck wird explosionsartig erzeugt. Dadurch erfolgt die Einspritzung in sehr kurzer Zeit und sehr fein zerstäubt, was der Durchmischung und damit der Verbrennung des Kraftstoffes zugute kommt und damit den Wirkungsgrad des Motors verbessert.
4. Für den Betrieb der Einspritzanlage wird sehr wenig Energie benötigt, was ebenfalls zur Verbesserung des Motorwirkungsgrades beiträgt.
5. Die Hochdruckeinspritzpumpe ist sehr einfach zu fertigen und damit preiswert.
6. Unabhängig von der Anzahl der Zylinder der Verbrennungsmaschine wird immer die gleiche Hochdruckeinspritzpumpe verwendet.
7. Die verschiedenen Leistungstypen der Hochdruckeinspritzpumpe unterscheiden sich im wesentlichen durch die Größe der Hochdruckkammer 4, die Kraft der Feder 7 und die Länge der Funkenstrecke zwischen Hochspannungselektrode 5 und Rückschlagventil 6.
8. Die Einspritzung erfolgt direkt durch den speziell geformten Sitz 13 des Rückschlagventiles 6.

Claims

1. Hochdruckeinspritzpumpe dadurch gekennzeichnet, daß der erforderliche Einspritzdruck durch eine plötzliche Verdampfung einer Teilmenge des Kraftstoffes in der Hochdruckkammer 4 erzeugt wird.

2. Hochdruckeinspritzpumpe nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfung des Kraftstoffes durch eine elektrische Entladung erfolgt.

3. Hochdruckeinspritzpumpe nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Entladung in der Hochdruckkammer 4 zwischen der Hoch spannungselektrode 5 und der als Gegenelektrode ausgebildeten Spitze des Rückschlagventiles 6 erfolgt.

4. Hochdruckeinspritzpumpe nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff durch das Rückschlagventil 2 in die Hochdruckkammer 4 geleitet und damit verhindert wird, daß der Kraftstoff durch den hohen Einspritzdruck in die Kraftstoffzuleitung zurück gedrückt wird.

5. Hochdruckeinspritzpumpe nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzung des Kraftstoffes in den Brennraum durch den als Einspritzdüse 13 geformten Sitz des Rückschlagventiles 6 erfolgt.

6. Hochdruckeinspritzpumpe nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß zur automatischen Entlüftung der Hochdruckkammer ein Rückschlagventil 9 vorgesehen ist, das elektromagnetisch geöffnet werden kann, wenn in der Hochdruckkammer 4 kein hoher Druck ansteht.