EP0947692B1 - Starthilfesystem für eine selbstzündende Brennkraftmaschine - Google Patents
Starthilfesystem für eine selbstzündende Brennkraftmaschine Download PDFInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02N19/00—Starting aids for combustion engines, not otherwise provided for
- F02N19/02—Aiding engine start by thermal means, e.g. using lighted wicks
- F02N19/04—Aiding engine start by thermal means, e.g. using lighted wicks by heating of fluids used in engines
- F02N19/06—Aiding engine start by thermal means, e.g. using lighted wicks by heating of fluids used in engines by heating of combustion-air by flame generating means, e.g. flame glow-plugs
Definitions
- the invention relates to a self-igniting internal combustion engine a crankcase in which a crankshaft is rotatably supported, to which at least one connecting rod carrying a piston is articulated, the piston being formed in one of a cylinder head a cylinder covered work space is movable and the work space fuel delivered by an injection pump via a Injection line and an injection valve as well as an intake air system Combustion air can be supplied, the intake air system Preheater, consisting of a flame glow plug with a assigned constant throttle and a metering device, the additional to the assigned constant throttle without fuel return turned on in the fuel supply line to the flame glow plug is.
- Such an internal combustion engine is known from EP 08 16 673 A1.
- a metering device is in the fuel supply line to the flame glow plug, which is designed as a solenoid valve.
- This solenoid valve is made by controlled an elaborate control unit in the form that the the amount of fuel to be supplied to the flame glow plug by a corresponding Clocking is set or dosed.
- This control is prone to failure on the one hand, and on the other hand is subject to the solenoid valve because of the constant opening and closing of one insignificant wear.
- the invention has for its object such a system further training, so that this system in all operating states the internal combustion engine works reliably.
- the metering device is a pressure regulating shut-off valve
- the shut-off valve is designed as an on / off solenoid valve
- the solenoid-operated Interacting valve body after its release with a valve body the self-regulating pressure regulating valve in the form that the valve body forms one with a fuel supply opening constriction interacting in the valve body which, in turn, has a constriction in the valve body with the valve body seat that has a fuel discharge opening to the fuel supply line, in Flow connection is established.
- This training puts the knowledge based on that for reliable operation of the preheater This one is related to time in the respective operating states constant amount of fuel must be supplied. However, this means that the fuel pressure must be constant.
- a valve body is in the valve body with a valve body seat surface against a compression spring a valve seat pressable and by a solenoid valve in this position is noticeable.
- This is a simple design with this Pressure regulating shut-off valve first a conventional shut-off valve created to turn off the preheater is needed.
- This solenoid valve is a simple on / off solenoid valve trained so that none of its functional scope big demands are made.
- the injection system is a High-pressure injection system, the rest with caseless single injection pump elements can be equipped. These single injection pump elements are directly in the crankcase Internal combustion engine used and with short injection lines connected to the injectors. Especially in such a system is the system pressure during the starting phase of the internal combustion engine, which is built up by a fuel feed pump, strong fluctuating, the pressure fluctuations being of the order of magnitude of approx. 5 bar (1 bar system pressure during the start phase and 6 bar System pressure during the normal operating phase).
- the high pressure injection system of a self-igniting internal combustion engine is according to the embodiment for a four-cylinder Engine designed.
- a fuel feed pump 1 sucks the fuel from a fuel tank 2 and promotes this a fuel filter 3 via a fuel supply line 4a four single injection pump elements 5, which are housed in the crankcase the internal combustion engine are used.
- the fuel supply line 4a is also in the crankcase integrated.
- the single injection pump elements 5 are via short injection lines 6 connected to injectors 7, which in the Cylinder head (part) assigned to each cylinder or work area the internal combustion engine are used and that of the single injection pump elements 5 delivered fuel into the work area inject.
- Each of the injection valves 7 has a leakage oil line 8 connected, which open into a common manifold 9.
- This manifold 9 in turn opens into the fuel tank 2. Furthermore, an overflow line opens into the collecting line 9 10, the continuation of the fuel supply line 4a behind represents the last single injection pump 5 and in the overflow line a throttle 11 and, in parallel, an overflow valve 12 are switched on.
- the throttle 11 ensures that the fuel supply line 4a always from a small amount of fuel is flowed through, so that, for example, a uniform temperature prevails in the entire fuel supply line 4a.
- the throttle 11 ensures a counter-pressure fuel system at the start of the internal combustion engine. This is an improved one Suction of the fuel pump 1 allows. conditioned the high-pressure injection system prevails in the fuel supply line 4a is a fuel pressure that depends on the operating state the internal combustion engine in the range from approx. 1 bar to approx. 6 bar fluctuates.
- the flame glow plug 14 is on the air inlet side in the Intake air system of the internal combustion engine is used and serves in particular when the engine is cold started as a preheating device for the combustion air to be supplied to the combustion chambers. Doing so the preheating device until a predeterminable operating temperature is reached the internal combustion engine operated.
- the Flame glow plug 14 consists essentially of one Glow plug in a mixing chamber for mixing fuel and air is used. The fuel is transferred to this mixing chamber a constant choke integrated into the flame glow plug 14 from the Fuel supply line 4b is supplied while the air is the intake air system is removed.
- the pressure regulating shut-off valve 13 has the following according to FIG. 2 Structure on:
- a valve body 15 has a cylindrical recess in which a valve body 16 is movably inserted.
- the Valve body 16 has a valve body seat surface 17, which by a Compression spring 18 which engages the valve body 16 against a valve seat 19 is pressed.
- the fuel flow is from a fuel supply opening 20 to a fuel discharge opening 21, which in the Fuel supply line 4b are turned on, interrupted.
- On the valve body 16 does not engage via an actuating element 22 shown solenoid valve, which the valve body 16 in the illustrated Determines position or releases.
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Description
Die Erfindung betrifft eine selbstzündende Brennkraftmaschine mit
einem Kurbelgehäuse, in dem eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist,
an der zumindest ein einen Kolben tragendes Pleuel angelenkt ist,
wobei der Kolben in einem von einem Zylinderkopf unter Bildung
eines Arbeitsraums abgedeckten Zylinder bewegbar ist und dem Arbeitsraum
von einer Einspritzpumpe geförderter Kraftstoff über eine
Einspritzleitung und ein Einspritzventil sowie über ein Ansaugluftsystem
Brennluft zuführbar sind, wobei das Ansaugluftsystem eine
Vorwärmeinrichtung, bestehend aus einer Flammglühkerze mit einer
zugeordneten Konstantdrossel und einer Dosiereinrichtung, die zusätzlich
zu der zugeordneten Konstantdrossel kraftstoffrückleitungslos
in die Kraftstoffversorgungsleitung zu der Flammglühkerze eingeschaltet
ist, aufweist.
Eine derartige Brennkraftmaschine ist aus der EP 08 16 673 A1 bekannt.
Bei dieser Brennkraftmaschine ist eine Dosiereinrichtung in
der Kraftstoffversorgungsleitung zu der Flammglühkerze eingesetzt,
die als Magnetventil ausgebildet ist. Dieses Magnetventil wird von
einem aufwendigen Steuergerät in der Form angesteuert, dass die
der Flammglühkerze zuzuführende Kraftstoffmenge durch eine entsprechende
Taktung eingestellt bzw. dosiert wird. Diese Steuerung
ist einerseits störanfällig, andererseits unterliegt das Magnetventil
durch das dauernde vollständige Öffnen und Schließen einem nicht
unerheblichen Verschleiß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges System
weiterzubilden, so dass dieses System bei allen Betriebszuständen
der Brennkraftmaschine zuverlässig arbeitet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Dosiereinrichtung
ein Druckregulier-Absperrventil ist, wobei das Absperrventil
als Ein-/Aus-Magnetventil ausgebildet ist, dessen magnetbetätigter
Ventilkörper nach dessen Freigabe zusammenwirkend
mit einem Ventilgrundkörper das selbstregulierende Druckregulierventil
in der Form bildet, dass der Ventilkörper eine mit einer Kraftstoffzuführöffnung
in dem Ventilgrundkörper zusammenwirkende Einschnürung
aufweist, die ihrerseits über eine Gegeneinschnürung in
dem Ventilgrundkörper mit der Ventilkörpersitzfläche, die eine Kraftstoffabgabeöffnung
zu der Kraftstoffversorgungsleitung beherrscht, in
Strömungsverbindung steht. Dieser Ausbildung legt die Erkenntnis
zugrunde, dass für einen zuverlässigen Betrieb der Vorwärmeinrichtung
dieser bei den jeweiligen Betriebszuständen eine zeitlich bezogen
möglichst konstante Kraftstoffmenge zugeführt werden muss.
Das heißt aber, dass der Kraftstoffdruck konstant sein muss. Insbesondere
beim Startvorgang einer Brennkraftmaschine ist aber der
Systemdruck in dem Kraftstoffsystem zu der Einspritzeinrichtung, von
dem bekanntermaßen der Kraftstoff für die Vorwärmeinrichtung entnommen
wird, abweichend von dem späteren Betriebsdruck. Durch
das Druckregulier-Absperrventil und die Konstantdrossel wird der
Kraftstoffdruck vor der Flammglühkerze auf einen angenähert konstanten
Wert gehalten, so dass ein sicherer und störungsfreier Betrieb
der Brennkraftmaschine sichergestellt ist. Dies wirkt sich positiv
für den gesamten Betrieb einschließlich der Abgasemissionen der
Brennkraftmaschine aus. Dabei ist von besonderem Vorteil, dass die
erfindungsgemäße Ausgestaltung kraftstoffrückleitungslos ausgestaltet
ist und somit die Verlegung von Leitungen in diesem Bereich
der Brennkraftmaschine auf das technisch mögliche Minimum beschränkt
ist. Dies hat weitere Vorteile bezüglich des Montageaufwands,
der Betriebssicherheit und auch des äußeren Erscheinungsbildes
der Brennkraftmaschine. Weiterhin ist durch die angegebene
konstruktive Ausgestaltung in Verbindung mit der Konstantdrossel
die selbstregulierende Kraftstoffdruckeinstellung ermöglicht, indem
nach dem Start des Systems durch Freigabe des Ventilkörpers zunächst
aufgrund des Kraftstoffdrucks in der Kraftstoffzuführöffnung
der Ventilkörper von dem Ventilsitz abhebt. Somit fließt der Kraftstoff
zur Flammglühkerze. Beim weiteren Hochlauf der Brennkraftmaschine
steigt der Kraftstoffdruck, bis der Ventilkörper mit einer Steuerkante
den Kraftstofffluss unterbricht. Der Druck vor der Flammglühkerze
wird nun über die Konstantdrossel abgebaut, bis das
Druckregulier-Absperrventil wieder öffnet. Folglich wird Kraftstoff
nachgefördert, so dass der Druck vor der Flammglühkerze wieder ansteigt,
bis die Steuerkante die Nachförderung erneut unterbricht. Dadurch
wird aber der Kraftstoffdruck hinter der Konstantdrossel auf einem
konstanten Niveau gehalten.
In Weiterbildung der Erfindung ist in dem Ventilgrundkörper ein Ventilkörper
mit einer Ventilkörpersitzfläche von einer Druckfeder gegen
einen Ventilsitz pressbar und von einem Magnetventil in dieser Stellung
feststellbar ist. Dadurch ist in einfacher Ausgestaltung mit diesem
Druckregulier-Absperrventil zunächst ein konventionelles Absperrventil
geschaffen, das zum Abstellen der Vorwärmeinrichtung
benötigt wird. Dabei ist dieses Magnetventil als einfaches Ein-/Aus-Magnetventil
ausgebildet, so dass an dessen Funktionsumfang keine
großen Anforderungen gestellt sind.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Einspritzsystem ein
Hochdruck-Einspritzsystem, das im übrigen mit gehäuselosen Einzeleinspritzpumpenelementen
ausgestattet sein kann. Diese Einzeleinspritzpumpenelemente
sind direkt in das Kurbelgehäuse der
Brennkraftmaschine eingesetzt und über kurze Einspritzleitungen mit
den Einspritzventilen verbunden. Gerade in einem derartigen System
ist während der Startphase der Brennkraftmaschine der Systemdruck,
der von einer Kraftstoffförderpumpe aufgebaut wird, stark
schwankend, wobei die Druckschwankungen in der Größenordnung
von ca. 5 bar (1 bar Systemdruck während der Startphase und 6 bar
Systemdruck während der normalen Betriebsphase) liegen können.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung
zu entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes
Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.
Es zeigen:
- Fig. 1:
- ein Gesamtschaltschema des Kraftstoffversorgungssystems für die Einspritzvorrichtung und die Vorwärmeinrichtung und
- Fig. 2:
- einen Schnitt durch das Druckregulier-Absperrventil.
Das Hochdruck-Einspritzsystem einer selbstzündenden Brennkraftmaschine
ist gemäß dem Ausführungsbeispiel für eine vierzylindrige
Brennkraftmaschine ausgelegt. Eine Kraftstofförderpumpe 1 saugt
den Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 2 an und fördert diesen durch
einen Kraftstoffilter 3 über eine Kraftstoffversorgungsleitung 4a zu
vier Einzeleinspritzpumpenelementen 5, die gehäuselos in das Kurbelgehäuse
der Brennkraftmaschine eingesetzt sind. Die Kraftstoffversorgungsleitung
4a ist im übrigen ebenfalls in das Kurbelgehäuse
integriert. Die Einzeleinspritzpumpenelemente 5 sind über kurze Einspritzleitungen
6 mit Einspritzventilen 7 verbunden, die in dem dem
jeweiligen Zylinder bzw. Arbeitsraum zugeordneten Zylinderkopf-(teil)
der Brennkraftmaschine eingesetzt sind und die den von den Einzeleinspritzpumpenelementen
5 geförderten Kraftstoff in den Arbeitsraum
einspritzen. Jedes der Einspritzventile 7 ist mit einer Leckölleitung
8 verbunden, die in eine gemeinsame Sammelleitung 9 einmünden.
Diese Sammelleitung 9 mündet wiederum in den Kraftstofftank
2. Weiterhin mündet in die Sammelleitung 9 eine Überströmleitung
10, die die Weiterführung der Kraftstoffversorgungsleitung 4a hinter
der letzten Einzeleinspritzpumpe 5 darstellt und wobei in die Überströmleitung
eine Drossel 11 sowie parallel dazu ein Überströmventil
12 eingeschaltet sind. Die Drossel 11 gewährleistet, daß die Kraftstoffversorgungsleitung
4a immer von einer kleinen Kraftstoffmenge
durchströmt wird, so daß beispielsweise eine gleichmäßige Temperatur
in der gesamten Kraftstoffversorgungsleitung 4a herrscht. Insbesondere
sorgt die Drossel 11 für ein gegendruckloses Kraftstoffsystem
beim Start der Brennkraftmaschine. Dadurch ist ein verbessertes
Ansaugen der Kraftstofförderpumpe 1 ermöglicht. Bedingt
durch das Hochdruck-Einspritzsystem herrscht in der Kraftstoffversorgungsleitung
4a ein Kraftstoffdruck, der je nach Betriebszustand
der Brennkraftmaschine im Bereich von ca. 1 bar bis ca. 6 bar
schwankt.
Von der Kraftstoffversorgungsleitung 4a zweigt hinter dem Kraftstoffilter
3 die Kraftstoffversorgungsleitung 4b ab, wobei diese über
ein Druckregulier-Absperrventil 13 mit einer Flammglühkerze 14 verbunden
ist. Die Flammglühkerze 14 ist auf der Lufteintrittsseite in das
Ansaugluftsystem der Brennkraftmaschine eingesetzt und dient insbesondere
beim Kaltstart der Brennkraftmaschine als Vorwärmeinrichtung
für die den Brennräumen zuzuführende Brennluft. Dabei wird
die Vorwärmeinrichtung bis zum Erreichen einer vorgebbaren Betriebstemperatur
der Brennkraftmaschine betrieben. Die
Flammglühkerze 14 besteht im übrigen im wesentlichen aus einem
Glühstift, der in einer Mischkammer zur Vermischung von Kraftstoff
und Luft eingesetzt ist. Der Kraftstoff wird dieser Mischkammer über
eine in die Flammglühkerze 14 integrierte Konstantdrossel von der
Kraftstoffversorgungsleitung 4b zugeführt, während die Luft dem Ansaugluftsystem
entnommen wird.
Das Druckregulier-Absperrventil 13 weist gemäß Fig. 2 folgenden
Aufbau auf: Ein Ventilgrundkörper 15 weist eine zylindrische Ausnehmung
auf, in die ein Ventilkörper 16 bewegbar eingesetzt ist. Der
Ventilkörper 16 weist eine Ventilkörpersitzfläche 17 auf, die von einer
Druckfeder 18, die an den Ventilkörper 16 angreift, gegen einen Ventilsitz
19 gedrückt wird. Dadurch ist der Kraftstofffluß von einer Kraftstoffzuführöffnung
20 zu einer Kraftstoffabgabeöffnung 21, die in die
Kraftstoffversorgungsleitung 4b eingeschaltet sind, unterbrochen. An
den Ventilkörper 16 greift über ein Betätigungselement 22 ein nicht
dargestelltes Magnetventil an, das den Ventilkörper 16 in der dargestellten
Position feststellt oder aber freigibt. Ist der Ventilkörper 16
freigegeben, kann er gegen die Druckfeder 18 von dem Ventilsitz 19
abheben und den Kraftstofffluß von der Kraftstoffzuführöffnung 20 zu
der Kraftstoffabgabeöffnung 21 freigeben. Dies geschieht in der Art,
daß der Kraftstoff von der Kraftstoffzuführöffnung 20 über eine Einschnürung
23 in dem Ventilkörper 16 zu einer Gegeneinschnürung 24
in dem Ventilgrundkörper 15 geleitet wird. Der so geführte Kraftstoff
übt eine Kraft auf den Ringbereich 25 der Ventilkörpersitzfläche 17
aus, so daß diese von dem Ventilsitz 19 abhebt. Wenn der Ventilkörper
16 von dem Ventilsitz 19 genügend weit abgehoben hat, beendet
eine Steuerkante 26 zusammenwirkend mit einer Steuerkante 26a an
dem Ventilgrundkörper 15 den weiteren Kraftstofffluß zu der Kraftstoffabgabeöffnung
21. Zusammen mit der Konstantdrossel in der
Flammglühkerze 14 ist dieses System so abgestimmt, daß dadurch
ein konstanter Druck beispielsweise von 0,8 bar eingestellt wird,
unter dem Kraftstoff der Mischkammer der Flammglühkerze zugeführt
wird.
Claims (3)
- Selbstzündende Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist, an der zumindest ein einen Kolben tragendes Pleuel angelenkt ist, wobei der Kolben in einem von einem Zylinderkopf unter Bildung eines Arbeitsraums abgedeckten Zylinder bewegbar ist und dem Arbeitsraum von einer Einspritzpumpe (5) geförderter Kraftstoff über eine Einspritzleitung (6) und ein Einspritzventil (7) sowie über ein Ansaugluftsystem Brennluft zuführbar sind, wobei das Ansaugluftsystem eine Vorwärmeinrichtung, bestehend aus einer Flammglühkerze (14) mit einer zugeordneten Konstantdrossel und einer Dosiereinrichtung, die zusätzlich zu der zugeordneten Konstantdrossel kraftstoffrückleitungslos in die Kraftstoffversorgungsleitung (4b) zu der Flammglühkerze (14) eingeschaltet ist, aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinrichtung ein Druckregulier-Absperrventil (13) ist, wobei das Absperrventil als Ein-/Aus-Magnetventil ausgebildet ist, dessen magnetbetätigter Ventilkörper (16) nach dessen Freigabe zusammenwirkend mit einem Ventilgrundkörper (15) das selbstregulierende Druckregulierventil in der Form bildet, dass der Ventilkörper (16) eine mit einer Kraftstoffzuführöffnung (20) in dem Ventilgrundkörper (15) zusammenwirkende Einschnürung (23) aufweist, die ihrerseits über eine Gegeneinschnürung (24) in dem Ventilgrundkörper (15) mit der Ventilkörpersitzfläche (17), die eine Kraftstoffabgabeöffnung (21) zu der Kraftstoffversorgungsleitung (4b) beherrscht, in Strömungsverbindung steht. - Selbstzündende Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ventilgrundkörper (15) ein Ventilkörper (16) mit einer Ventilkörpersitzfläche (17) von einer Druckfeder (18) gegen einen Ventilsitz (19) pressbar ist und von einem Magnetventil in dieser Stellung feststellbar ist. - Selbstzündende Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzsystem ein Hochdruck-Einspritzsystem ist.
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