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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verringerung
des Speisedruck-Pulsierens einer Hochdruck-Treibstoffpumpe. Hierdurch soll das
Pulsieren in einem Bereich niedriger Frequenz absorbiert oder zumindest
verringert werden.
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Bei
Dieselmotoren wird Treibstoff in einen Motorzylinder eingespritzt.
Darüber
hinaus ist es bekannt, auch bei funkengezündeten Motoren, Benzin als
Treibstoff in den Motorzylinder einzuspritzen. Der Druck von Treibstoff,
welcher einem Motor zugeführt wird,
in welchem eine Mischung aus Treibstoff und Luft außerhalb
eines Zylinders erzeugt wird, beträgt ungefähr 0,3 MPa, wohingegen der
ober erwähnte Zylindereinspritz-Motor
einen Treibstoffdruck von ungefähr
5 MPa erfordert, da der Treibstoff in einen Zylinder eingespritzt
wird, während
der Zylinder einen Verdichtungstakt durchläuft. Um einen solchen hohen
Treibstoffdruck zu erhalten, ist eine Treibstoffeinspritzung zusätzlich zu
der in dem Treibstofftank eingerichteten Niederdruck-Treibstoffpumpe üblicherweise
mit einer Hochdruck-Treibstoffpumpe ausgestattet.
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5 der
Zeichnungen zeigt in schematischer Darstellung ein konventionelles
Treibstoffversorgungssystem. Ein in 5 gezeigtes
Zuführungsrohr 1 hat
Einspritzer 1a, deren Anzahl der Zahl von Zylindern eines
Motors (nicht abgebildet) entspricht. Eine Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 der
einzylindrigen Art ist zwischen dem Zuführungsrohr 1 einer
Treibstoff-Einspritzeinrichtung und einem Treibstofftank 2 vorgesehen.
Das Zuführungsrohr 1 und
die Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 sind durch ein Hochdruck-Treibstoffrohr 4 verbunden,
während
die Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 und
der Treibstofftank 2 durch ein Speisetreibstoffrohr 5 verbunden
sind, durch das die Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 aus dem Treibstofftank 2 mit
Treibstoff gespeist wird. Das Speisetreibstoffrohr 5 ist
mit einer Niederdruck-Treibstoffpumpe 6 ausgestattet, und
zwar an dem Ende, an welchem der Treibstofftank 2 eingerichtet
ist. Das Speisetreibstoffrohr 5 ist mit einem Niederdruck-Treibstoffregler 7 in
der Nähe
der Niederdruck-Treibstoffpumpe 6 ausgestattet.
Ein Treibstoffsammler (Akkumulator) 8 ist zwischen der
Niederdruck-Treibstoffpumpe 6 und
der Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 mit dem Speisetreibstoffrohr 5 verbunden.
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In
einem solchen Treibstoffversorgungssystem nach der obigen Gestaltung
wird der Treibstoff durch die Niederdruck-Treibstoffpumpe 6 bis
zu einem gewissen Grad unter Druck gesetzt, und von der Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 weiter
unter Druck gesetzt, bevor er das Zuführungsrohr 1 erreicht,
worauf der Treibstoff durch die Einspritzer 1a in jeweils
einen Motorzylinder eingespritzt wird, was nicht näher dargestellt
ist. Hierbei wird der Abgabedruck aus der Niederdruck-Treibstoffpumpe 6 durch
den Niederdruckregler 7 so stabilisiert, dass er innerhalb
eines vorbestimmten Bereichs bleibt, und das Treibstoffdruck-Pulsieren
in dem Speisetreibstoffrohr 5, welches von der Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 verursacht
wird, wird von dem Sammler 8 absorbiert.
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Im
allgemeinen wird die Niederdruck-Treibstoffpumpe 6 beispielsweise
durch einen eigenen Antrieb oder dergleichen angetrieben, und sie
läuft ständig, solange
sie eingeschaltet ist, wohingegen die Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 von
dem Verbrennungsmotor angetrieben wird und somit wie der Verbrennungsmotor
läuft.
Die Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 ist von der Einzelzylinderart,
welche einen einfachen Aufbau ermöglicht, um Raumbedarf und Kosten zu
reduzieren. Die Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 der Einzelzylinderart
hat jedoch einen Kolben und folglich besteht die Tendenz, dass ein
Treibstoffdruck-Pulsieren in dem Speisetreibstoffrohr 5 und dem
Hochdruck-Treibstoffrohr 4 jedesmal dann auftritt, wenn
ein Ansaug- oder Ausstoßvorgang
stattfindet. Insbesondere führt
das Pulsieren, welches in dem Speisetreibstoffrohr 5 stattfindet,
dazu, dass das Speisetreibstoffrohr 5 vibriert, wodurch
Geräusche auftreten
und ein verringerter Ausfluss aus der Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 verursacht
wird. Aus diesem Grund wurde der Sammler 8 vorgesehen,
um das in dem Speisetreibstoffrohr 5 stattfindende Pulsieren
zu absorbieren, damit die Geräusche,
welche der Vibration des Niederdruckrohrs 5 zuzuschreiben sind,
verringert werden, und um den Ausstoß der Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 zu
stabilisieren.
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Das
Pulsieren, welches in dem Speisetreibstoffrohr 5 auftritt,
geht breit von einem niedrigen Frequenzbereich bis zu einem hohen
Frequenzbereich. Der Sammler 8 muss so groß sein,
dass das Pulsieren im niedrigen Frequenzbereich absorbiert wird.
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Aus
der JP 02-225 801 A ist ein Sammler eines hydraulischen Systems
bekannt, in welche auch eine Drossel vorgesehen ist, jedoch nicht
stromaufwärts
vom Sammler.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Verringerung
des Speisedruck-Pulsierens einer Hochdruck-Treibstoffpumpe zu schaffen,
welche bei vergleichsweise geringen räumlichen Abmessungen ein Pulsieren
auch in einem niedrigen Frequenzbereich absorbiert.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe mit einer Vorrichtung nach der Lehre des Patentanspruchs 1
gelöst.
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Weiterbildungen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung werden im folgenden anhand von 1 bis 4 der
Zeichnungen näher
beschrieben.
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In
den Zeichnungen zeigen, jeweils in schematischer Darstellung,
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1 ein
Treibstoffzuführungssystem
mit einer ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2 ein
Treibstoffzuführungssystem
mit einer weiteren Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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3 ein
Treibstoffzuführungssystem
mit einer weiteren Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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4 eine
Hochdruck-Treibstoffpumpe mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
nach 3 im Schnitt und
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5 ein
konventionelles Treibstoffzuführungssystem.
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ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
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1 zeigt
ein Treibstoffversorgungssystem, welches eine erste Ausführungsform
einer Vorrichtung zur Verringerung des Speisdruck-Pulsierens in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung enthält. Gemäß 1 hat in
einer nicht näher
dargestellten Treibstoff-Einspritzeinrichtung
ein Zuführungsrohr 1 Einspritzer 1a,
deren Anzahl der Zylinderzahl eines Verbrennungsmotors (nicht abgebildet) entspricht.
Eine Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 der Einzelzylinderart
ist zwischen dem Zuführungsrohr 1 der
Einspritzeinrichtung und einem Treibstofftank 2 vorgesehen.
Das Zuführungsrohr 1 und
die Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 sind durch ein Hochdruck- Treibstoffrohr 4 miteinander
verbunden, während
die Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 und der Treibstofftank 2 durch
ein Speisetreibstoffrohr 5 miteinander verbunden sind,
welches zur Treibstoffzuführung vom
Treibstofftank 2 zur Treibstoff-Hochdruckpumpe 3 dient.
Das Speisetreibstoffrohr 5 speist also die Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 mit
Treibstoff aus dem Treibstofftank 2.
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Das
Speisetreibstoffrohr 5 ist an dem dem Treibstofftank 2 benachbarten
Ende mit einer Niederdruck-Treibstoffpumpe 6 ausgestattet.
Das Speisetreibstoffrohr 5 ist auch mit einem Niederdruck-Regler 7 in
der Nähe
der Niederdruck-Treibstoffpumpe 6 ausgestattet.
Ein Treibstoffsammler 8 ist zwischen der Niederdruck-Treibstoffpumpe 6 und
der Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 mit dem Speisetreibstoffrohr 5 verbunden.
Der Sammler 8 verändert
die Kapazität
des durch das Speisetreibstoffrohr 5 gebildeten Volumens
zur Aufnahme von Treibstoff, um so ein Pulsieren des Treibstoffdrucks
zu absorbieren. Auf der vom Sammler 8 stromaufwärtigen Seite
des Speisetreibstoffrohrs 5 ist eine durch eine Öffnung im Durchgang
des Speisetreibstoffrohrs gebildete Drossel 10 vorgesehen,
welche einen Abschnitt des Treibstoff-Führungskanals
verengt. Die Drossel 10 ist in dem Speisetreibstoffrohr 5 in
der Nähe
des Sammlers 8 vorgesehen. Der Sammler 8 und die
Drossel 10 bilden die Vorrichtung zur Verringerung des
Speisdruck-Pulsierens, welche das Treibstoffdruck-Pulsieren absorbiert,
welches in dem Speisetreibstoffrohr 5 aufgrund der Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 auftritt.
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In
dem so ausgebildeten Treibstoffversorgungssystem wird der Treibstoff,
welcher durch die Niederdruck- Treibstoffpumpe 6 bis
zu einem gewissen Grad unter Druck gesetzt wurde, durch die Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 weiter
unter Druck gesetzt, bevor er das Zuführungsrohr 1 erreicht,
und wird dann durch den Einspritzer 1a jeweils in einen
Motorzylinder eingespritzt, was in den Zeichnungen nicht näher gezeigt
ist. Hierbei wird das Treibstoffdruck-Pulsieren in dem Speisetreibstoffrohr 5,
welches von der Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 verursacht
wird, von dem Sammler 8 absorbiert.
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Wenn
die Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 den Treibstoff aus dem
Speisetreibstoffrohr 5 aufnimmt, stammt der zugeführte Treibstoff
sowohl aus dem Sammler 8 als auch dem Speisetreibstoffrohr 5 einschließlich des
von dem Sammler 8 stromaufwärts gelegenen Abschnitts. Hierbei
führt das
Vorhandensein der Drossel 10 auf der dem Sammler 8 stromaufwärtigen Seite
dazu, dass der Anteil an Treibstoff, der aus dem Sammler 8 kommt,
gegenüber
dem Anteil, der aus dem im Strömungsweg
vor der Drossel liegenden Abschnitt des Speisetreibstoffrohrs 5 erhöht wird.
Als Folge davon wird die Menge an Treibstoff, die sich zwischenzeitlich
im Sammler angesammelt hat, wieder deutlich verringert, während in
einer Ausführung
ohne Drossel 10 weniger Treibstoff aus dem Sammler wieder
abfließen
würde. Andererseits
fließt
in der Betriebsphase, in welcher die Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 das
Zwangsausstoßen
von Treibstoff durchführt,
d.h. während
der Betriebsphase, in welcher das Ansaugen ausgesetzt ist, mehr
Treibstoff in den Sammler 8. Das bedeutet, dass durch die
Hinzufügung
der Drossel 10 es dem Sammler 8 ermöglicht wird,
seine Funktion zu verbessern, so dass der Sammler 8 vergleichsweise klein
dimensioniert werden kann, mit ihm aber trotzdem der gleiche Vorteil
erzielt wird, der sich mit einem groß dimensionierten Sammler ergeben
würde.
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Somit
kann das Pulsieren im niedrigen Frequenzbereich absorbiert werden,
die Vorrichtung kann verkleinert werden, und die Vibrationen des Speisetreibstoffrohrs 5 können reduziert
werden, ohne die Notwendigkeit, einen großen Sammler vorsehen zu müssen.
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ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
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2 zeigt
ein Treibstoffzuführungssystem, welches
ein weiteres Beispiel der Vorrichtung zur Verringerung des Speisedruck-Pulsierens
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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In
einer Hochdruck-Treibstoffpumpenanordnung 100 ein Treibstoffsammler 8 einstückig mit
einer Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 vorgesehen.
Der Treibstoffsammler 8 und die Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 bilden
somit eine Baueinheit, die oben als Hochdruck-Treibstoffpumpenanordnung 100 bezeichnet
ist. Im übrigen
ist der Aufbau identisch mit dem Aufbau der ersten Ausführungsform
gemäß 1.
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Da
in der Vorrichtung zur Verringerung des Speisedruck-Pulsierens der Sammler 8 als
ein integraler Teil der Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 vorgesehen
ist, können
sie als ein Stück
betrachtet werden, was die Handhabung erleichtert und mit einem kleineren
Raumbedarf auskommt, welcher für
die Installation erforderlich ist.
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DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
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3 zeigt
ein weiteres Beispiel der Vorrichtung zur Verringerung des Speisdruck-Pulsierens
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung.
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Eine
Hochdruck-Treibstoffpumpenanordnung 200, welche in 3 gezeigt
ist, hat eine Hochdruck-Treibstoffpumpe 3, einen Sammler 8,
und eine Drossel 10, welche alle einstückig vorgesehen sind. In anderen
Worten, der Sammler 8 und die Drossel 10 sind
als integrale Teile der Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 vorgesehen.
Der Treibstoffsammler 8, die Drossel 10 und die
Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 bilden
somit eine Baueinheit, die oben als Hochdruck-Treibstoffpumpenanordnung 200 bezeichnet ist.
Im übrigen
ist der Aufbau identisch mit dem Aufbau der ersten Ausführungsform
gemäß 1.
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4 ist
eine Schnittansicht einer derartigen Hochdruck-Treibstoffpumpenanordnung.
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In 4 hat
eine Hochdruck-Treibstoffpumpenanordnung 200 ein Gehäuse 11.
Die Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 ist unter dem Gehäuse 11 der 4 vorgesehen.
Die Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 enthält einen
Zylinder 12, welcher eine Gleitbohrung 12a hat,
und einen Kolben 14, welcher in der Gleitbohrung 12a des
Zylinders 12 so vorgesehen ist, dass er hin und her laufen
kann. Der Zylinder 12 und der Kolben 14 bilden
eine Treibstoffdruckkammer 15, um Treibstoff unter Druck
zu setzen.
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Am
oberen Teil des Gehäuses 11 von 4 ist
eine Einlassleitung 18 ausgebildet, welche als Teil des
Speisetreibstoffrohrs dient, dessen übrige Teile in 4 nicht
abgebildet sind und mit der in 4 ebenfalls
nicht gezeigten Niederdruck-Treibstoffpumpe verbunden sind. Der
Treibstoff, welcher von der Niederdruck-Treibstoffpumpe zugeführt wird,
fließt durch
die Einlassleitung 18, um in die Treibstoffdruckkammer 15 eingespeist
zu werden.
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Das
Gehäuse 11 hat
auch eine Ausstoßleitung 22,
welcher mit einem zu einer Einspritzeinrichtung führenden
Hochdruck-Treibstoffrohr
(nicht abgebildet) verbunden ist. Der Treibstoff, welcher in der Treibstoffdruckkammer 15 unter
Druck gesetzt wurde, fließt
durch diese Ausstoßleitung 22,
um nach Außen
ausgestoßen
zu werden. Der Kolben 15 läuft in dem Zylinder 12 hin
und her, so dass der Treibstoff in die Treibstoffdruckkammer 15 aufgenommen
wird, unter Druck gesetzt wird, und durch die Ausstoßleitung 22 nach
außen
ausgestoßen
wird. Die Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 ist von der Einzelzylinderart, so
dass sie einen einzelnen Zylinder hat.
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Der
Sammler 8 ist an die Einlassleitung 18 derart
angeschlossen, dass der von der Niederdruck-Treibstoffpumpe kommende
Treibstoff eine Kapazitätskammer 17 des
Sammlers 8 durchfließt. Ferner
enthält
der Sammler 8 in der Kapazitätskammer 17 ein abgeschlossenes
Gefäß 19.
Die Kapazitätskammer 17 wird
im Gehäuse 11 durch
eine Ausnehmung 17a gebildet, die an einer Seite des Gehäuses 11 ausgeformt
ist, und durch eine Platte 17b, welche die Ausnehmung 17a hermetisch
verschließt. Das
geschlossene Gefäß 19 besitzt
Metallbälge 19a, welche
aus Edelstahl hergestellt sind, und ein Sockelglied 19b,
welches die Öffnung
der Metallbälge 19a hermetisch
verschließt.
Das geschlossene Gefäß 19 wird
mit Luft bei Atmosphärendruck
gefüllt. Das
geschlossene Gefäß 19 verändert sein
Volumen entsprechend der Druckänderung
in der Einlassleitung 18, um dadurch den vom Treibstoff
durchströmten
Raum der Kapazitätskammer 17 zu
verändern und
hierdurch das Pulsieren des Treibstoffdrucks zu absorbieren.
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Ein
Teil der Einlassleitung 18 ist verengt, um eine Drossel 10 an
einer Position auf der stromaufwärtigen
Seite vom Sammler 8 der Einlassleitung 18 zu bilden.
Der Sammler 8 und die Drossel 10 bilden die Vorrichtung
zur Verringerung des Speisdruck-Pulsierens, das von der Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 verursacht
wird und in der Einlassleitung 18 und dem hiermit verbundenen
Speisetreibstoffrohr (nicht abgebildet) auftritt.
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In
der Vorrichtung zur Verringerung des Treibstoffdruck-Pulsierens gemäß der oben
beschriebenen Ausbildung sind der Sammler 8 und die Drossel 10 einstückig mit
der Hochdruck-Treibstoffpumpe 3 gebildet,
um eine leichtere Handhabung und einen noch kleineren Raumbedarf
zu ermöglichen,
der für die
Installation erforderlich ist.
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In
dieser Ausführung
ist das geschlossene Gefäß 19 des
Sammlers 8 balgartig. Dieses Gefäß 19 des Sammlers 8 muss
jedoch nicht balgartig sein; als Alternative kann es beispielsweise
kolbenartig oder von der Art eines eines Metalldiaphragmas sein.