DE3016384C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung zur Förderung flüssigen Kraftstoffes bei Verbrennungsmotoren von der Art, die folgende Teil enthält:
ein Gehäuse,
einen in dem Gehäuse drehbar angeordnten Verteiler, der in Taktung mit einem zugehörigen Motor angetrieben wird,
eine Nockentrommel, die den Verteiler umgibt und in einer Kammer des Gehäuses angeordnet ist,
Pumpenkolben, die durch Nocken der Nockentrommel betätigt werden, wenn der Verteiler rotiert, um durch Kanäle in Verteiler und Gehäuse Kraftstoff abwechselnd an jeweilige Auslässe zu den Einspritzdüsen zu fördern,
einen Beschickungskanal in dem Gehäuse, durch den Kraftstoff unter Druck gefördert werden kann, um eine Auswärtsbewegung der Pumpenkolben zu bewirken, nachdem diese durch die Nocken betätigt werden,
einen Kraftstoffeinlaß in dem Gehäuse,
eine Kraftstoff-Förderpumpe mit einem Einlaß, der mit dem Kraftstoffeinlaß sowie mit einem Auslaß, der mit dem Beschickungskanal verbunden ist,
einen Luftabscheider zwischen dem Auslaß der Förderpumpe und dem Beschickungskanal mit einem gedrosselten Entlüftungskanal, der mit einem Luftauslaß in Verbindung steht,
ein Drucksteuerventil zur Steuerung des Kraftstoffdruckes in dem Beschickungskanal, das eine unter Federspannung stehenden Kolben in einem Zylinder enthält, dessen eines Ende mit dem Beschickungskanal in Verbindung steht, wodurch der Kraftstoffdruck in dem Beschickungskanal gegen die Kraft der Feder auf den Kolben wirkt, und
eine in der Wand des Zylinders vorgesehene Entlastungsöffnung, die durch den Kolben freigegeben wird, wenn der Druck in dem Beschickungskanal einen vorgegebenen Wert erreicht, um dadurch den Kraftstoffdruck in dem Beschickungskanal zu steuern.

Eine solche Vorrichtung zur Kraftstofförderung an Selbstzündungsmotoren ist bekannt, und üblicherweise ist sie mit einer vom Motor angetriebenen Füllpumpe versehen, die Kraftstoff aus dem Kraftstofftank entnimmt und ihn mit niedrigem Druck an den Kraftstoffeinlaß der Vorrichtung fördert. Eine solche Füllpumpe erleichtert das Füllen des Kraftstoffsystems mit Anlaßkraftstoff, wenn der Kraftstofftank entleert ist. Die Füllpumpe ist normalerweise eine einfache Membranpumpe, und obwohl sie verhältnismäßig billig ist, erfordert sie eine vom Motor angetriebene Nocke für ihre Betätigung. Deshalb kann die Verwendung einer solchen Pumpe einen beträchtlichen Kostenaufwand mit sich bringen.

Aus der DE-AS 15 26 737 ist eine eine Förderpumpe aufweisende Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen bekannt, bei der im Kraftstoff eingeschlossene Luft durch die Verwendung eines Fliehkraftreglers abgeschieden wird. Dabei wird die zwischen dem Einspritzpumpenmotor und seiner Gehäusebohrung erfolgende Kraftstoffleckage unmittelbar in die Kammer des Fliehkraftreglers geleitet, in der der Leckagefluß durch die Fliehkraftwirkung und die Zwangszirkulation innerhalb des Reglers von der mitgeführten Luft im wesentlichen befreit wird. Diese Vorrichtung löst jedoch nicht das Problem, daß, wenn der Kraftstofftank leer ist und Luft in die Kraftstoffeinspritzvorrichtung eindringt, dennoch ein Kraftstoffreservoir in der Vorrichtung vorhanden ist, das das Starten des Motors während oder unmittelbar nach der Befüllung des Kraftstofftanks unterstützt.

Wenn die Füllpumpe weggelassen wird, ergibt sich das Problem, das Kraftstoffsystem mit Anlaßkraftstoff zu füllen, wenn der Tank leergelaufen ist und/oder Luft durch den Kraftstoffeinlaß in die Vorrichtung eingedrungen ist. Wenn in diesem Fall Kraftstoff in den Kraftstofftank gefüllt wird, muß der Motor eine beträchtliche Zeit vom Anlasser angedreht werden, bevor Kraftstoff in den Kraftstoffeinlaß gelangt. Dies würde eine übermäßige Belastung der Batterie und damit des Anlassers bedeuten. Es ist deshalb wünschenswert, daß der Motor läuft, während Kraftstoff zum Kraftstoffeinlaß gelangt, und zu diesem Zweck muß ein Kraftstoffreservoir vorhanden sein. Es ist jedoch notwendig, daß dieses Reservoir nicht völlig entleert ist, nachdem der Kraftstofftank leergelaufen ist. Zumindest sollte an den die Maschine Bedienenden eine Warnung gegeben werden.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung zur Förderung flüssigen Kraftstoffes bei Verbrennungsmotoren zu schaffen, bei der das Füllen der Vorrichtung mit Kraftstoff erreicht werden kann, während der Motor mit geringer Drehzahl läuft bzw. das Starten des Motors nach Tankbefüllung unterstützt wird, wobei die zum Starten des Motors notwendigen Bauteils weitgehend geschont werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Zylinder eine zweite Öffnung auf der dem einen Ende des Zylinders abgewandten Seite der Entlastungsöffnung aufweist, welche mit dem Einlaß der Förderpumpe in Verbindung steht, und daß in dem Zylinder eine weitere Öffnung vorgesehen ist, die über einen Förderdurchlaß mit der Kammer verbunden ist, und die bei einem Druckabfall des Kraftstoffdruckes infolge von Luft in dem Beschickungskanal und bei dadurch von der Federspannung verschobenen Kolben den Förderdurchlaß mit der zweiten Öffnung in Verbindung bringt, so daß Kraftstoff aus der Kammer zum Einlaß der Förderpumpe fließen kann.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung mündet der Förderdurchlaß so in die Kammer, daß er während des Betriebes der Vorrichtung bereits mit Luft in der Kammer in Berührung kommt, noch bevor der Kraftstoff in der Kammer ganz verbraucht ist.

Weiterhin kann die weitere Öffnung mit dem anderen Ende des Zylinders verbunden sein.

In weiterer Ausbildung kann der Kolben spulenförmig mit einer umlaufenden Nut zwischen seinen Enden ausgebildet sein, wobei der Förderdurchlaß über die weitere Öffnung mit dieser Nut in Verbindung steht, wobei das andere Ende des Zylinders mit dem Einlaß der Förderpumpe in Verbindung stehen kann. Andererseits kann das andere Ende des Zylinders mit dem Auslaß im Gehäuse in Verbindung stehen.

Beispiele von Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen gemäß der Erfindung werden im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In diesen ist

Fig. 1 ein Seitenschnitt durch ein Beispiel der Vor­ richtung, der ihre Teile für den normalen Betrieb angeordnet zeigt;

Fig. 2 eine Ansicht ähnlich Fig. 1, die die Teile in einer anderen Stellung zeigt; und

Fig. 3 und 4 Modifikationen der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung.

Mit Bezug auf Fig. 1 der Zeichnungen enthält die Vorrichtung ein Gehäuse 10, in dem ein rotierender zylindrischer Ver­ teiler 11 gelagert ist. Der Verteiler ist mit einer An­ triebswelle 12 verbunden, die sich aus dem Gehäuse erstreckt und die während des Betriebs in Taktung mit dem zuge­ hörigen Motor angetrieben wird. Der Verteiler weist einen Kopf 13 auf, der in einer Kammer 14, die in das Gehäuse ein­ geschnitten ist, angeordnet ist. In dieser Kammer befindet sich eine Nockentrommel 15, die auf ihrer inneren Um­ fangsoberfläche Paare von Nockenoberflächen aufweist.

Im Verteilerkopf 13 befindet sich eine querverlaufende Bohrung 16, in der ein Paar von Pumpenkolben 17 so ange­ ordnet sind, daß sie durch die Nocken einwärts bewegt werden, wenn der Verteiler rotiert. Während einer Einwärts­ bewegung der Kolben wird Kraftstoff von der Bohrung 16 verdrängt und fließt entlang einem Längskanal 18 im Ver­ teiler. Der Kanal 18 führt zu einem Förderkanal 19, der während der Einwärtsbewegung der Kolben mit einem von einer Mehrzahl von Auslässen 20 in Verbindung steht, die während des Betriebs mit den jeweiligen Einspritzdüsen des zugehörigen Motors verbunden sind.

In den Intervallen zwischen den Kraftstofförderungen wird Kraftstoff durch einen von einer Mehrzahl von Einlaß­ kanälen 21, die in Übereinstimmung kommen mit einer Ein­ laßöffnung 22, an die Bohrung 16 gefördert.

Die Einlaßöffnung 22 ist auf eine Art, die noch beschrieben wird, mit einem Kraftstoffvorrat verbunden und die Kraft­ stoffmenge, die durch die Öffnung 22 fließt, während sie sich in Übereinstimmung mit einem Kanal 21 befindet, wird durch eine Kraftstoffsteuervorrichtung bestimmt, die bei 23 angedeutet dargestellt ist. Diese Kraftstoffsteuervor­ richtung kann aus einer einfachen Drossel bestehen.

Auf der Antriebswelle 12 ist der drehbare Teil einer Kraftstofförderpumpe 24, die zweckmäßigerweise aus einer Verdrängerflügelpumpe besteht, angeordnet. Die Förderpumpe besitzt einen Auslaß 25 und einen Einlaß 26, der mit einem Kraftstoffeinlaß 27 im Gehäuse verbunden ist, der seiner­ seits an einen Kraftstofftank angeschlossen ist.

Der Auslaß 25 der Pumpe ist mit einem Beschickungskanal 29 und über diesen mit der Steuervorrichtung 23 verbunden. Unmittelbar neben dem Auslaß der Pumpe befindet sich ein Luftabscheider 30, der eine Kammer 31 enthält, von deren unterem Ende sich der Beschickungskanal 29 erstreckt. Der Auslaß 25 der Pumpe führt in den oberen Teil der Kammer, und vom obersten Punkt der Kammer erstreckt sich ein Ent­ lüftungskanal 32, der eine Verengung 33 aufweist. Der Entlüftungskanal führt zum oberen Teil der Kammer 14, von der während des Betriebs ein Luftauslaß 34 mit einem Rückfluß­ ventil (nicht dargestellt), welches verhindert, daß Luft in die Kammer 14 eindringt, zum Tank führt.

Im Gehäuse 10 befindet sich ein Drucksteuerventil 28 in Gestalt eines Zylinders 35 mit einem unter Federspannung stehenden Kolben 36, der durch die Feder nach unten gedrückt wird. Das eine untere Ende des Zylinders ist mit dem Beschickungskanal 29 verbunden, und in die Wand des Zylinders ist eine erste Entlastungs-Öffnung 37 eingeschnitten, welche mit dem Einlaß 26 der Förderpumpe in Verbindung steht. Außerdem ist eine zweite Öffnung 38, die ebenfalls mit dem Einlaß der Förderpumpe verbunden ist, in die Wand des Zylinders eingeschnitten. Die zweite Öffnung 38 befindet sich auf der dem einen unteren Ende des Zylinders abgewandten Seite der Öffnung 37. Der Abschnitt des Zylinders, der die auf den Kolben wirkende Feder enthält, ist durch eine weitere Öffnung 4 über einen Förderdurchlaß 39 mit der Kammer 14 verbunden. Die Lage dieses Förderdurchlasses 39 ist sorgfältig gewählt, und es wird darauf hingewiesen, daß er über dem niedrigsten Niveau der Kammer 14 angeordnet ist.

Während des Betriebs fließt Kraftstoff vom Auslaß 25 der Förderpumpe in die Kammer 31 des Luftabscheiders. Jeg­ liche Luft, die in den Kraftstoff eingedrungen ist, steigt in der Kammer auf und fließt durch den Entlüftungskanal 32 und eventuell zurück in den Tank. Der luftfreie Kraft­ stoff fließt durch den Beschickungskanal 29 und durch die Steuervorrichtung 23 zur Bohrung 16. Wenn eine Einwärtsbe­ wegung der Kolben stattfindet, wird eine bestimmte Kraft­ stoffmenge mit hohem Druck an eine Einspritzdüse des zuge­ hörigen Motors gefördert.

Der Druck im Beschickungskanal wird dadurch gesteuert, daß Kraftstoff zum Einlaß der Pumpe zurückfließt. Der Druck im Beschickungskanal wirkt gegen die Kraft seiner Federspannung auf den Kolben 36, so daß die Entlastungs-Öffnung 37 freigegeben wird, wodurch Kraftstoff zum Einlaß der Förder­ pumpe fließen kann. Wenn der Druck zunimmt, wird der Kolben 36 noch weiter nach oben gedrückt, so daß die Öffnung 37 in noch stärkerem Maße geöffnet wird.

Während des Betriebs sammelt sich aufgrund von Leckage entlang dem Arbeitsspielraum zwischen den Pumpenkolben 17 und der Bohrung 16 und auch zwischen dem Verteiler 11 und der Bohrung, in der er sich befindet, Kraftstoff in der Kammer 14. Außerdem fließt durch den Kanal 32 Kraftstoff zusammen mit Luft in die Kammer 14. Die Luft, die in die Kammer 14 eintritt, entweicht durch den Auslaß 34 und strömt zu­ sammen mit einer gewissen Menge Benzin zurück in den Tank.

Wenn jedoch eine wesentliche Luftmenge durch den Kraft­ stoffeinlaß 27 zum Einlaß 26 der Pumpe gelangt, wie es z. B. der Fall ist, wenn das Kraftstoffniveau im Tank so weit gesunken ist, daß Luft durch das Ansaugrohr im Tank, welches mit dem Kraftstoffeinlaß 27 verbunden ist, in die Vorrichtung gelangt, sammelt sich die Luft in der Kammer 31 des Luftabscheiders. Wie zuvor strömt die Luft durch den Kanal 32, aber ihre Durchströmgeschwindigkeit ist auf Grund der Verengung 33 größer, als wenn Kraftstoff durch den Kanal 32 fließen würde. Als Ergebnis fällt der Druck im Beschickungskanal 29 und dies bewirkt, daß der Kolben 36 sich unter der Wirkung seiner Feder abwärts bewegt in einem Ausmaß, das ausreicht, die Öffnung 37 zu schließen und gleichzeitig die Öffnung 38 in dem Abschnitt des Zylinders 35, der die Feder enthält, zu öffnen. Dadurch sind die Öffnungen 38 und 42 miteinander verbunden und diese Stellung ist in Fig. 2 dargestellt. Kraftstoff wird nun von der Kammer 14 zum Einlaß 26 der Förderpumpe gefördert. Durch die Wirkung des Luftabscheiders 31 fließt weiterhin im wesentlichen luftfreier Kraftstoff durch den Beschickungs­ kanal 29.

Die Lage des Durchlasses 39, der zur Kammer 14 führt, ist mit Sorgfalt gewählt, so daß, während anfänglich keine wesentliche Verminderung in der Durchflußmenge des Kraft­ stoffs in Kanal 29 eintritt, die Kraftstoffmenge in der Kammer 14 so lange abnimmt, bis der Durchlaß 39 mit der Luft in der Kammer in Berührung kommt. Es ist einzusehen, daß, wenn der Verteilerkopf 13 rotiert, der Kraftstoff in der Kammer 14 ebenfalls rotiert. Wenn die Kraftstoffmenge abnimmt, bildet sich deshalb eine Wand von Kraftstoff um die Wand der Kammer 14. Wenn fortgesetzt Kraftstoff aus der Kammer 14 verdrängt wird, kommt der Durchlaß 39 mit der Luft, die in die Kammer 14 eingetreten ist, in Berührung. Das bewirkt eine Verminderung der Kraftstoffmenge, die an den Motor gefördert wird, so daß dieser mit einer gemäßig­ ten Geschwindigkeit arbeitet. Das ist ein Zeichen für den Bedienenden, den Motor anzuhalten und den Tank mit Kraft­ stoff aufzufüllen.

Wenn der Tank mit Kraftstoff gefüllt ist, kann der Motor angelassen werden, während noch einmal Kraftstoff aus der Kammer 14 verdrängt wird. Wie zuvor erhält jedoch der Motor weiterhin zu wenig Kraftstoff und kann deshalb nur mit verminderter Geschwindigkeit arbeiten. Während der Motor arbeitet, gelangt zunächst noch Luft und dann Kraftstoff durch den Kraftstoffeinlaß 27. Wie zuvor wird die Luft in dem Luftabscheider abgetrennt, und allmählich füllen sich die verschiedenen Kanäle wieder mit Kraftstoff. Es ist somit zu erkennen, daß das Füllen der Vorrichtung mit Anlaß­ kraftstoff erreicht werden kann, während der Motor mit ge­ ringer Geschwindigkeit läuft. Das verringert die Belastung des Anlassers und damit der Batterie.

In Fig. 3 der Zeichnung ist eine leicht veränderte Konstruktion des Druck-Steuerventils 38 dargestellt. In dem Zylinder 35 befindet sich ein spulenförmiger Kolben 40 mit einer umlaufenden Nut zwischen seinen Enden. Die Öffnungen 37 und 38 sowie der Teil des Zylinders 35, in dem sich die Feder, die auf den Kolben 40 wirkt, befindet, sind mit dem Einlaß 26 der Förderpumpe verbunden. Die Bohrung 42 für den Durchlaß 39 ist statt mit dem Teil des Zylinders 35, der die Feder enthält (Fig. 1 u. 2), mit dem ringförmigen Raum verbunden, der durch den Zylinder und die Nut des spulenförmigen Kolbens 40 gebildet wird. Wenn der Druck in dem Beschickungskanal 29 fällt, kommt der Durch­ laß 39 mittels dieses ringförmigen Raums in Verbindung mit der Öffnung 38.

In Fig. 4 ist die Konstruktion des Druck-Steuerventils 23 im wesentlichen dieselbe wie die in Fig. 3 dargestellte, je­ doch ist in diesem Fall der Teil des Zylinders 35, der die Feder enthält, in Verbindung mit dem Entlüftungskanal 32, der die Luft und Kraftstoff von der Kammer 31 des Luftabscheiders 30 zum Auslaß 34 führt. Außerdem führt bei den letztgenannten Ausführungsformen nach Fig. 3 und 4 der Entlüftungs­ kanal 32 nicht in die Kammer 14 sondern separat unmittelbar in den Luftauslaß 34.

Claims (6)

1. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung zur Förderung flüssigen Kraftstoffes bei Verbrennungsmotoren, die folgende Teile enthält:
ein Gehäuse (10),
einen in dem Gehäuse (10) drehbar angeordneten Verteiler (11), der in Taktung mit einem zugehörigen Motor angetrieben wird,
eine Nockentrommel (15), die den Verteiler umgibt und in einer Kammer (14) des Gehäuses angeordnet ist,
Pumpenkolben (17), die durch Nocken der Nockentrommel betätigt werden, wenn der Verteiler rotiert, um durch Kanäle (18, 19, 20) in Verteiler und Gehäuse Kraftstoff abwechselnd an jeweilige Auslässe zu den Einspritzdüsen zu fördern,
einen Beschickungskanal (29) in dem Gehäuse, durch den Kraftstoff unter Druck gefördert werden kann, um eine Auswärtsbewegung der Pumpenkolben zu bewirken, nachdem diese durch die Nocken betätigt wurden,
einen Kraftstoffeinlaß (27) in dem Gehäuse,
eine Kraftstoff-Förderpumpe (24) mit einem Einlaß (26), der mit dem Kraftstoffeinlaß, sowie mit einem Auslaß (25), der mit dem Beschickungskanal (29) verbunden ist,
einen Luftabscheider (30) zwischen dem Auslaß (25) der Förderpumpe und dem Beschickungskanal (29) mit einem gedrosselten Entlüftungskanal (32), der mit einem Luftauslaß (34) in Verbindung steht,
ein Drucksteuerventil (28) zur Steuerung des Kraftstoffdrucks in dem Beschickungskanal, das einen unter Federspannung stehenden Kolben (36, 40) in einem Zylinder (35) enthält, dessen eines Ende mit dem Beschickungskanal (29) in Verbindung steht, wodurch der Kraftstoffdruck in dem Beschickungskanal gegen die Kraft der Feder auf den Kolben wirkt,
eine in der Wand des Zylinders vorgesehene Entlastungsöffnung (37), die durch den Kolben freigegeben wird, wenn der Druck in dem Beschickungskanal einen vorgegebenen Wert erreicht, um dadurch den Kraftstoffdruck in dem Beschickungskanal zu steuern,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (35) eine zweite Öffnung (38) auf der dem einen Ende des Zylinders abgewandten Seite der Entlastungsöffnung (37) aufweist, welche mit dem Einlaß (26) der Förderpumpe in Verbindung steht und daß in dem Zylinder (35) eine weitere Öffnung (42) vorgesehen ist, die über einen Förderdurchlaß (39) mit der Kammer (14) verbunden ist, und die bei einem Druckabfall des Kraftstoffdruckes infolge von Luft in dem Beschickungskanal (29) und bei dadurch von der Federspannung verschobenen Kolben (36) den Förderdurchlaß (39) mit der Öffnung (38) in Verbindung bringt, so daß Kraftstoff aus der Kammer (14) zum Einlaß (26) der Förderpumpe (24) fließen kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderdurchlaß (39) so in die Kammer (14) mündet, daß er während des Betriebs der Vorrichtung bereits mit Luft in der Kammer in Berührung kommt, noch bevor der Kraftstoff in der Kammer ganz verbraucht ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Öffnung (42) mit dem anderen Ende des Zylinders (35) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (40) spulenförmig mit einer umlaufenden Nut zwischen seinen Enden ausgebildet ist, wobei der Förderdurchlaß (39) über die weitere Öffnung (42) mit dieser Nut in Verbindung steht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende des Zylinders (35) mit dem Einlaß (26) der Förderpumpe in Verbindung steht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende des Zylinders (35) mit dem Auslaß (34) in dem Gehäuse in Verbindung steht.