DE3427730A1 - Kraftstoff-einspritzsystem - Google Patents

Description

Kraftstoff-Einspritzsystem

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoff-Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, die mit mindestens einer Einspritzdüse ausgerüstet ist, in deren Druckleitung durch eine Einspritzpumpe Kraftstoff gefördert wird. J

Bei bekannten Einspritzsystemen an derartigen Brennkraftmaschinen wird das Abstellen (Außer-Betrieb-Setzen) der Maschine häufig durch Schließen eines Abstellventils bewerkstelligt, das in der Zulaufleitung zur Einspritzpumpe, also an der Niederdruckseite des Systems angeordnet ist. Diese Anordnung ist jedoch sehr nachteilig. Zunächst einmal muß nach dem Schließen des Absteil-Ventil noch der an der Niederdruckseite des System (Leitungsabschnitt zwischen Abstell-Ventil bis Einspritzpumpe) vorhandene Kraftstoff verbraucht werden, was oft sehr lange Auslaufzeiten bedingt (je < nach Maschinen-Type etwa 10Sec und mehr). Außerdem bilden sich nach dem Kraftstoff-Aufbrauch in dem erwähnten Leitungsabschnitt an der Niederdruckseite große Räume, die mit Gasmengen aufgefüllt sind, die in der Endphase des Kraftstoff-Aufbrauchs entstanden sind und deren Beseitigung (Entlüftung) sehr schwierig ist. Das erneute Starten der Maschine wird dadurch ebenfalls sehr erschwert weil zuerst wieder Kraftstoff in diese Leerräume gebracht werden muß. Der Startvorgang nimmt auf diese Weise wiederum eine ähnlich lange Zeitspanne in Anspruch.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile der bekannten Systeme zu beseitigen und ein Einspritzsystem zu schaffen, das eine nur äußerst kurze Zeitspanne sowohl zum Abstellen als auch zum Starten erfordert. Diese Aufgabe wird

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erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Druckleitung eine zum Kraftstoff-Vorratsbehälter führende Abzweigleitung vorgesehen ist, die durch ein Ventil geschlossen gehalten ist, das zum öffnen der Abzweigleitung jedoch mit Hilfe eines Stellgliedes betätigt wird. Das Ventil kann den gegebenen Betriebsbedingungen angepasst werden und als Kugel-oder Kegelventil ausgeführt sein. Auch die Betätigung des Ventils läßt sich auf verschidenen Wegen gestalten, nämlich als ein von Hand oder durch Fußpedal betätigbarer Steller oder -zwecks Fernbedienung- als ein elektromagnetisch in Tätigkeit gebrachtes Stellglied.

Der Einsatz des Ventils kann an beliebiger Stelle der Hochdruckseite des Systems erfolgen. Es kann die Abzweigleitung als eine im Druckleitungsrohr eingebrachte Querbohrung ausgebildet sein, die in eine zum Ventil führende und in einem am Druckleitungsrohr festgeklemmten Ventilgehäuse liegende Verbindungsbohrung einmündet. Es kann aber auch die erfindungsgemäße Anordnung derart getroffen sein, daß die Abzeigung als eine Bohrung in einem Ventilgehäuse dargestellt ist, das an geeigneter Stelle in der Druckleitung eingesetzt ist.

Man kann außerdem bei Verwendung eines elektromagnetisch betätigten Ventil-Abstellgliedes das System derart gestalten, daß als Einspritzpumpe eine Kolbenpumpe mit einem gleichbleibenden, eine konstante Fördermenge liefernden Förderhub verwendet wird, und daß eine elektronische Steuereinrichtung vorgesehen ist, die zwecks beliebiger Kraftstoff-Mengenregelung das Öffnen des zur Abzweileitung führenden Ventils in veränderlicher Relation zum Förderhub steuert.

In der nachstehenden Beschreibung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: EPO COPY

Fig.1+8 das Leitungsschema der Anordnung in zwei Variationen, Fig.2+3 ein erstes Ausführungsbeispiel des Abstell-Ventils mit Ventilkugel und handbetätigtem Steller, im teilweisem Querschnitt und im Längsschnitt,

Fig.4 eine zweite Bauart mit Ventilkegel im teilweisen Querschnitt,

Fig.5+6 eine dritte Ausführungsform des Ventils mit elektromagnetischer Fernbedienung, und

Fig.7 eine als Zwischenstück in der Druckleitung ausgebildete Bauform des Abstell-Ventils.

In Fig.1 ist eine Einspritzbrennkraftmaschine 10 schematisch dargestellt, deren Kurbelwelle 10a einen Antriebsexzenter 12 trägt, der in bekannter Weise zum Antrieb einer mit Förderkolben ausgerüsteten Einspritzpumpe 14 dient. Der Kraftstoff gelangt zur Einspritzpumpe in einer Saugleitung 16 (Niederdruckseite), die zu einem Kraftstoff-Vorratsbehälter 18 führt. Die von der Pumpe 14 geförderte Kraftstoff-Menge geht in einer Druckleitung 20 zur Einspritzdüse 22, die in bekannter Weise in der Maschine 10 eingesetzt ist. Der nicht zur Einspritzung benötigte Kraftstoff wird aus der Einspritzpumpe 14 in einer Rückströmleitung 24 wieder zum Behälter 18 zurückgeführt.

Es ist nun in der Druckleitung 20 (Hochdruckseite) ein Ventil angeordnet, das mit seinem Ventilelement eine mit der Druckleitung 20 in Leitungsverbindung stehende Abzweigleitung 28 geschlos sen hält. Zum Abstellen (Außerbetriebsetzen) der Maschine 10 wird jedoch das Ventil 26 geöffnet, sodaß der von der Einspritzpumpe 14 geförderte 'Kraftstoff nicht mehr zur Einspritzdüse 22 geht, sondern in die Abzweigleitung 28 an die Niederdruckseite fließt. Diese Abzweigleitung ist mit der Rückströmleitung 24 leitungsmäßig verbunden, sodaß der Kraftstoff zum Vorratsbehälter· 18 zurückströmt.

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Man kann das Leitungsstück zwischen Absteil-Ventil und Einspritzdüse sehr kurz halten, sodaß -wie einleitend erwähntdas Abstellen de.? Maschine als auch ihr erneutes Starten mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung in kürzester Zeitspanne erreicht wird.

In Fig.2+3 ist nun ein erstes Ausführungsbeispiel des Abstell-Ventils dargestellt. Der Ventilkörper 26 ist über Schrauben 30 mit zwei Klemmteilen 32,34- derart verbunden, daß zwischen den Teilen 32,34 die Druckleitung 20 eingespannt ist. Im Teil 32 ist eine Büchse 36 als Ventilsitz eingepresst, wobei sie eine Axialbohrung 36a aufweist, die'.durch eine Ventilkugel 38 geschossen gehalten wird. Die Bohrung 36a steht mit einer seitlichen Abzweigbohrung 20a der Druckleitung 20 in Verbindung, wobei eine dünne Ringfolie 4-0 beim Pestspannen der Leitung 20 derart einfügt wird, daß sie die Abzweigbohrung 20a ^abdichtend umgibt. Die Ventilkugel 36a wird durch einen im Teil 26 sitzenden Steller 4-2 in Schließstellung gehalten, der mit einem auf die Ventilkugel unmittelbar einwirkenden Zwischenstift 44 zusammenspielt. Der die Ventilkugel 36a umgebende Ringraum 32a steht mit einer seitlichen Bohrung 32b in Verbindung, die in einen zum Anschluß der Rückströmleitung 28 vorgesehenen Anschlußnippel 28a einmündet. Die Bohrungen 26s uns 32s dienen als Lecköl-Rückführungen. Der Steller 42 ist mit einer federbelasteten Rastkugel 46 in Zusammenwirkung, die mit zwei Ringnuten 42a und 42b am Steller 4-2 wechselweise zusammenspielt, um denselben in zwei Betriebsstellungen "A" und "B" zu sichern.

Während des Maschinenbetriebes nimmt der Steller 42 die in Fig.3 eingezeichnete Stellung "B" ein, in welcher die Ventilkugel 38 die Abzweigleitung 36a schließt. Durch die Drucklei-

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tung 20 fließt der von der Einspritzpumpe 14- geförderte Kraftstoff zur Einspritzdüse 22, wo er in den Arbeitsraum der Maschine eingespritztwird. Wenn dagegen die Maschine abgestellt (Außer-Betrieb) gesetzt werden soll, dann ist der Steller 4-2 mit Hilfe seines Bedienungsknopfes 4-2c nach oben in die Stellung "A" zu verstellen. Die Ventilkugel 38 ist nun frei und wird durch den Kraftstoff-Druck nach oben bewegt. Der Kraftstoff fließt nunmehr aus der Druckleitung 20 über die Abzweigbohrungen 20a,36a,32b in den auf der Niederdruckseite liegenden Anschlußnippel 28a und wird über die Rücksrömleitung 24- zum Vorratsbehälter 18 zurückgebracht. Da die Einspritzdüse 22 nicht mehr mit Kraftstoff beliefert wird, stellt die Maschine 10 in kürzester Zeitspanne nach Einstellung auf "A" ihren Betrieb ein. Man wird das Abstell-Ventil 26 möglichst nahe an die Einspritzdüse 22 heranrücken, damit sich eine extrem kurze Leitungsverbindung zwischen den Elementen 26 und 22 ergibt.

Es sei an dieser Stelle erwäht, daß im Bedarfsfalle anstatt des Hand-Stellers 4-2 auch ein durch Fußpedal vom Bedienenden ausführbares Ansteuern des Ventils erreicht werden könnte. In Fig.4- ist eine Ventil-Bauart dargestellt, bei v/elcher anstell« einer Ventilkugel ein Ventilkegel 4-8 verwendet ist, der den Stromfluß durch die Abzweigleitungen 20a,50a,32b zum Anschlußnippel 28a schließt bzw. freigibt. Ansonsten besitzt diese Bauart den gleichen Aufbau und die gleiche Arbeitsweise wie die Ausführungsform nach Fig. 2+3-In Fig. 5 und 6 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem das Absteil-Ventil durch einen Elektromagneten fernbedient werde kann. Der Ventilkörper 126 ist hier wiederum mit Hilfe eines

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'Vj.Gies "28 und einiger Schrauben I30 derar" ?.n der Druckleitung 20 befestig-% daß die die Dichtungsfolie ^;·-0 die Abzweigbohrung 20a umgibt, die mit der Axialbohrung 136ε einer Büchse 136 in Leitungsverbindung steht. Die Bohrung 136a wird durch einen Ventilkegel 138 geschossen gehalten, dessen Schaft am Umfang · mehrere Längsriller. 138a aufweist, um den Kraftstoff-Durchtritt in eine Querbohrun';¹ -"26a des Ventilkörpers 126 zu ermöglichen. Diese Querhelling i'.ri durch zwei Stopfbuchsen 140 und 142 dicht verschlossen, wobei, tti Teil 14-2 an der Innenseite ein hakenförmiger Vorsprung '"'ι 2a vorgesehen ist, fer als Widerlager für das ebenfalls hakenförmige Ende 144a eimra Steuerhebels 144 dient. Derselbe liegt am oberen Schaftendt des Vent:.lkegels auf uns sein Ende 144b spielt mit dem Ende 148a eine^ in senkrechter Richtung beweglichen Hubmagnet-Ke:?nes 148 eines Elektromagneten 150 zusammen, dessen elektrische Anschlüsse über Kabelstecker 150a hergestellt sind. Der Magnet 150 ist am Ventil- £orper 126 angeschraubt. In die QuerbeJirung 126a des Ventils 1i!6 mündet eine Gewindebohrung 126b ein, in welche eine Hohlschraube -.'''2 fjir_v einen,·.Rohranschluß-Nippel 154 einschraubbar

ist, an den die Rückst-römleitung 28 anschließbar ist.

In der Stellung nach Fig'. 5+6 schließt der Ventilkegel 138 die Abzweigleitung 2Oa,136a ab, sodaß der Kraftstoff -wie beim ersten Ausführungsbeispiel- zur Einspritzdüse 22 fließt. Sobald der Hubmagnet I50 erregt wird, z.B. durch Schließen eines vom

Bedienenden fernbetätigten Schalters, dann zieht -der erregte Magn^et I50 seinen Anker 148 nach oben an, sodaß das Ende 144b des Steuerhebels 144 frei wird zur Schwenkbewegung um den Haken 142a. Hierdurch wird eine durch den Kraftstoff bewerkstelligte Öffnungsbewegung des Ventilkegels 138 nach oben er- _

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möglicht und über seine Rillen 138a fließt nun der Kraftstoff in die Räume 126a,126b sowie zum Anschlußnippel 154. In der Abzweigleitung 28 wird der Kraftstoff zur Rückströmleitung 24 und zum Behälter 18 zurückgeführt. Die Abstellung der Maschine erfolgt auch hier in kürzester Zeitspanne nach dem ferngesteuerten Erregen des Magneten 150.

Man kann den Ventilkörper auch als Zwischenstück ausführen, an den die Druckleitung mittels Rohranschlüsse kuppelbar ist. Ein solches Beispiel zeigt Fig.7· Der Ventilkörper 226 ist mit dem Gehäuseteil 232 mittels nicht dargestellter Schrauben verbunden. An eine Querbohrung 232a des Gehäuses 232 sind die beiden gleichen Anschlüsse 234 und 236 an beiden Stirnseiten des Teiles 232 befestigt, an die das von der Einspritzpumpe 14 kommende und das zur Einspritzdüse 22 führende Teilstück der Druckleitung 20^l angeschlossen-werden. - ι

Es sei hier noch erwäht, daß man die erfindungsgemäße Abstell-Ventil-Anordnung z.B. auch unmittelbar in den Halter bzw. Körper der Einspritzdüse 22 einbauen könnte, um eine integrierte Düse-Ventil-Einheit zu erreichen. In besonderen Fällen wäre auch eine Integrierung in die Einspritzpumpe möglich. Schließlich wäre es auch noch möglich, den Zeitpunkt der Erregung des das Ventil steuerndaiElektromagneten mittels einer Schaltung variabel zu gestalten und so das öffnen der Abzweigleitung mittels des erfindungsgemäßen Ventils zu einem veränderlichen Zeitpunkt während der Kolben-Förderbewegung der Einspritzpumpe zu gestalten. Es würde sich dann eine Regelung der Einspritzmenge ergeben mit einer Einspritzpumpe, in welcher selbst keine Mengenregelung erfolgt, sondern ihr Kolben-Förderhub stets konstant bleibt.

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Das Leitungsschema einer solchen Anordnung ist in Fig.8 dargestellt. Hier wird eine Einspritzpumpe verwendet, die einen gleichbleibenden Kolbenhub (Förderhub) besitzt und somit stets eine konstante Kraftstoffmenge liefert in die Leitung 20. Es ist außerdem eine Steuereinrichtung mit einer beispielsweise elektronischen Schaltung 300 vorgesehen, in die als erster, veränderlicher Signalfaktor die jeweils gewünschte Kraftstoff-Einspritzmenge mittels eines vom Bedienenden betätigbaren Stellers 302 und einer ihm zugeordneten Skala 304 eingegeben wird. Als zweiter Signalfaktor wird in die Schaltung 300 die Winkellage der Maschinen-Kurbelwelle, d.h. die jeweilige Stellung des Pumpenkolbens während seines Hubes eingegeben. Hierzu dient beispielsweise ein am Ende 10b der Kurbelwelle angeordneter Abtaster 306, der über eine elektrische Leitung 308 mit Steuereinrichtung 300 verbunden ist, die selbst wiederum über eine Leitung 310 mit dem Elektromagneten des Absteil-Ventils 26 verbunden ist.Aus der Schaltung 3OO geht also ein integriertes Signal zu dem das Abstell-Ventil 26 beeinflussenden Elektromagneten, z.B.in. der Ausführungsform nach Fig.5+6. Sobald also das integrierte Signal den Elektromagneten erreicht, wird die Abzweigleitung 28 geöffnet und der von der Einspritzpumpe 314 geförderte Kraftstoff wird auf dem weiteren Wege des Kolben-Hubes nicht mehr zu der Einspritzdüse 22 geleitet, sondern innerhalb der Abzweigleitung 28 in den Vorratsbehälter 18 rückströmen. Wenn also das integrierte Signal aus der Steuereinrichtung 3OO beispielsweise kurz nach Bewegungsbeginn des Kolbens aus seiner UT-Stellung in die OT-Stellung eingeht,dann wird

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sehr bald die Abzweigleitung 28 geöffnet und eine nur geringe Einspritzmenge die Einspritzdüse 22 erreichen. Wenn dagegen das integrierte Signal erst gegen oder nach Ende vom Kolben-OI eingeht, dann wird die volle vom Kolben geförderte Kraftstoffmenge als Einspritzmenge zur Einspritzdüse 22 geliefert. Die Einspritzmenge bestimmt also bei der Ausführungsform nach Iig.8 das Öffnen des Abstell-Ventils 26 relativ zum Kolben-Förderhub und nicht die Einspritzpumpe 314- selbst. Die Ausführungsform nach Fig.8 steht also im Gegensatz zu der Bauart nach Fig.1, wo die Einspritzpumpe 14- mit einem Kolben mit schräger Steuerkante ausgerüstet ist, sodaJß in bekannter Weise durch Verdrehen des Kolbens und seiner Steuerkante relativ zu einer Überströmbohrung die Einspritzmenge in der Einspritzpumpe 14- selbst geregelt wird.

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Claims (9)

1. Motorenfabrik Hatz 26.07.1984

   GmbH & Co.KG H-83

   8399 Ruhstorf ANR 1 195 13'

   Patentansp r ü ehe:

   ί Kraftstoff-Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, die mit mindestens einer Einspritzdüse ausgerüstet ist, in deren Druckleitung der aus einem Vorratsbehälter kommende Kraftstoff durch eine Einspritzpumpe gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckleitung eine zum Vorratsbehälter führende Abzweig leitung vorgesehen ist, die durch ein Ventil geschlossen gehalten ist, das zum öffnen der Abzweigleitung mit Hilfe eines Stellglied verstellt wird.
2. 2. Einspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil als Kugelventil ausgebildet ist.
3. 3. Einspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil als Kegelventil ausgebildet ist.
4. 4. Einspritzsystem nach einem der Ansprüche, 1-3_? dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil mittels eines von Hand betätigbaren Stellers geöffnet wird. >
5. 5. Einspritzsystem nach einem der Ansprüche 1-3_? dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil mittels eines ferngesteuerten Stellgliedes geöffnet wird.
6. 6. Einspritzsystem nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied mittels eines Elektromagneten betätigt wird.
7. 7. Einspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzweigleitung eine im Druckleitungsrohr vorgesehene Querbohrung umfaßt, die in eine zum Ventil führende und in einem am Druckleitungsrohr festgeklemmten Ventilgehäuse liegende Verbindungsbohrung einmündet.

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8. 8. Einspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzweigleitung eine Bohrung in einem Ventilgehäuse umfaßt, das an geeigneter Stelle zwischen Einspritzpumpe und Einspritzdüse eingesetzt ist.
9. 9. Einspritzsystem nach Anspruch 1 mit einem elektromagnetisch betätigten Ventil-Stellglied, dadurch gekennzeichnet, daß als Einspritzpumpe eine Kolbenpumpe mit einem gleichbleibenden, eine konstante Fördermenge liefernden Förderhub verwendet wird, und daß eine elektronische Steuereinrichtung vorgesehen ist, die zwecks beliebiger Kraftstoff-Mengenregelung das Öffnen des zur Abzweigleitung führenden Ventils in veränderlicher Relation zum Förderhub des Pumpenkolbens steuert.

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