DE2903907A1 - Druckregler fuer einspritzanlagen bei verbrennungsmotoren - Google Patents

Druckregler fuer einspritzanlagen bei verbrennungsmotoren

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Description

DR.- ING. H. H. WILHELM - D I PL. - I N G. H. DAU-STE R D-7000 STUTTGART 1 - GYMNASIUMSTRASSE 31 B - TELEFON (0711) 29 11 33
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Anmelder; D 5615/7a
Edoardo Weber S.p.A.
Fabricia Italiana Carburator!
33, Via Timavo
Bologna, Italien
Druckregler für Einspritzanlagen bei Verbrennungsmotoren
Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffdruckregler, der geeignet ist, in eine Kraftstoff-Einspritzanlage bei Verbrennungsmotoren mit gesteuerter Zündung eingebaut zu werden. Insbesonders betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, die den Überdruck der Kraftstoffzuführung zu den Einspritzdüsen regelt; der Überdruck wird dabei immer in einem zweckmäßigen Verhältnis zu dem im Ansaugkrümmer des Motors bestehenden Druck gehalten, um bei allen Betriebsverhältnissen des Fahrzeugs das richtige Gemisch aus Luft und Kraftstoff zu gewährleisten.
Vorrichtungen dieser Art sind bekannt und werden seit längerer Zeit angewendet. Sie bestehen aus mechanischen Anordnungen von Elementen, die dahin wirken, daß der von einer Förderpumpe gelieferte Kraftstoffluß in zwei ungleiche Anteile getrennt wird. Ein Teil dieses Kraftstofflusses wird zur Verfügung der Einspritzdüsen gestellt, die die von den jeweiligen Betriebsbedingungen des Motors benötigte Menge aufnehmen; der restliche Teil wird zum Fahrzeugtank zurückgeführt.
Die Differenz zwischen dem Druck, mit dem der Kraftstoff zu den Einspritzdüsen geführt wird und dem im Ansaugkrümmer herrschenden Druck muß konstant bleiben, um eine korrekte KraftstoffVersorgung
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des Motors bei allen Betriebsbedingungen zu sichern. Dabei ist es erforderlich, daß Verschleiß oder Bearbeitungs- bzw. Montagefehler, die zu Lasten der mechanischen Elemente gehen, aus denen der Druckregler besteht, die konstant zu haltende Differenz nicht beeinträchtigen, die zwischen dem Druck des zu den Einspritzventilen zugeführten Kraftstoffs und dem im Ansaugkrümmer herrschenden Druck bestehen soll. Insbesonders ist es erforderlich, daß ein etwaiger nicht koplanarer Sitz des beweglichen Elementes des Druckreglers, das im allgemeinen eine Membran ist, mit der Organe verbunden sind, die dazu geeignet sind, den Ausströmungsquerschnitt einer zu der das überschüssige Benzin zum Tank zurückführenden Leitung gehörenden Eintrittsdüse zu variieren, diesen Druckunterschied während der verschiedenen Betriebsphasen konstant hält. Für sämtliche zwischen dem Mindest- und dem Höchstwert des Ausströmquerschnittes auftretenden Werte, denen die Werte entsprechen, die von der Mindest- bzw. Höchstförderleistung dargestellt werden, soll daher sichergestellt werden, daß diesa: Druckunterschied konstant bleibt. Bei der erwähnten Förderleistung handelt es sich um die Förderleistung, mit der das Benzin durch die Förderleitung geführt wird.
Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, daß der sich zusammen mit der Membran bewegende Stopfen parallel zur Einmündungsebene dieser Rücklaufleitung selbst dann gehalten wird, wenn keine Parallelität zwischen der Membranebene und der Einmündungsebene besteht, die an sich gewährleistet, daß die oben genannte Differenz konstant bleibt. Um diese Parallelität einzuhalten, besteht der Gegenstand der Erfindung aus einem Metallgehäuse, dessen innerer Hohlraum durch eine Membran geteilt wird. Auf die eine Seite dieser Membran wirken dabei elastische und pneumatische Kräfte, während auf die zweite Seite hydraulische Kräfte in zwei Kammern wirken, wovon die erste Kammer teilweise durch die erste Seite der Membran begrenzt und durch eine Leitung mit dem Ansaugkrümmer verbunden ist. Die zweite Kammer wird wiederum durch die zweite Seite der Membran begrenzt und ist mit einer Pumpe durch eine zweite Leitung, sowie mit den Einspritzdüsen
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durch eine dritte Leitung und mit dem Fahrzeugtank durch die letzte Leitung verbunden. An der Einmündung dieser letzten Leitung wirken Elemente, die dazu geeignet sind, den Durchströmquerschnitt zu variieren. Zwischen den Elementen, die geeignet sind, den Durchströmquerschnitt zu variieren und der durch die Mündung dieser letzten Leitung gebildeten Ebene sind Kugelgelenkelemente eingebaut, die dafür sorgen, die Parallelität zwischen den oben erwähnten Elementen aufrecht zu erhalten.
Diese und noch weitere/aer Erfindung gelöste Aufgaben und Vorteile werden besser unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren verstanden, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt und nachstehend beschrieben ist. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht in einer Ebene, die durch die Symmetrieachse einer Ausführungsform der Erfindung geht;
Fig. 2 eine Schnittansicht in einer Ebene, die durch die Symmetrieachse eines zur Erfindung gehörenden Einzelteils geht; es handelt sich hier um eine zweite Ausführ ungs form;und
Fig. 3 den Schnitt eines Einzelteils, der zu einer dritten Ausführungsform der Erfindung gehört.
Die Erfindung ist Bestandteil einer Kraftstofförderanlage, die zu einem Verbrennungsmotor mit gesteuerter Zündung gehört. Diese Anlage enthält einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und den zum Motor gehörenden Ansaugkrümmer, die auf den Zeichnungen ni dit dargestellt sind, da es sich um herkömmliche Teile handelt. In einer solchen Kraftstofförderanlage wird das im Tank befindliche Benzin von der Pumpe angesaugt und dem Druckregler zugeführt. Vom Druckregler wird ein Teil des Kraftstoffs den Einspritzdüsen zur Verfügung gestellt, der restliche Teil kommt zum Tank zurück. Der
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Ansaugkrümmer ist mit der erfindungsgemäßen Einrichtung verbunden, um den Druckunterschied zwischen dem Druck, mit dem der Kraftstoff zu den Einspritzdüsen geführt wird und dem Druck, der im Ansaugkrümmer herrscht, konstant zu halten.
In Fig. 1 ist das Gehäuse 1 in zwei Teile 2 und 3 geteilt, die Kammern 21 bzw. 31 enthalten. Die zwei Kammern sind durch eine flexible und undurchlässige Membran 4 voneinander getrennt, die in ihrem'mittleren Teil durch einen Teller 8 straff gehalten wird, der mit einem Gegenteller 5 eng verbunden ist.
Die Kammer 21 ist mit dem nicht abgebildeten Ansaugkrümmer durch eine ebenfalls nicht abgebildete Leitung verbunden, die wiederum mit dem Gehäuse 1 durch einen rohrförmigen Anschluß 6 verbunden ist, der in eine im oberen Bereich des Teils 2 vorgesehene Öffnung eingeschraubt ist. Der mit Gewinde versehene Teil des rohrförmigen Anschlusses 6 endet unten mit einem kleinen Zylinder 6O, ebenfalls mit Bohrung versehen, der in die mittlere Bohrung eines Tellers 9 eingeführt wird. Dieser rohrförmige Teil endet oben außerhalb des Gehäuses 1 mit einer Sechskantmutter 62 und mit einem kleinen Rohr 65, auf welches die aus dem Ansaugkrümmer (auf den Zeichnungen nicht abgebildet) kommende Leitung aufgedrückt wird. Mit Hilfe der Sechskantmutter 62 kann der ganze Anschlußteil 6 nach unten und nach oben bewegt werden; infolgedessen kann zusammen mit dem Anschlußteil auch der Teller 9 in derselben Richtung bewegt werden. Um ein Losschrauben des Anschlußteils zu verhindern, ist zwischen der oberen Fläche des Gehäuses 2 und einer Gegenmutter 63 eine Beilagscheibe 64 montiert, die durch die Gegenmutter angezogen werden kann und dadurch die von den Schwingungen verursachten Einwirkungen verhindert.
Die Kammer 31 ist mit der Kraftstoffpumpe (auf der Zeichnung nicht dargestellt, da sie ein herkömmlicher Teil ist) durch eine Bohrung 35 verbunden, in die ein rohrförmiges Anschlußelement 32
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eingepresst wird; dieses rohrförmige Anschlußelement ist dazu geeignet, das Ende einer Leitung festzuhalten, während das andere Ende aus der nicht dargestellten Pumpe austritt. Die Kammer 31 ist auch mit dem Einspritzdüsensystem (nicht dargestellt) durch eine weitere Leitung (herkömmlicher Art und daher nicht dargestellt) verbunden, die am Röhrchen 33 anfängt, ähnlich wie bei dem Röhrchen 32. Die Kammer 31 ist schließlich mit dem Fahrzeugtank (auf den Zeichnungen nicht dargestellt) durch eine letzte Leitung (ebenfalls nicht dargestellt) verbunden, die wiederum am Röhrchen 7 befestigt ist, das aus dem unteren Teil des Gehäuses 1 austritt. Ein Teil dieses Röhrchens 7 weist ein Gewinde 71 auf und wird in eine zum Mantel 3 gehörende Bohrung eingeschraubt. Das Röhrchen besitzt außerdem einen Sechskantkopf 72, der zum Ansetzen eines Schraubwerkzeugs vorgesehen ist, sowie eine Düse 73, deren vollkommen ebenes und im Innern der Kammer 31 herausragendes Ende mit einem Stopfen 51 zusammenwirkt, um den Durchtrittsquerschnitt zu bestimmen, durch den Kraftstoff von der Kammer 31 zu der Rücklaufleitung fließt, die zur Rückführung von Kraftstoff zum Tank durch das kleine Rohr 7 dient. Der Stopfen 51 ist in Form einer Halbkugel gestaltet, deren ebener Teil gegen die Oberseite der Düse 73 gerichtet ist und deren kugelförmige Oberfläche in einen zum Gegenteller 5 gehörenden Hohlraum 52 hineinragt.
Der Hohlraum 52 weist eine zylindrische Einführungszone auf mit einem Radius, der größer ist als der Radius der Halbkugel 51, sowie eine kugelförmige Zone, die zusammen mit der Halbkugel 51 eine Berührungsfläche bildet. Parallel zur Achse der Düse 73, zwischen der oberen Seite des Sechskantkopfes 72 und der ebenen Fläche der Halbkugel 51, ist eine Feder 34 eingebaut, die die Halbkugel 51 nach oben schiebt, damit sie während des Betriebes fest am Gegenteller 5 anliegt. Zwischen dem Teller 8 und dem Teller 9 ist eine Feder 22 eingebaut, die die mit der Membran 4 fest verbundenen Elemente 5 und 8 nach unten drückt und zwar mit einer Kraft, die von der axialen Lage des im Inneren der Kammer 21 gelegenen Tellers 9 abhängt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die untere Ebene der Halbkugel 51 ständig an der Oberfläche der Düse 73 zu halten, damit, wenn es erfordern di ist, die öffnung zwischen der Kammer 31 und dem kleinen Ausgangsrohr 7 geschlossen bleibt. Dies wird durch die Kugelform der Oberfläche des Stopfens 51 ermöglicht.
Wenn es vorkommen sollte, daß die Mittelebene der Membran 4 nicht parallel zur Mündungsebene der Düse 73 verläuft, würde ' trotzdem die ebene Stirnseite des halbkugelförmigen Stopfens 51 koplanar zur Mündungsebene bleiben, weil der halbkugelförmige Teil eine Relativdrehung zur konischen Fläche des Raums 52 ermöglicht und zwar um den Radius, der durch die Kontaktfläche verläuft, die zwischen der Kugel 51 und dem Kegel des Raumes gebildet wird.
Zu Fig. 2 ist eine zweite Ausfuhrungsform der Erfindung dargestellt, in dieser Figur werden mit gleichen Bezugszeichen die gleichen Teile bezeichnet, die in Fig. 1 schon dargestellt sind. Von der Beschreibung dieser gleichen Teile wird abgesehen. Der Unterschied zwischen dieser Vorrichtung und der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung besteht in einer anderen Anordnung des Kugelgelenkelementes. Das Röhrchen 7 weist einen Sechskantkopf 72 auf, der oben mit einem Fortsatz 78 endet. Dieser Fortsatz ist wie ein Rotationskörper gestaltet, in dessen Innerem sich ein Aufnahmeraum 77 befindet, der geeignet ist, den kugelförmigen Teil 76 aufzunehmen. Dieser Aufnahmeraum wird durch eine in Form eines Kegelstumpfs gestaltete Fläche, durch eine zylindrische Fläche und durch eine Verengung begrenzt. Die untere kegelstumpf f örmi ge Fläche bildet eine zur Kugel 76 tangential verlaufenden Kreisfläche, um die die Drehungen der Kugel 76 erfolgen. Die zylindrische Fläche besitzt einen Durchmesser, der zur Aufnahme des Teiles 76 größer ist als der Durchmesser des kugelförmigen Teiles 76. Die obere Einengung besteht aus einem kreisförmigen Rand, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Kugel 76; diese Einengung verhindert den Austritt des
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Teiles 76 aus seiner Aufnahme. Der kugelförmige Teil 76 weist eine diametrale Bohrung 79 auf, die eine Verbindung zwischen der Kammer 31 und der Aufnahme 74, sowie mit dem Kanal des
Röhrchens 7 und infolgedessen mit der vom Tank ausgehenden
Rücklaufleitung herstellt. Der kugelförmige Teil 76 weist auch zwei gleiche ebene und parallele Flächen auf, die diametral
zueinander und senkrecht zu der Achse der Bohrung 79 liegen. Auf der oberen Seite stützt sich der Teller 53 ab, der das
Schließ- und Drosselungsorgan der Vorrichtung darstellt. Auf der unteren Seite liegt eine Feder 75 an, die sich im Innern der Aufnahme 74 befindet und der kugelförmige Teil 76 nach
oben drückt. Dadurch wird verhindert, daß der kugelförmige
Teil Zufallslagen infolge von Erschütterungen oder Schwingungen dann einnimmt, wenn der Teller nicht an der oberen ebenen
Fläche des kugelförmigen Teiles 76 anliegt. Wenn die Feder den Teller 8 mit einer ausreichend hohen Drucklast nach unten drückt, stützt sich der mit demselben Teller fest verbundene Stopfen 53 auf die obere ebene Fläche des kugelförmigen Elementes 76 ab. Auf diese Weise wird die Bohrung 79, sowie die zwischen der Kammer 31 und dem Röhrchen 7 bestehende Verbindung geschlossen. Der Durchtritt durch die Aufnahme 77 wird
dadurch verhindert, daß die Kugel 76 dicht an der konischen
Fläche des Raums 77 anliegt.
Gleich welche Lage die zum Schließteller 53 gehörende stirnseitige Ebene in Abhängigkeit von einer regelwidrigen Lage
der Membran 4 einnimmt, bleibt gewährleistet, daß die Kammer 31 und der innere Kanal des Röhrchens 7 gegeneinander aufgeschlossen bleiben, weil der kugelförmige Teil 76 sich frei um den Kreis drehen kann, der durch die Tangenten am Teil 76 und an der konischen Fläche des Raums 77 gebildet wird, und zwar so lange, als seine ebene Fläche nicht vollständig koplanar
in bezug auf die stirnseitig ebene Fläche des Stopfens 53 ist. Um die Wirkungsweise der Vorrichtung zu erklären, können wir uns vorstellen, daß die Feder 22 eine elastische Kraft auf den Teller 8 überträgt, der zusammen mit den damit verbundenen Elementen nach unten gedrückt wird. -10-
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Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist zu bemerken, daß dann, wenn die Feder 22 die stirnseitige ebene Fläche des halbkugelförmigen Stopfens 51 gegen die Kräfte , die die Membran'nach oben drücken, zur Mündungsebene der Düse 73 ausrichtet, von der Düsenebene ein Widerstand auf die Stirnebene ausgeübt wird, solange bis die Bewegung beendet ist. Wenn die stirnseitige Ebene des Stopfens 51 parallel zur Ebene der Düse 53 verläuft, wird die Reaktion, die durch dieses Element auf den Stopfen 51 ausgelöst wird, gleichmäßig auf die ganze Kontaktfläche verteilt und besitzt ein Nullmoment in bezug auf die Symmetrieachse des Stopfens 51 . Wenn die oben genannte Fläche dagegen nicht parallel zu der von der Düse 73 aufgewiesenen Fläche ist, wird sie bei der Abwärts, bewegung zunächst auf eine Stelle auftreffen, die auf dem kreisförmigen Kontaktkranz der zur Düse 73 gehörenden oberen Fläche liegt. Von diesem Augenblick an übt die Düse 73 auf den Stopfen 51 ein Moment aus (nicht mehr Nullmoment), das das Produkt der Reaktionskraft ist, die auf den zwischen den zwei Flächen befindlichen Kontaktpunkt wirkt und zwar infolge des Abstands, der zwischen der Wirkungsgeraden dieser Kraft und der Mitte der Kugel besteht. Durch dieses Moment wird die Halbkugel in eine Drehbewegung versetzt, und dadurch wird ihre ebene Fläche parallel zur frontalen Ebene der Düse 73 geführt. Wenn diese Parallelität erreicht ist, wird das Moment aufgehoben, und somit wird der zur Düse 73 gehörende Eingang geschlossen gehalten.
Auf diese Weise verhält sich auch die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung, wo der Stopfen 53 - bei der Abwärtsbewegung auf die obere stirnseitige Ebene des kugelförmigen Elements 76 auftrifft. Wenn die Koplanarität erreicht wird, wird die durch den Stopfen 53 auf die genannte Fläche übertragene Kraft sofort auf die ganze, zwischen den zwei Flächen bestehende Kontaktzone verteilt und ihr Moment wird gleich Null sein. Wenn dagegen keine Koplanarität erreicht ist, kommt der am tiefsten liegende Punkt des Stopfens 53 mit dem entsprechenden Punkt in Kontakt, der zu der oberen Seite des Elementes 76 gehört. Dabei wird eine
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Kraft übertragen, deren in bezug auf den Drehpunkt, d.h. auf die Kugelmitte, bestehendes Moment eine Drehbewegung erzeugt und auf diese Weise dazu führt, daß die genannte Koplanarität erreicht wird. Die Mündungsöffnung 79 wird infolgedessen endgültig geschlossen.
Diese Parallelität dient nicht nur dazu, um die zwischen der Kammer 31 und dem Ausgang des Röhrchens 7 vorhandene Verbindung zu schließen, sondern auch, um eine korrekte Funktion der Vorrichtung zu gewährleisten, weil dadurch eine proportionale Menge des Kraftstoffs erreicht wird. Dabei handelt es sich um den Kraftstoff, der beim Membranhub zum Fahrzeugtank zurückfließt. Der Hub der Membran ist auf den Unterdruck zurückzuführen, der im Ansaugkrümmer und deshalb in der Kammer 21 vorhanden ist.
Um dieses Linearitätsverhältnis zu verbessern, ist es zweckmäßig, wenn die Düse 73 und der Stopfen 51 auf dieselbe Weise, wie es in : Fig. 3 zu sehen ist, gestaltet werden.
In diesem Fall geht die Mündungsöffnung der Düse in eine nach innen abgerundete Fläche über und der Stopfen 51 weist einen Ansatz 54 auf, der dem inneren Düsenprofil angepaßt ist. Während des Schließvorganges wird die Dichtigkeit durch den zwischen den zwei Flächen bestehenden Kontaktdruck gewährleistet. Wenn jedoch der Stopfen in bezug auf die Düsenebene angehoben wird, erfolgt der Kraftstoffrücklauf zum Tank mit Druckverlusten, die dadurch in Grenzen gehalten werden, daß der Kraftstoffluß durch die geometrische Gestaltung der zwei Flächen begünstigt wird.
Weitere Varianten können bei dieser Erfindung vorgesehen werden, die immer noch innerhalb des Erfindungsbereichs liegen.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Version kann z.B. die von der Feder 34 erzeugte elastische Kraft, mit der der halbkugelför-
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mige Stopfen 51 in enger Verbindung mit dem Gegenteller 5 gehalten wird, durch eine magnetische Kraft ersetzt werden, Wenn nämlich der Stopfen aus einem Dauermagneten besteht, wird er beim Kontakt mit einem ferromagnetischen Teller dessen Bewegungen folgen und sich gegebenenfalls an die Ebene der Düse 73 anpassen, die aus einem diamagnetischen Material bestehen soll.
Die von der Erfindung eingenommenen Formen und Abmessungen können im Rahmen der Erfindung variiert werden.
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Claims (1)

  1. PATE NTAMWALTE 290390/
    DR.- I NG. H. H. Wl LH ELM - D I P L. - I N G. H. D AU STE R D-7000 STUTTGART 1 - GYMNASIUMSTRASSE 31 B - TELEFON (07 11) 29 11
    Anmelder: Stuttgart, den 1. Februar 1979
    Edoardo Weber S.p.A. D 5615/7a Dr.W/Ei Fabrica Italiana Carburator!
    33, Via Timavo
    Bologna, Italien
    Patentansprüche
    Druckregler für Einspritzanlagen bei Verbrennungsmotoren, bestehend aus einem Metallgehäuse, dessen Innenraum durch eine Membran unterteilt ist, die auf einer Seite von elastischen und pneumatischen Kräften beaufschlagt ist, während auf ihre zweite Seite hydraulische Kräfte in zwei Kammern wirken, wovon die erste Kammer durch die erste Seite der Membran teilweise abgegrenzt wird und mit einem Ansaugkrümmer durch eine Leitung verbunden ist und die zweite Kammer teilweise durch die zweite Seite der Membran abgegrenzt wird und mit einer Pumpe durch eine zweite Leitung verbunden ist, sowie mit den Einspritzdüsen durch eine dritte Leitung und mit dem Fahrzeugtank durch eine letzte Leitung, an deren Einmündung Elemente wirken, die dazu geeignet sind, den freien Querschnitt zu variieren, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Elementen (5, 4, 53), die dazu geeignet sind, den Einmündungsquerschnitt der letzten Leitung (7) zu variieren und der Ebene, die durch die Einmündung (73) selbst gebildet wird, Kugelgelenkelemente (52, 51, 76, 78) vorgesehen sind, damit eine Parallelität zwischen den oben genannten Teilen eingehalten wird.
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    2. Druckregler nach dem Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente, die dazu geeignet sind, den Einmündungsquerschnitt (73) zu variieren, aus einer Halbkugel (51) bestehen, die in einem Hohlraum (52) gehalten ist, der in einem mit der Membran (4) fest verbundenen Gegenteller (5) angeordnet ist, und daß die genannten Teile durch die elastische Kraft einer Feder (22, 34) dazu gedrängt werden, im Inneren des Hohlraums zu bleiben.
    3. Druckregler nach dem Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente, die dazu dienen, den genannten Einmündungsquerschnitt (73) zu variieren, aus einer Halbkugel (51) bestehen, die in einem Hohlraum (52) gehalten ist, der in einem mit der Membran fest (4) fest verbundenen Gegenteller
    (5) angeordnet ist und daß die genannten Teile durch magnetische Kraft dazu gedrängt werden, in diesem Hohlraum zu bleiben.
    4. Druckregler nach dem Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einmündung (73) mit einer an der inneren Seite vorgesehene Abrundung versehen ist und daß der Stopfen (51) einen Ansatz (54) aufweist, der deren Profil folgt.
    5. Druckregler nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kugelförmige Element (76) an der Einmündung der Rücklaufleitung (7) gelegen ist, die ihm Drehbewegungen mittels der Kräfte erlaubt, die durch den beweglichen Stopfen (53) übertragen werden (Fig. 2).
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    9098 3 2/068?
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