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Anlage zur Patent- und Gebrauchsmusterhinfsanmeldung Vorrichtung zum
Volumenausgleich in einer Fluidleitung Zusammenfassung Es wird eine Vorrichtung
vorgeschlagen, die zum Ausgleich eines sich ändernden Volumens in einer zum Steuern
oder Regeln verwendeten Fluidleitung, insbesondere in der Kraftstoffleitung einer
Kraftstoffeinspritzanlage stromabwärts einer Förderpumpe dient. Die Vorrichtung
umfaßt einen Ausgleichsraum, der mit der Fluidleitung in Verbindung steht und mindestens
durch eine elastische, nachgiebige Wand begrenzt wird, die keine Druckerhöhung des
Fluids bewirkt. Die elastische, nachgiebige Wand wird durch eine Membran gebildet,
die in der Berührungsebene zwischen zwei Gehäuseteilen eingespannt ist.
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Die Membran setzt einem unter Druck stehenden Fluid nahezu keinen
Widerstand entgegen und bewegt sich dabei in Richtung einer Vergrößerung des Ausgleichsraumes,
bis sie an der Innenwand des einen Gehäuseteiles anliegt. Sinkt der Druck in der
Fluidleitung auf den Atmosphärendruck und verringert sich mit sinkenden Temperaturen
das Fluidvolumen in der Fluidleitung, so kann aus dem Ausgleichsraum Fluid in die
Fluidleitung strömen und diese gefüllt halten. Hierdurch wird verhindert, daß durch
das Fluid betätigbare Aggregate durch Volumenänderung in eine Stellung verschoben
werden, die bei Beginn des Steuer-oder Regelvorganges unerwünscht ist.
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Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach
der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon bekannt, einen Federspeicher in einer
Fluidleitung zum Ausgleich der Volumenänderung bei sinkenden Temperaturen und durch
aus dem System auslenkendes Fluid anzuordnen. Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil,
daß bei nicht arbeitender Steuerungs- oder Reglungsanlage das bewegliche Speicherelement
nach relativ kurzer Zeit an seinem Endanschlag anliegt und ein weiterer Ausgleich
schwindenden Fluidvolumens infolge von Temperaturschwankungen nicht mehr söglicil
ist.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, nach Beendigung des kurzzeitigen
Ausgleichsvorganges durch einen Federspeicher einen Ausgleich infolge von Temperaturschwankungen
sich ändernden Fluidvolumens zu ermöglichen und damit bei Beginn jedes Steuer- oder
Regelvorganges ein mit Fluid gefülltes Fluidsystem zu gewährleisten, wodurch verhindert
wird, daß durch das Fluid betätigbare Aggregate durch die Volumenänderung in eine
unerwünschte Stellung verschoben werden.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung
möglich.
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fieichllullg Eill Ausführurlgsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung naher erläutert.
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Beschreibung der Erfindung In der Zeichnung ist die Anordnung einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Volumenausgleich in einer Kraftstoffeinspritzanlage
dargestellt. Dabei strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung über einen Saugrohrabschnitt
1 in einen konischen Abschnitt 2, in dem ein Luftmeßorgan 3 angeordnet ist und weiterhin
durch einen Saugrohrabschnitt 4 mit einer willkürlich betätigbaren Drosselklappe
5 zu einem Sammelsaugrohr 6 und von dort über Saugrohrabschnitte 7 zu einem oder
mehreren Zylindern 8 einer Brennkraftmaschine. Das Luftmeßorgan 3 ist eine quer
zur Strömungsrichtung angeordnete Platte 3, die sich im konischen Abschnitt 2 des
Saugrohres nach einer annähernd linearen Funktion der durch das Saugrohr strömenden
Luftmenge bewegt, wobei für eine konstante am Luftmeßorgan 3 angreifende Rückstellkraft
sowie einen konstanten vor dem Luftmeßorgan 3 herrschenden Luftdruck, der zwischen
dem Luftmeßorgan 3 und der Drosselklappe 5 herrschende Druck ebenfalls konstant
bleibt. Das Luftmeßorgan 3 steuert ein Zumeß-und Mengenteilerventil 10. Zur Übertragung
der Stellbewegung des Luftmeßorgans 3 dient ein mit ihm verbundener Schwenkhebel
11, der gemeinsam mit einem Korrekturhebel 12 an einem Drehpunkt 13 gelagert ist
und bei seiner Schwenkbewegung das als Steuerschieber 14 ausgebildete bewegliche
Ventilteil des Zumeß- und Mengenteilerventils 10 betätigt. An einer Gemischregulierschraube
15 läßt sich das gewünschte Kraftstoff-Luft-Gemisch einstellen. Die dem Schwenkhebel
11. abgewandte Stirnfläche 16 des Steuerschiebers 14 wird von Druckflüssigkeit beaufschlagt,
deren Druck auf die Stirnfläche 16 die Rückstellkraft auf das Luftmeßorgan 3 erzeugt.
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Die Kraftstoffversorgung erfolgt durch eine Elektrokraftstoffpumpe
19, die Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 20 ansaugt und über einen Kraftstoffspeicher
21, einen Kraftstofffilter
22 und eine Kraftstoffversorgungsleitung
23 dem Zumeß- und Mengenteilerventil 10 zuführt. Ein Systemdruckregler 24 hält den
Systemdruck in der Kraftstoffeinspritzanlage konstant.
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Die Kraftstoffversorgungsleitung 23 führt über verschiedene Abzweigungen
zu Kammern 26 des Zumeß- und Mengenteilerventils 10, so daß die eine Seite einer
Membran 27 durch den Kraftstoffdruck beaufschlagt wird. Die Kammern 26 stehen ebenfalls
mit einer Ringnut 28 des Steuerschiebers 14 in Verbindung. Je nach Stellung des
Steuerschiebers 14 öffnet die Ringnut mehr oder weniger Steuerschlitze 29, die zu
je einer Kammer 30 führen, die durch die Membran 27 von der Kammer 26 getrennt ist.
Aus den Kammern 30 gelangt der Kraftstoff über Einspritzkanäle 33 zu den einzelnen
Einspritzventilen 34, die in der Nähe der Motorzylinder 8 im Saugrohrabschnitt 7
angeordnet sind. Die Membran 27 dient als bewegliches Teil eines Flachsitzventiles,
das durch eine Feder 35 bei nicht arbeitender Kraftstoffeinspritzanlage offen gehalten
wird. Die je aus einer Kammer 26 und 30 gebildeten Membrandosen bewirken, daß unabhängig
von der zwischen der Ringnut 28 und den Steuerschlitzen 29 bestehenden Überdeckung,
also unabhängig von der zu den Einspritzventilen 34 strömenden Kraftstoffmenge das
Druckgefälle an den Zumeßventilen 28, 29 weitgehend konstant bleibt.
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Damit ist gewährleistet, daß der Verstellweg des Steuerschiebers 14
und die zugemessene Kraftstoffmenge proportional sind.
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Bei einer Schwenkbewegung des Steuerhebels 11 wird das Luftmeßorgan
3 in den konischen Abschnitt 2 bewegt, so daß der sich zwischen Luftmeßorgan und
Konus ändernde Ringquerschnitt annähernd proportional zum Verstellweg des Luftmeßorganes
3 ist.
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Die die konstante Rückstellkraft auf den Steuerschieber 14 erzeugende
Druckflüssigkeit ist Kraftstoff. Hierfür zweigt von der Kraftstoffversorgungsleitung
23 eine Steuerdruckleitung 36 ab, die durch eine Abkopplungsdrossel 37 von der Kraftstoffversorgungsleitung
23 getrennt ist. Mit der Steuerdruckleitung 36 ist über eine Dämpfungsdrossel 38
ein Druckraum 39 verbunden, in den der Steuerschieber 14 mit seiner Stirnfläche
16 ragt.
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In der Steuerdruckleitung 36 ist ein Drucksteuerventil 42 angeordnet,
über das die Druckflüssigkeit durch eine Rücklaufleitung 43 drucklos zum Kraftstoffbehälter
gelangen kann.
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Durch das dargestellte Drucksteuerventil 42 ist der Druck der die
Rückstellkraft erzeugenden Druckflüssigkeit während des Warmlaufes der Brennkraftmaschine
nach einer Temperatur- und Zeitfunktion änderbar. Das Drucksteuerventil 42 ist als
Flachsitzventil ausgebildet, mit einem festen Ventilsitz 44 und einer Membran 45,
die in Schließrichtung des Ventils von einer Feder 46 belastet wird. Die Feder 46
wirkt über einen Federteller 47 und einen Übertragungsstift 48 auf die Membran 45.
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Bei Temperaturen unterhalb der Motorbetriebstemperatur wirkt der Federkraft
46 eine Bimetallfeder 49 entgegen, auf der ein elektrischer Heizkörper 50 angeordnet
ist, dessen Aufheizung nach dem Start zu einer Verminderung der Kraft der Bimetallfeder
49 auf die Feder 46 führt, wodurch der Steuerdruck in der Steuerdruckleitung 36
ansteigt.
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Der raftstoffspeicher 21 soll verhindern, daß nach dem Abstellen des
heißen Motors beim neuerlichen Starten Schwierigkeiten auftreten, wenn durch nachträgliches
höheres Aufheizen des Motors mangels zugeführten Kühlmittel (Kühlluft, Kühlwasser)
1.
ein Teil des in der Kraftstoffeinspritzanlage enthaltenen Kraftstoffes ausdampft
und dies nach Abkühlung durch Volumenschwund zu Kraftstoffmangel beim Starten führt,
2. bein Abkühlen des Kraftstoffes durch den Volumenschwund der Druck in der geschlossenen
Anlage abnimmt und in Abhängigkeit vom Druck arbeitende Organe wie beispielweise
das Kraftstoffzumeßventil in eine Lage verstellt werden, in der ein zu fettes Kraftstoff-Luft-Gemisch
zugemessen wird, so daß der Motor beim Starten "ersäuft", 3. eine Volumenverminderung
durch stets vorhandene Leckagen verursacht worden ist.
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Das Speichervolumen des Kraftstoffspeichers 21 reicht jedoch lediglich
aus, um für relativ kurze Zeit den Volumenschwund in der Kraftstoffeinspritzanlage
auszugleichen. Danach liegt das bewegliche Speicherelement 17 an seinem Endanschlag
18 an, so daß bei einer weiteren Volumenverminderung des Kraftstoffes in den Kraftstoffleitungen
infolge sinkender Temperatur der Kraftstoffspeicher 21 wirkungslos bleibt. Hierdurch
wird der Steuerschieber 14 des Kraftstoffzumeß- und Mengenteilerventils 10 in den
Druckraum 39 gesaugt, also in eine Stellung, in der die Ringnut 28 die Steuerschlitze
29 weit öffnet. Das hat zur Folge, daß bei einem Start der Brennkraftmaschine zunächst
so lange an den Steuerschlitzen 29 eine zu große Kraftstoffmenge zugemessen wird,
bis sich in der Steuerdruckleitung 36 der erforderliche Steuerdruck aufgebaut hat.
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Dieser Nachteil läßt sich durch die Anordnung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung 55 zum Volumenausgleich vermeiden. Hierfür zweigt von der Kraftstoffversorgungsleitung
23 eine Leitung 56 ab, die in einen Ausgleichsraum 57 der Vorrichtung 55 mündet.
Der Ausgleichsraum 57 wird durch mindestens eine elastische, nachgiebige Wand 58
begrenzt, die vorteilhafterweise
als Membran, insbesondere als Gewebemembran
ausgebildet ist und keine Druckerhöhung des Kraftstoffes bewirkt. Die Membran 58
ist in der Berührungsebene zweier Gehäuseteile 59, 60 der Vorrichtung 55 eingespannt.
Die den Ausgleichsraum 57 abgewandte Seite der Membran 58 steht über eine Öffnung
61 in dem Gehäuseteil 60 mit der Atmosphäre in Verbindung. Die Endlagen der Membran
innerhalb der Gehäuseteile werden durch die Innenwände der Gehäuseteile 59, 60 bestimmt.
Besonders vorteilhaft ist die Anordnung der Vorrichtung 55 in unmittelbarer Nähe
des Kraftstoffzumeß- und Mengenteilerventils 10, wodurch eine Beeinflussung der
Vorrichtung infolge des Gewichtes der Flüssigkeitssäule vermieden wird. Liegt nun
das bewegliche Speicherelement 17 des Kraftstoffspeichers 21 an dem Endanschlag
18 an und vermindert sich das Kraftstoffvolumen innerhalb des Kraftstoffeinspritzsystems
stromabwärts der Kraftstoffpumpe 19 bei sinkenden Temperaturen, so kann aus dem
Ausgleichsraum 57 Kraftstoff in das Kraftstoffeinspritzsystem nachströmen, wobei
die Membran 58 leichtgängig dem aus dem Ausgleichsraum 57 ausströmenden Kraftstoff
nachfolgt. Hierdurch wird erreicht, daß der Steuerschieber 14 bei nicht arbeitender
Kraftstoffeinspritzanlage in Schließstellung des Kraftstoffzumeß-und Mengenteilerventils
10 verbleibt und beim Starten der Brennkraftmaschine die Kraftstoffmenge nicht unkontrolliert
groß wird.