DE60003752T2

DE60003752T2 - Pulsationsdämpfer mit integriertem Wärmestau-Druckregelventil

Info

Publication number: DE60003752T2
Application number: DE60003752T
Authority: DE
Inventors: Jason T. Kilgore
Original assignee: Siemens VDO Automotive Corp
Current assignee: Continental Automotive Systems Inc
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 2000-03-23
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2020-03-24
Also published as: US6155235A; EP1052396B1; DE60003752D1; EP1052396A2; EP1052396A3

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffanlage zur Versorgung eines Kraftfahrzeugmotors mit Kraftstoff unter einem geregelten Druck und betrifft insbesondere ein integriertes Druckstoßdämpfer- und Heißabstelldruck-Steuerventil zur Aufnahme von Kraftstoffdruckstößen unter normalen Betriebsbedingungen des Motors und zum Schließen des Ventils unter den Bedingungen eines Abstellens im heißen Zustand, um ein schnelles Wiederanlassen des Motors zu ermöglichen.
HINTERGRUND
Bei herkömmlichen rückflussfreien Kraftstoffanlagen für Kraftfahrzeugmotoren ist normalerweise ein Kraftstoffdruckregler in den Kraftstofftank eingebaut. Häufig ist in der an die Kraftstoff Verteilerleitung angrenzenden Kraftstoffleitung eine Druckstoßdämpfungs-Vorrichtung angeordnet. Bei einer Anlage dieses Typs können jedoch Probleme beim Warmstart und Wiederanlassen auftreten, die auf eine Dampfblasenbildung zurückzuführen sind. Wenn nämlich der Motor abgestellt wird und die Temperaturen in der Kraftstoff Verteilerleitung hoch sind, wird der Kraftstoffdruck in der Kraftstoff-Verteilerleitung durch den Regler im Kraftstofftank gehalten. Diese Aufrechterhaltung des Druckes soll bei einem ausreichend hohen Wert des Druckes erfolgen, so dass der Kraftstoff in der Kraftstoff Verteilerleitung nicht verdampft und ein umgehender Warmstart des Motors möglich ist. Falls jedoch nicht ein ausreichend hoher Druck aufrechterhalten wird, treten Probleme beim Wiederanlassen oder Dampfblasenstörungen auf.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
In US 5673670 werden eine Kraftstoffanlage und ein Verfahren offenbart, wie sie im Kennzeichenteil der unabhängigen Ansprüche dargelegt sind und welche die oben erwähnten Nachteile aufweisen.
Erfindungsgemäß werden eine Kraftstoffanlage und ein Verfahren, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen dargelegt sind, bereitgestellt. Ein herkömmlicher Kraftstoffregler ist normalerweise in einem Kraftstofftank angeordnet und führt einer Kraftstoff Verteilerleitung Kraftstoff unter einem geregelten Druck zu. Der Kraftstoff wird jedoch über ein im Normalzustand offenes integriertes Druckstoßdämpfer- und Heißabstelldruck-Steuerventil zugeführt. Das Steuerventil umfasst eine Membran, welche auf Druckstöße im Kraftstoff, z. B. infolge des Öffnens und Schließens der Kraftstoffeinspritzdüsen in der Kraftstoff-Verteilerleitung, reagiert, um die Druckstöße in der Kraftstoffanlage zu absorbieren oder zu dämpfen. Das Steuerventil dient unter normalen Betriebsbedingungen zu keinem anderen Zweck als dem eines Druckstoßdämpfers. Wenn jedoch der Motor abgestellt wird und eine Heißabstell-Bedingung eintritt, wird das Ventil automatisch geschlossen, um einen hohen Druck in der Kraftstoff-Verteilerleitung aufrechtzuerhalten. Die Kraftstoff Verteilerleitung wird dadurch vom Druckausgleich in der Kraftstoffanlage isoliert, so dass der höhere Druck aufrechterhalten und eine Verdampfung von Kraftstoff verhindert wird. Das heißt, das Steuerventil wird geschlossen, um den Druck in der Verteilerleitung auf einem vorgegebenen Wert zu halten, der höher ist als der des normalen Betriebsdruckes. Dadurch steht, wenn der Motor wieder angelassen wird, in der Kraftstoff Verteilerleitung unter hohem Druck stehender Kraftstoff in flüssiger Form für die Zuführung zu den Kraftstoffeinspritzdüsen zur Verfügung. Demzufolge kann das vorliegende integrierte Steuerventil zur Stoßdämpfung und Steuerung des Heißabstelldruckes die vorhandenen Druckstoßdämpfer in den meisten Kraftstoffanlagen ersetzen, ohne dass eine Nacheichung des Motors oder Veränderungen an den herkömmlichen Kraftstoffpumpen und Druckreglern erforderlich sind. Die entsprechende Anlage ermöglicht jedoch schnelle Warmstarts und Wiederanlassvorgänge ohne Dampfblasenstörungen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Kraftstoffanlage für einen Motor bereitgestellt, welche eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzdüsen, eine Kraftstoff Verteilerleitung für die Zuführung von Kraftstoff zu den besagten Einspritzdüsen, einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe zum Pumpen von Kraftstoff aus dem Kraftstofftank zur Kraftstoff-Verteilerleitung, einen Druckregler für die Zuführung von Kraftstoff unter einem geregelten Druck zur Kraftstoff-Verteilerleitung und ein im Normalzustand offenes integriertes Druckstoßdämpfer- und Heißabstelldruck-Steuerventil zwischen dem Druckregler und der Kraftstoff Verteilerleitung umfasst, wobei das Ventil eine mittels einer Feder vorbelastete Membran aufweist, welche bewirkt, dass Kraftstoffdruckstöße in der Kraftstoffanlage gedämpft werden und das Steuerventil in Reaktion auf einen Druckanstieg in der Kraftstoff-Verteilerleitung auf einen Wert über dem geregelten Druck geschlossen wird.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betrieb einer Kraftstoffanlage für einen Motor bereitgestellt, wobei die Kraftstoffanlage einen Kraftstofftank, eine mit einer Vielzahl von Kraftstoffeinspritzdüsen kommunizierende Kraftstoff Verteilerleitung, eine Kraftstoffpumpe und einen Druckregler umfasst, welches die Schritte des Pumpens von Kraftstoff aus dem Kraftstofftank zur Kraftstoff Verteilerleitung, der Regelung des Druckes des zur Kraftstoff Verteilerleitung gepumpten Kraftstoffs, der Bereitstellung eines integrierten Druckstoßdämpfer- und Heißabstelldruck-Steuerventils zwischen dem Druckregler und der Kraftstoff Verteilerleitung, des Dämpfens von Kraftstoffdruckstößen in der Kraftstoffanlage mit Hilfe des integrierten Druckstoßdämpfer- und Heißabstelldruck-Steuerventils und des Schließens des Steuerventils in Reaktion auf einen Druckanstieg in der Kraftstoff Verteilerleitung umfasst.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung einer Kraftstoffanlage, welche einen Druckstoßdämpfer mit integriertem Heißabstelldruckbegrenzungs-Steuerventil enthält; und
2 ist eine vergrößerte Teil-Querschnittzeichnung mit im Schnitt dargestellten Teilen eines Druckstoßdämpfers mit integriertem Heißabstelldruckbegrenzungs-Steuerventil, der in der Kraftstoffanlage von 1 angebracht ist.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Es wird auf 1 Bezug genommen; in ihr ist eine Kraftstoffanlage für einen Kraftfahrzeugmotor dargestellt, die allgemein mit 10 bezeichnet ist und einen Kraftstofftank 12 umfasst, der eine Kraftstoffpumpe 14 und einen Druckregler 16 im Inneren des Kraftstofftanks zur Regelung des Druckes des von der Pumpe 14 über den Regler 16 geförderten Kraftstoffes auf einen vorgegebenen Wert des Druckes zwecks Zuführung zur Kraftstoff-Verteilerleitung 18 enthält. Wie abgebildet, kommuniziert eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzdüsen 20 mit der Kraftstoff-Verteilerleitung. Dadurch wird der Kraftstoff Verteilerleitung Kraftstoff unter einem geregelten Druck zugeführt, zwecks Einspritzung in den Motor mit Hilfe der Einspritzdüsen.
In der Kraftstoffleitung 22 ist zwischen dem Druckregler 16 und der Kraftstoff Verteilerleitung 18 ein integriertes Druckstoßdämpfer- und Heißabstelldruck-Steuerventil vorgesehen, das allgemein mit C.V. bezeichnet ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform, die in 2 dargestellt ist, umfasst das Steuerventil einen oberen, im Allgemeinen die Form einer umgekehrten Schale aufweisenden Gehäuseteil 24, der mit einem Kraftstoffeinlass 26 zum Anschluss an eine Kraftstoffleitung 22 versehen ist, und einen unteren, im Allgemeinen schalenförmigen Gehäuseteil 28, der eine Vielzahl von Öffnungen 30 aufweist, die entlang des Umfangs in bestimmten Abständen voneinander angeordnet sind und dazu bestimmt sind, Kraftstoff vom Einlass durch das Ventil hindurch in die Kraftstoff Verteilerleitung 18 einzuspeisen. Der obere und der untere Gehäuseteil sind aneinandergefügt, wobei eine Membran 32 zwischen ihnen angeordnet ist. Das Ventil ist in einer Montageschale 34 angebracht, die auf der Kraftstoff Verteilerleitung 18 ausgebildet ist.
Die Membran 32 ist mit einer zentralen Öffnung 36 versehen, welche einen Abschnitt eines Ventilteils 38 aufnimmt. Ein ringförmiges Teil 39 befindet sich auf der entgegengesetzten Seite der Membran 32 wie ein Ansatz am Ventilteil 38, in dem die Membran am Ventilteil 38 festgeklemmt ist. Das Ventilteil 38 enthält eine zentrale Öffnung 40. Der untere schalenförmige Teil 28 hält ein Widerlager 41 des Ventils fest, welches eine Stütze 42 aufweist, die durch die Öffnung 40 des Ventilteils 38 ragt. Das Ventilwiderlager 41 enthält einen Durchflusskanal, der mit der Öffnung 40 und den Öffnungen 30 im Gehäuse 28 kommuniziert. Das Ventilteil 38 enthält eine Hülse 44, welche von der Membran 32 weg vorsteht und ein Ventilelement 46 umgibt, zum Beispiel einen Kugelhahn. Das Ventilelement 46 kann zu einem Ventilsitz 48 hin und von diesem weg bewegt werden, welcher am Ventilteil 38 im Bereich der Öffnung 40 ausgebildet ist. Das Ventilelement 46 ist mittels einer Feder 50, deren einander gegenüberliegende Enden sich auf das Ventilelement 46 bzw. auf das Unterteil eines Gehäuses 52 stützen, in Richtung einer Position "Ventil geschlossen" vorbelastet. Das Gehäuse 52 ist in dem oberen schalenförmigen Gehäuseteil 24 befestigt und enthält einen Durchflusskanal 53, damit Kraftstoff innerhalb des Gehäuses 52 und im Bereich des Ventilelements 46 durchströmen kann.
Im Betrieb wird der Kraftstoff über den Einlass 26 unter einem geregelten Druck dem Steuerventil zugeführt. Der Kraftstoffdruck auf den einander gegenüberliegenden Seiten der Membran 32 hält die Membran in einer Gleichgewichtsposition, wobei das Teil 38 normalerweise einen gewissen Abstand vom Widerlager 41 hat und wobei die Stütze 42 das Ventilelement 46 in einem Abstand vom Sitz 48 hält. Druckstöße werden durch eine in Reaktion auf sie erfolgende Bewegung der Membran gedämpft, wobei die Stütze 42 unter allen normalen Betriebsbedingungen des Motors das Element 46 vom Sitz 48 fernhält und demzufolge das Ventil in einem normalerweise geöffneten Zustand hält. Insbesondere bewegt bei einem Kraftstoffdruck auf der Auslassseite der Membran 32, der niedriger als normal ist, die Membran 32 das Teil 38 zum Ventilwiderlager 41 hin. Dadurch, dass das Ventilteil 38 zum Widerlager 41 hin gedrückt wird, schiebt die Stütze 42 das Ventilelement 46 weiter weg vom Sitz 48 und bewirkt damit, dass das Ventil weiter geöffnet wird. Bei einem Kraftstoffdruck auf der Auslassseite der Membran 32, der höher als normal ist, bewegt die Membran 32 das Teil 38 vom Widerlager 41 weg und verkleinert damit die Ventilöffnung zwischen dem Ventilelement 46 und dem Ventilsitz 48. Die Bewegung der Membran 32 dämpft somit Druckstöße und hält gleichzeitig das Ventil unter normalen Betriebsbedingungen des Motors normalerweise geöffnet.
Wenn der Motor abgestellt wird und sich eine Heißabstell-Bedingung in der Kraftstoff Verteilerleitung entwickelt, bewirkt der entstandene höhere Druck in der Kraftstoff Verteilerleitung, dass die Membran 32 vom Widerlager 41 weggedrückt wird, was dazu führt, dass der Ventilsitz 48 an der Kugel 46 anliegt und dadurch die Ventilöffnung schließt. Demzufolge verbleibt, wenn sich das Steuerventil schließt, unter einem höheren Druck stehender Kraftstoff in der Kraftstoff-Verteilerleitung, was einen Warmstart oder ein Wiederanlassen ermöglicht. Bei einem Druckabfall in der Kraftstoff Verteilerleitung nach dem Anlassen wird die Membran 32 zum Widerlager 41 hin gedrückt, wodurch die Stütze 42 mit dem Kugelventil 46 in Kontakt kommt, so dass sich das Ventil öffnet, wodurch das integrierte Ventil erneut als Stoßdämpfer während des Normalen Betriebs des Motors dient.

Claims

Kraftstoffanlage (10) für einen Motor, welche umfasst: eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzdüsen (20); eine Kraftstoff Verteilerleitung (18) für die Zuführung von Kraftstoff zu den besagten Einspritzdüsen; einen Kraftstofftank (12); eine Kraftstoffpumpe (14) zum Pumpen von Kraftstoff aus dem Kraftstofftank (12) zur Kraftstoff Verteilerleitung (18); einen Druckregler (16) für die Zuführung von Kraftstoff unter einem geregelten Druck zu der besagten Kraftstoff Verteilerleitung (18); und ein im Normalzustand offenes integriertes Druckstoßdämpfer- und Heißabstelldruck-Steuerventil (c.v.) zwischen dem besagten Druckregler (16) und der besagten Kraftstoff Verteilerleitung (18), wobei das besagte Ventil eine mittels einer Feder vorbelastete Membran (32) aufweist, welche bewirkt, dass Kraftstoffdruckstöße in der besagten Kraftstoffanlage (10) gedämpft werden und das Steuerventil (c.v.) in Reaktion auf einen Druckanstieg in der besagten Kraftstoff Verteilerleitung (18) auf einen Wert über dem besagten geregelten Druck geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Steuerventil (c.v.) eine Membran, die ein eine Öffnung (36) aufweisendes Ventilteil trägt, ein Ventilelement, eine Feder (50) zur Vorbelastung des besagten Ventilelements (46) zu dem besagten Ventilteil (38) hin zum Schließen der besagten Öffnung und eine Stütze (42) zur Herstellung des Kontakts mit dem besagten Ventilelement (46), um das besagte Ventil während des Betriebs des Motors geöffnet zu halten, umfasst, wodurch dem Ventilelement (46) ermöglicht wird, in Reaktion auf einen Druck in der Kraftstoff Verteilerleitung (18), welcher höher als der geregelte Druck ist, und auf die Bewegung der besagten Membran von der besagten Stütze (42) weg die Ventilöffnung (36) zu schließen.
Kraftstoffanlage nach Anspruch 1, wobei das besagte Ventilteil einen die besagte Öffnung umgebenden Ventilsitz (48) und ein Gehäuse (24) für die besagte Feder, welches der besagten Feder (50) ermöglicht, das besagte Ventilelement (46) zu dem besagten Sitz (48) hin vorzubelasten, umfasst, wobei die besagte Membran und das besagte von ihr getragene Ventilteil in Reaktion auf einen Druck in der Kraftstoff-Verteilerleitung (18), welcher höher als der geregelte Druck ist, von dem besagten Widerlagerelement (41) weg bewegt werden können und dadurch dem besagten Ventilelement (46) ermöglichen, an dem besagten Ventilsitz (48) zur Anlage zu kommen und damit die besagte Ventilöffnung zu schließen.
Verfahren zum Betrieb einer Kraftstoffanlage (10) für einen Motor, wobei die Kraftstoffanlage einen Kraftstofftank (12), eine mit einer Vielzahl von Kraftstoffeinspritzdüsen (20) kommunizierende Kraftstoff Verteilerleitung (18), eine Kraftstoffpumpe (14) und einen Druckregler (16) umfasst, welches die folgenden Schritte umfasst: Pumpen von Kraftstoff aus dem besagten Kraftstofftank (12) zu der besagten Kraftstoff Verteilerleitung (18); Regelung des Druckes des zu der besagten Kraftstoff Verteilerleitung (18) gepumpten Kraftstoffs; Bereitstellung eines integrierten Druckstoßdämpfer- und Heißabstelldruck-Steuerventils (C.V.) zwischen dem besagten Druckregler (16) und der besagten Kraftstoff Verteilerleitung (18); Dämpfen von Kraftstoffdruckstößen in der besagten Kraftstoffanlage mit Hilfe des besagten integrierten Druckstoßdämpfer- und Heißabstelldruck-Steuerventils (C.V.); und Schließen des besagten Steuerventils in Reaktion auf einen Druckanstieg in der besagten Kraftstoff Verteilerleitung (18); Offenhalten des besagten integrierten Druckstoßdämpfer- und Heißabstelldruck-Steuerventils während des Betriebs des Motors, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte integrierte Druckstoßdämpfer- und Heißabstelldruck-Steuerventil (C.V.) eine Membran (32) umfasst, welche das besagte Ventil in eine erste und eine zweite Kammer aufteilt, wobei diese Kammern mit der besagten Kraftstoff Verteilerleitung (18) bzw. mit der besagten Kraftstoffpumpe (14) kommunizieren, und dass das Verfahren den Schritt der Bewegung eines von der besagten Membran (32) getragenen Ventilteils in Reaktion auf einen Druckanstieg in der besagten Kraftstoff-Verteilerleitung nach dem Abstellen des Motors zu der besagten zweiten Kammer hin umfasst, so dass des besagte Ventil geschlossen wird und dadurch die besagten Kammern voneinander isoliert werden.