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B E-S C H R E I B U N G
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffzuführungsanordnung
für Brennkraftmaschinen, die eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung haben, und zwar
betrifft die Erfindung insbesondere eine-Kraftstoffzuführungsanordnung, die einen
besonderen Kraftstoffkanal hat, der mit einer Kraftstoffdruckregulier- bzw. -steuereinrichtung
verbunden ist, und eine Verbesserte Kraftstoffeinspritzeinrichtung.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung sei zunächst anhand der Figuren
1 bis 3 der Stand der Technik näher erläutert, von dem die Erfindung ausgeht, wonach
die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe sowie die erfindungsgemäß vorgeschlagene
Lösung angegeben wird, bevor anhand der weiteren Figuren 4 bis 11 bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung erläutert werden; es zeigen: Figur a eine schematische Darstellung
einer Kraftstoffzuführungseinrichtung, die gemäß einem konventionellen Krafts toffeinspri
tzverfahren arbeitet; Figur 2 eine schematische Schnittansicht eines Kraftstoffzuführungsabschnitts
der in Figur 1 gezeigten Kraftstoffzuführungsanordnung; Figur 3 eine schematische
Schnittansicht eines Kraftstoffzuführungsabschnitts einer Kraftstoffzuführungsanordnung,
die gemäß einem anderen konventionellen Kraftstoffeinspritzverfahren arbeitet; Figur
4 eine Schnittansicht einer Ausführungsform der Erfindung; Figur 5 eine Schnittansicht
längs der Linie V-V der Figur 4;
Figur 6 eine Schnittansicht längs
der Linie VI-VI der Figur 4; Figur 7 eine Schnittansicht längs der Linie VII-VII
der Figur 4; Figuren 8 bis 10 Schnittansichten von verschiedenen anderen Ausführungsformen;
und Figur 11 eine Schnittansicht einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung zur Erläuterung
der Betriebsweise derselben.
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Es sei nun zunächst der Stand der Technik näher erläutert, von dem
die vorliegende Erfindung ausgeht: In der Figur 1, auf die zunächst Bezug genommen
wird, ist eine typische konventionelle Kraftstoffzuführungsanordnung für Brennkraftmaschinen
veranschaulicht, die eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung hat, worin der Kraftstoff,
der mittels einer Kraftstoffpumpe 2 aus einem Kraftstofftank 1 angesaugt wird, einer
Kraftstoffeinspritzeinrichtung 3 und einer Kraftstoffdruckreguliereinrichtung 4
zugeführt wird. Die Kraftstoffdruckreguliereinrichtung 4 ist eine solche Einrichtung,
die in Ansprechung auf den ihr von einem Druckausgleichsbehälter oder einem Ansaugkanal
5 über eine Leitung 6 zugeführten Ansaugdruck dahingehend arbeitet, daß sie einen
konstanten Druckunterschied zwischen dem Kraftstoffdruck in dem von der Kraftstoffpumpe
2 zur Kraftstoffeinspritzeinrichtung 3 führenden Kanal und dem Ansaugunterdruck
aufrechterhält. Es wird nämlich ein konstanter Druckunterschied über der Kraftstoffeinspritzeinrichtung
3 bzw. zwischen dem Eingang und Ausgang der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 3 aufrechterhalten,
während das Einspritzen von Kraftstoff durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung
3 erfolgt. Ein Teil des von der Kraftstoffpumpe 2 abgegebenen Kraftstoffs wird in
die Zylinder des Motors 7 eingespritzt, während der fest von der Kraft-
stoffdruckreguliereinrichtung
4 durch einen Kanal 8 zum Kraftstofftank 2 zurückgeführt wird. Die Strömungsrate
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 3 wird mittels einer elektronischen Steuer- bzw.
Regeleinrichtung 9 gemessen.
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Es sei nun auf Figur 2 Bezug genommen, welche die Kraftstoffpumpe
2, die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 3 und die Kraftstoffdruckreguliereinrichtung
4 der in Figur g gezeigten Kraftstoffzuführungseinrichtung in näheren Einzelheiten
zeigt; die Kraftstoffeinspritzrate des von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 3
in den Motor 7 eingespritzen Kraftstoffs ist klein, weil der öffnungsbereich bzw.
die öffnungsfläche der Düse der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 3 ziemlich klein
ist. Infolgedessen wird der größte Teil des von der Kraftstoffpumpe 2 zugeführten
Kraftstoffs der Kraftstoffdruckreguliereinrichtung 4 zugeführt und zum Kraftstofftank
g zurückgeführt.
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Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 3 besitzt eine Solenoidspule 10,
welche durch die von ihr selbst erzeugte Wärme wie auch durch die vom Motorraum
übertragene und ausgestrahlte Wärme auf eine hohe Temperatur erhitzt wird, und die
Solenoidspule 10 soll durch den Kraftstoff, der durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung
3 fließt, gekühlt werden. Das läßt sich jedoch nicht zufriedenstellend erreichen,
weil die Strömungsrate des Kraftstoffs in der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 3 so
klein ist, wie oben angegeben. Infolgedessen steigt die Temperatur der Solenoidspule
10 auf ein unannehmbar hohes Niveau an, was oft zu einem Durchbrennen der Solenoidspule
10 führt.
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Darüber hinaus ist eine andere Schwierigkeit insofern vorhanden, als
die Neigung besteht, daß sich Blasen im Kraftstoff bilden, wenn der Motor nach einem
kontinuierlichen Hochlastbetrieb angehalten wird, insbesondere dann, wenn die Umgebungstemperatur
hoch ist.
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Die Figur 3 zeigt eine andere Art einer konventionellen Kraftstoffzuführungsanordnung,
in welcher der von-der Kraftstoffpumpe 2 abgegebene Kraftstoff durch eine Kraftstoffkammer
11 in eine Vorkammer 12 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 3 eintritt. Ein Teil
des Kraftstoffs wird von der Einspritzdüse eingespritzt, während der Rest in eine
Nach- bzw.
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Folgekammer 13 eingeführt wird, deren äußeres Ende mit einer Buchse
14 als Stopfen verschlossen ist. Der übrige Teil des Kraftstoffs, d.h. der Kraftstoff,
der nicht eingespritzt worden ist und auch nicht den Raum in der Kraftstoffeinspritzeinrichtung
3 füllt, gelangt durch einen Kanal 15 in die Kraftstoffdruckreguliereinrichtung
4, und der überschüssige Kraftstoff wird in den Kraftstofftank 1 zurückgeführt.
Infolgedessen läuft der Kraftstoff, der in die Vorkammer 12 eintritt, kontinuierlich
zur graftstoffdruckreguliereinrichtung 4 um. Jedoch wird der Teil des Kraftstoffs,
der in die Nach- bzw. Folgekammer 13 eingetreten ist, in dem geschlossenen Raum
der Nach- bzw. Folgekammer 13 eingeschlossen. Dieser Teil des Kraftstoffs steht
daher zwangsweise in der Nach-bzw Folgekammer 13 still und wird allmählich zersetzt.
Die Temperatur in der Nach- bzw. Folgekammer 13 wird außerdem durch die Wärme erhöht,
die von der Solenoidspule 10 erzeugt wird, wie auch durch die Wärme, die vom Motorraum
her übertragen und eingestrahlt wird, so daß die Tendenz des Durchbrennens der Solenoidspule
10 gefährlich erhöht wird. Außerdem hat der zersetzte Kraftstoff, der in der Nach-
bzw. Folgekammer 13 stillsteht, die Tendenz, eine Korrosion in der Wand der Nach-
bzw. Folgekammer 13 zu bewirken.
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Nachdem vorstehend der Stand der Technik näher erläutert worden ist,
sei nunmehr eine kurze Zusammenfassung der Erfindung gegeben: Entsprechend den vorstehenden
Ausführungen sowie den Nachteilen des übrigen Standes der Technik soll mit der Erfindung
eine Kraftstoffzuführungseinrichtung zur Verfügung gestellt
werden,
die bei erhohter Temperatur stabil arbeiten kann und die gegenüber den Anordnungen
nach dem Stand der Technik eine deutlich bessere Dauerhaftigkeit hat.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Kraftstoffzuführungseinrichtung
für eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Verbrennungs- oder Explosionsmotor,
zur Verfügung gestellt, die einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung
zum Einspritzen von Kraftstoff von dem Kraftstofftank in den Motor bzw. die Brennkraftmaschine
und eine Pumpe zum zwangsweisen Zuführen des Kraftstoffs von dem Kraftstofftank
zur Kraftstoffeinspritzeinrichtung umfaßt, wobei die Krafts toffeinspri tzeinri
chtung folgendes aufweist: eine Ventilanordnung, die einen Hauptteil hat, der in
seinem Inneren eine Kraftstoffkammer und eine damit in Verbindung stehende öffnung
begrenzt, wobei dieKraftstoffkammer mit der Pumpe verbunden ist und von dieser mit
unter Druck stehendem Kraftstoff versorgt wird, sowie ein Ventilelement, das innerhalb
der Kraftstoffkammer bewegbar vorgesehen ist, und zwar zwischen einer ersten Position,
in welcher die Öffnung geschlossen ist, und einer zweiten Position, in welcher -die
Öffnung geöffnet ist, so daß dadurch der in die Brennkräftmaschine durch die Öffnung
eingespritzte Kraftstofffluß gesteuert wird; und eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung,
die zur Betätigung des Ventilelements operativ mit diesem verbunden ist, so daß
sie dasselbe zwischen der ersten und zweiten Position bewegt bzw verschiebt, und
diese Betätigungseinrichtung umfaßt einen Kern und eine um denselben gewickelte
Spule, wobei der Kern eine durch diesen verlaufende Bohrung hat und diese Bohrung
mit der Pumpe verbunden ist, so daß der Kraftstoff durch die Bohrung strömt.
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Nachdem vorstehend die Erfindung kurz zusammengefaßt allgemein beschrieben
worden ist, seien nunmehrnachstehend anhand der Figuren 4 bis 11 bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung näher erläutert:
Die Figur 4 zeigt eine gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung aufgebaute Kraftstoffzuführungseinrichtung. Eine in
dieser Ausführungsform vorgesehene Kraftstoffeinspritzeinrichtung 20 besitzt ein
Nadelventilteil 26, das mit einem Ventilsi£z 27 zur Steuerung der Einspritzung von
Kraftstoff in den Motor zusammenwirkt, sowie eine Betätigungseinrichtung, welche
das Nadelventilteil 26 betätigt. Die Betätigungseinrichtung weist einen Kern 21,
einen mit dem Kern 21 in Berührung stehenden Spulenkörper 22 und eine um den Spulenkörper
22 herumgewickelte Solenoidspule 23 auf. Die Solenoidspule 23 ist elektrisch über
Anschlüsse 24 mit einer elektronischen Steuer- bzw. Regeleinrichtung, die in Figur
1 gezeigt ist, verbunden. Eine Bohrung oder ein Kraftstoffkanal 21a, die bzw. der
in dem Kern 21 ausgebildet ist, ist an ihrem bzw. seinem einen Ende mit der Kraftstoffpumpe
2 verbunden und an ihrem bzw. seinem anderen Ende mit einem Raum, der sich stromaufwärts
von dem Nadelventil 26 in der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 20 befindet. Der von
der Kraftstoffpumpe 2 zugeführte Kraftstoff fließt daher zwangsweise durch den Kraftstoffkanal
21a im Kern 21. Damit verhindert wird, daß der Kraftstoff in den Raum eintritt,
der von der Solenoidspule eingenommen wird, sind O-Ringe zwischen dem Kern 21 und
dem Spulenkörper 22 sowie zwischen dem Spulenkörper 22 und dem Hauptteil 25 der
Einspritzeinrichtung 20 vorgesehen.
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Der gesamte Anteil des von der Kraftstoffpumpe 2 abgegebenen Kraftstoffs
fließt zwangsweise durch den Kanal 21a im Kern 21, bevor er den Raum stromaufwärts
von dem Nadelventilteil 26 erreicht, wie vorstehend angegeben. Ein Teil dieses Kraftstoffs
wird durch eine Kraftstoffkammer oder einen ringförmigen Spalt, die bzw. der zwischen
dem Ventilsitz 27 und dem Nadelventilteil 26 ausgebildet ist bzw. zwischen den beiden
erwähnten Teilen begrenzt wird, in den Motor eingespritzt, während der Rest durch
eine Leitung 28 zur Brennstoffdruckreguliereinrichtung 4 geführt wird. Wenn ein
vorbestimmter
Kraftstoffdruck erreicht worden ist, wird der überschuß
an Kraftstoff durch einen Kanal 29 zum Kraftstofftank 1 zurückgeführt. Im einzelnen
ist der Strömungsverlauf des aus dem Kraftstoffkanal 21a herauskommenden Kraftstoffs
wie folgt Der Kraftstoff fließt im einzelnen-durch Kanäle 31a-und 31b, die zwischen
dem Nadelventilteil 26 und einem Anker 30 der Betätigungseinrichtung ausgebildet
sind bzw. von diesen beiden Teilen begrenzt werden, wie in Figur 5 gezeigt, sowie
durch einen Spalt7 der zwischen dem Anker 30 und dem Hauptteil 25 ausgebildet ist.
Dann fließt der Kråftstoff~durch einen Spalt 33, der zwischen dem Nadelventilteil
26 und einem Ans-chlag 32 ausgebildet ist, wie in Figur 6 gezeigt ist.
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Der Kraftstoff fließt daraufhin durch Kanäle 34ar 34b, 34c und 34d,
die zwischen dem Stößelteil des Nadelventilteils 26 und der gegenüberliegenden Wand
des Ventilsitzes 27 ausgebildet sind, bevor er einen in dem Ventilsitz 27 ausgebildeten
Durchlaß 35 erreicht. Der-aus dem Durchlaß 35 austretende Kraftstoff wird dann in
die Kraftstoffdruckreguliereinrichtung 4 eingeführt, wie weiter oben angegeben.
Jede Leckströmung dieses Kraftstoffs nach außen wird durch O-Ringe verhindert, die
von ringförmigen Nuten aufgenommen sind, welche um den Ventilsitz 27 herum und im
Hauptteil 25 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 20 ausgebildet sind.
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Die Figuren 8 und 9 zeigen andere verschiedene Ausführungs- -formen
der Erfindung. Im einzelnen wird in der Kraftstoffzuführungseinrichtung gemäß der
in Figur 8 gezeigten Ausführungsform ein Teil des Kraftstoffs bzw. der gesamte Kraftstoff,
der von der Kraftstoffpumpe 2 zugeführt -wird, über den im Ventilsitz ausgebildeten
Durchlaß 35 in die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 20 eingeführt. Ein Teil des Brennstoffs
wird in den Motor eingespritzt, während der Rest in gegenüber der ersten Ausführungsform
umgekehrter Weise strömt. Der Rest des Kraftstoffs fließt nämlich durch den Kanal
21a und einen Kanal 40 in die Kraftstoffdruckreguliereinrichtung 4, und der überschüssige
Kraftstoff wird durch
den Kanal 29 in den~Kraftstofftank entspannt
bzw. abgegeben.
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Der Aufbau oder die Anordnung der Teile der Kraftstoffeinspritzeinrichtung
20 ist materiell bzw. im wesentlichen identisch mit dem Aufbau oder der Anordnung
der Teile in der ersten Aus führungs form.
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Es sei nun auf Figur 9 Bezug genommen,die eine Kraftstoffzuführungseinrichtung
zeigt, welche eine Verbesserung gegenüber der in Figur 8 gezeigten Einrichtung ist.
Diese Kraftstoffzuführungseinrichtung hat nämlich eine Leitung oder einen Nebenschlußkanal
36, die bzw. der eine direkte Verbindung zwischen der stromaufwärtigen Seite des
Nadelventils- und der Auslaßseite der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 20, d.h. der
Einlaßseite der Kraftstoffdruckreguliereinrichtung 4, bildet.
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Diese Ausführungsform ist insbesondere in dem Fall anwendbar bzw.
vorteilhaft, in dem die Kanäle für den Kraftstoff, die durch die inneren Teile,
welche in Verbindung mit den Figuren 5 bis 7 erläutert worden sind, für die gegebene
Zuführungsrate bzw. Pumpenleistung der Kraftstoffpumpe 2 eingeschränkt bzw. zu eng
sind. Gemäß der Ausführungsform der Figur 9 kann infolgedessen mehr als die Hälfte
des Kraftstoffs, der der Kraftstoffdruckreguliereinrichtun-g 4 zugeführt werden
soll, durch den Nebenschlußkanal fließen. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 20
wird selbst in dieser Ausführungsform wirksam gekühlt, weil der gesamte Anteil des
von der Kraftstoffpumpe 2 zugeführten Kraftstoffs- zwangsweise durch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung
20 fließen gelassen wird.
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Die Figur 10 zeigt eine Äusführungsform, in der eine Leitung oder
ein Nebenschlußkanal 37 vorgesehen ist, die bzw. der der Leitung oder dem Nebenschlußkanal
36 der in Figur 9 gezeigten Ausführungsform entspricht. Der grundsätzliche Aufbau
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung dieser Ausführungsform ist, abgesehen von der
Leitung oder dem Nebenschlußkanal 37, materiell bzw. im wesentlichen identisch mit
dem in Figur 4 gezeigten Aufbau.
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Es sei nun die Betriebsweise der Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach
der Erfindung nachstehend unter besonderer Bezugnahme auf die Figur 11 beschrieben.
Der von der Kraftstoffpumpe 2 unter Druck gesetzte Kraftstoff wird zwangsweise so
geführt, daß er durch den Kraftstoffkanal 21a im Kern 21 der Betätigungseinrichtung
über den Anker 30, den Anschlag 32 und den Ventilsitz 27 zur stromaufwärtigen Seite
des Nadelventilteils 26 fließt. Der Kraftstoff wird dann über einen Drossel- bzw.
Zumessungsteil ZOO, welcher zwischen.dem Ventilteil 26 und dem Ventilsitz 27 ausgebildet
ist bzw. von den letzteren beiden Teilen begrenzt wird, von einem Düsendurchlaß
101 in den Motor eingespritzt. Die Bemessung des-Kraftstoffs am bzw. im Kraftstoffdrossel-
bzw. -bemessungsteil 100 wird durch die öffnungszeit des Nadelventilteils 26 bestimmt,
die ihrerseits allein durch das Tastverhältnis bestimmt wird, d.h. der Größe der
Zeitdauer, in welcher von der elektronischen Steuer- bzw. Regeleinrichtung, die
in Fi--gur 1 gezeigt ist, über die Anschlüsse 24 elektrischer Strom zur Solenoidspule
23 zugeführt wird.
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Wenn. nämlich die Solenoidspule: 23 erregt wird, wird ein magnetischer
Fluß durch den Kern 21, den Hauptteil 25 und den Anker 30 erzeugt, wie in Figur
11 veranschaulicht, so daß der Anker 30 von dem Kern 21 magnetisch angezogen wird.
Da der Anker 30 im Preßsitz um das Nadelventilteil 26 herum angebracht ist, wird
das Nadelventilteil 26 auch nach dem Kern 21 zu bewegt, d.h. vom Ventilsitz 27 weg.
Das Nadelventilteil 26 hat einen Halte- bzw. Gegenanschlagteil 38, der in Anlage
an den Anschlag 32 kommt, so daß dadurch verhindert wird, daß der Anker 30 in Kontakt
mit dem Kern 21 gelangt.
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-Wenn die Solenoidspule 23 entregt wird, dann verschwindet der magnetische
Fluß, so daß das Nadelventilteil 26 nach dem Ventilsitz 27 hin bewegt wird und in
den Kraftstoffeinspritzkanal fließt.
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Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, wird der durch
die Kraftstoffpumpe 2 unter Druck gesetzte Kraftstoff zwangsweise so geführt, daß
er durch den Kraftstoffkanal 21a fließt, der in dem Kern 21 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung
20 ausgebildet ist, so daß die.lWärme, die von der Solenoidspule 23 selbst erzeugt
wird, sowie die Wärme, die von dem Motorraum durch Leitung und Strahlung auf die
Solenoidspule 23 übertragen wird, mittels des durch den Kanal 21a fließenden Kraftstoffs
wirksam bzw. leistungsfähig abgeführt wird. Infolgedessen wird die Solenoidspule
23 wirksam bzw. leistungsfähig gekühlt, so daß sie eine hohe Leistungsfähigkeit
bei erhöhter Temperatur hat, ohne daß die Gefahr eines Durchbrennens besteht. Gemäß
der Erfindung ist es außerdem möglich, eine Korrosion der Kraftstoffein--spritzeinrichtung
durch Kraftstoff, der in letzterer stillsteht, zu vermeiden, und die Erzeugung von
Luftblasen auszuschalten, wenn der Motor im heißen Zustand angehalten wird.
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In den vergangenen Jahren hat sich ein erhöhter Bedarf an Kraftstoffzuführungseinrichtung
ergeben, die bei niedrigeren Drücken als die konventionellen Einrichtungen betreibbar
sind. Im allgemeinen verschlechtert sich die Leistungsfähigkeit der Kraftstoffzuführungseinrichtung
bei der hohen Temperatur bzw. bei höheren Temperaturen, wenn der Betriebsdruck niedriger
wird. Diese Schwierigkeit kann jedoch durch die vorliegende Erfindung überwunden
werden, mit der eine Kraftstoffzuführungseinrichtung zur Verfügung gestellt wird,
deren Vorteile beachtlicher bzw. noch beträchtlicher werden, wenn der Betriebsdruck
niedriger wird.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beshriebenen und
dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern sie läßt sich im Rahmen des
Gegenstands der Erfindung, wie er in den Patentansprüchen angegeben ist, sowie im
Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens, wie er den gesamten Unterlagen zu entnehmen
ist, in vielfältiger Weise mit Erfolg in abgewandelter und geänderter Form ausführen.
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