EP1239221A2 - Brennstoffzuführeinrichtung für ein mobiles Heizgerät - Google Patents

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EP1239221A2
EP1239221A2 EP02004609A EP02004609A EP1239221A2 EP 1239221 A2 EP1239221 A2 EP 1239221A2 EP 02004609 A EP02004609 A EP 02004609A EP 02004609 A EP02004609 A EP 02004609A EP 1239221 A2 EP1239221 A2 EP 1239221A2
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EP
European Patent Office
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fuel
piston
fuel supply
supply device
chamber
Prior art date
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EP02004609A
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English (en)
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EP1239221B1 (de
EP1239221A3 (de
EP1239221B8 (de
Inventor
Andreas Huber
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Webasto SE
Original Assignee
Webasto Thermosysteme GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Webasto Thermosysteme GmbH filed Critical Webasto Thermosysteme GmbH
Publication of EP1239221A2 publication Critical patent/EP1239221A2/de
Publication of EP1239221A3 publication Critical patent/EP1239221A3/de
Publication of EP1239221B1 publication Critical patent/EP1239221B1/de
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Publication of EP1239221B8 publication Critical patent/EP1239221B8/de
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
    • F23K5/02—Liquid fuel
    • F23K5/14—Details thereof
    • F23K5/142—Fuel pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B7/00—Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving
    • F04B7/04—Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving in which the valving is performed by pistons and cylinders coacting to open and close intake or outlet ports

Definitions

  • the invention relates to a fuel supply device for a mobile heater, in particular for use in a motor vehicle which is in operation of the Heater promotes fuel to a burner.
  • the invention further relates to a Motor vehicle with a heater and such Fuel supply.
  • a mobile heater is called a so-called additional air heater or additional water heater in motor vehicles, such as passenger cars, Commercial vehicles, buses or ships. It is usually used for Heating a passenger compartment or preheating the cooling water Combustion engine.
  • DE 195 45 677 A1 describes a fuel-operated heating device, in particular a Vehicle heater with atmospheric evaporation burner, known from the one designed as a suction pump fuel pump by a Suction line sucks from a fuel tank and through a pressure line Evaporation burner feeds. In the pressure line is immediately before Evaporation burner arranged a check valve, which is an empty steaming of the Pressure line prevented.
  • Suction pumps of this shape allow the burner of the Heater fuel can be fed with high dosing accuracy.
  • the disadvantage is that a separate suction line for the suction pump must be provided from the tank or other suitable Location of the remaining unpressurized fuel line system of the motor vehicle leads to the suction pump.
  • the installation of such a suction line is special expensive when retrofitting a heater.
  • a metering pump is installed in this way can be that there is a "high" fuel pressure on the input side.
  • high fuel pressure for example, a pressure of 2 bar is given.
  • a reduction in the pressure of the in the Dosing pump to be introduced fuel is required.
  • the primary pressure for the dosing pump is only a pressure of 230 mbar.
  • a pressure control valve can be integrated on the inlet side.
  • the fuel is used on engines relatively high pressures, for example supplied with up to 8 bar.
  • This Pressures enable new fuel injection techniques, such as for example the common rail system or time-controlled Single pump systems (pump-nozzle unit and pump-line-nozzle).
  • the invention has for its object a fuel supply device for to improve a heater of the type mentioned so that the above mentioned disadvantages are overcome and these in particular cheaper is designed.
  • a fuel supply device solved the features of claim 1 with a fuel line has a pre-printing section and a final printing section, between which a metering device is arranged, which is set up so that you Fuel is supplied under a pre-pressure and it presses the pre-pressure immediately increased to a final pressure to supply the fuel to the burner.
  • the object is further achieved according to claim 11 with a vehicle in which a Such a heater with a fuel supply device according to the invention is installed.
  • the basic idea of the invention is that it is for previously known metering pumps it is imperative that there is only a very low pre-pressure on the inlet side, but that a metering device can be designed that a highly accurate Dosing also with a relatively high pre-pressure on the input side guaranteed.
  • This high form initially has the advantage that the Heater according to the invention at a desired location in the fuel line system of the motor vehicle can be connected.
  • the high pre-pressure also leads to the metering device need only generate a relatively small increase in pressure in order to to achieve the desired final pressure.
  • the one on the engine of the motor vehicle available pressure is not reduced so that it is then reduced again to increase, as described in DE 198 22 872 A1, but it is immediately on the required final pressure increased.
  • the metering device is therefore proportional trained inexpensively and also has a lower Energy consumption.
  • the fuel supply device can be particularly advantageous be used when its metering device is on a pre-pressure of 2 to 10 bar, in particular from 5 to 8 bar.
  • This form can be from a flow line, a return line or a fuel chamber are provided, in which by means of an in-vehicle or non-vehicle fuel pump pressure is built up.
  • the fuel pump does not have to dose the fuel like conventional dosing pumps do, but only has to provide the form. Dosing the According to the invention, fuel for the burner of the heater is produced by means of the Metering device.
  • the metering device has a piston which in a cylinder is slidably mounted at one end of the piston a first chamber with variable volume is formed by the Pre-pressure section of the fuel line is supplied with fuel under pre-pressure can be.
  • the fuel entering the chamber is displaced of the piston towards the burner in the final pressure section of the Fuel line promoted.
  • the pressure of the fuel will, at least slightly, further increased.
  • the Fuel is metered into the burner. In other words, the Fuel conveyed to the burner in portions.
  • a metering device developed in this way is particularly advantageous on second end of the piston to a second chamber, which is also from the cylinder is limited and the fuel can be supplied under pre-pressure.
  • the Piston of the metering device is thus at its two ends with under The pre-pressure of the fuel is loaded, thus balancing forces is made on the piston. If the piston is now to be moved, from the driving unit only to increase the pressure on the Final pressure required force can be generated.
  • both the first chamber as well as the second chamber with the pre-pressure section and connected to the indentation section so that when moving back and forth of the piston fuel is alternately fed into the final pressure section.
  • the pre-printing section and / or final printing section branch advantageously within the metering device in two with the lines communicating in each chamber.
  • the fuel supply device is also special inexpensive to manufacture by providing at least one overflow valve, by means of which the first chamber with the pre-pressure section of the fuel line is connected and which is closed by moving the piston.
  • a follow-up valve can be easily through a follow-up opening be educated, i.e. a radial bore, the one when the piston is in the normal position Wall of the cylinder penetrated in front of one end of the piston. Will the Moved piston out of its rest position, it runs over the overrun opening and closes it with it. If you move the piston further, it will move in fuel from the first chamber initially enclosed pushed out and fed to the burner.
  • the overflow valve as a so-called central valve in the piston itself.
  • the first chamber formed on the metering device is particularly advantageous with a check valve with a spring, by means of which the first chamber is connected to the end pressure section of the fuel line.
  • This Check valve prevents fuel from escaping from the first chamber. Fuel under pre-pressure can therefore not by itself through the metering device pass through, as is the case with the electromagnetically operated Pump according to DE 42 43 866 A1 can occur.
  • the Fuel supply device further developed according to the invention on a check valve to be dispensed with, as described in DE 195 45 677 A1.
  • the check valve is designed to be Opening pressure is slightly above the inlet line pressure. This enables the metering device to be arranged directly on the burner can be. The metering of the fuel is particularly precise in this case a particularly space-saving solution has been found. Since the route of the Final pressure section of the fuel line is also relatively short is designed, the burner can very after switching off the metering device can be quickly supplied with fuel again.
  • the piston of the dosing device further developed according to the invention is actuated particularly advantageously by means of a magnetic coil.
  • This can be powered by electrical current, either over time is fixed or taking into account other factors can be changed, for example, by means of a control device.
  • a metering device 10 shown in FIG. 1 has a housing block 12, in which a circular cylindrical cavity 14 is formed, which relates to 1 extends along a horizontal axis 16.
  • the housing block 12 forms with the cavity 14 a cylinder in which a circular cylindrical piston 18th is sealingly slidably mounted.
  • the piston 18 divides the cavity 14 into one first chamber 20, which is based on FIG. 1 at the left end of the piston 18 is located, and a second chamber 22, which is based on Fig.1 on the right End of the piston 18 is located.
  • a fuel line 24 leads through the metering device 10. This is through the first chamber 20 into a pre-pressure section 26 and a End printing section 28 divided.
  • the form section 26 is through a line 26A, which extends radially to the axis 16 through the housing block 12 and opens into the first chamber 20 at a trailing opening 30.
  • a Pressure relief line 31 leads from said bore through the Housing block 12 and opens in the form of a line 28B in the second chamber 22.
  • the end pressure section 28 is designed by means of a line 28A which extends also extends radially to the axis 16 and in the extreme left in relation to FIG End region of the cavity 14 leads out of this.
  • the pre-pressure section 26 does not pre-fuel from one Chamber of a fuel line system shown Internal combustion engine supplied. This can be done, for example, by means of a relatively imprecise pump, such as a vibrating piston pump, happen.
  • the end pressure section 28 is one with a burner, not shown Fuel operated heater connected, for example Coolant of the internal combustion engine and preheated an interior of an associated vehicle can be heated.
  • a check valve 32 is arranged, which in closed state, the first chamber 20 closes liquid-tight.
  • the first chamber 20 opposite side of the check valve 32 leads the end pressure section 28 with line 28A out of cavity 14.
  • the Check valve 32 has a valve plate 34, which is countered by a spring 36 a valve seat 38 is pressed.
  • the piston 18 is slidably held by a tension spring 40 which in the arranged in the second chamber 22 and on the end wall of the cavity 14 is attached.
  • the piston 18 is also radially surrounded by a magnetic coil 42, which is embedded in the housing block 12 and by its changing Excitation of the piston 18 can be set into an oscillating movement.
  • the wake opening 30 acts like a wake valve, which has a wake of fuel only possible if the piston 18 at least in is essentially in its basic position shown in Fig.1. Now the Dosing device 10 taken into function, the piston 18 by means of Solenoid 42 along axis 16 toward first chamber 20 postponed. The end of the piston 18 facing the first chamber 20 runs over the trailing opening 30, which is thereby closed.
  • the pressure of the outflowing fuel is due to the counter pressure of the spring 36 determined at the check valve 32.
  • the amount discharged is because of the fuel is essentially not compressible, determined by the stroke of the piston 18. If necessary, this stroke can be controlled by appropriate control of the Solenoid 42 changed according to the currently existing form become.
  • measuring devices can be provided, by means of which the Form and / or the final pressure is determined.
  • the solenoid 42 is shut down and the piston 18 becomes withdrawn from the tension spring 40 into its basic position. In this position fuel flows under pre-pressure through the trailing opening 30 into the first Chamber 20 after.
  • FIG. 2 shows an embodiment of a metering device 10, in which the Piston 18 is designed as a double-acting piston.
  • the first chamber 20 is at one end of the piston 18 and one at this arranged check valve 32 corresponding to that described above Embodiment formed and via a line 26A to the Pre-printing section 26 and via a line 28A to the final printing section 28 connected to the fuel line 24.
  • the second chamber 22 is both in this embodiment with the pre-pressure section 26 via a line 26B as well as with the End pressure section 28 connected via a line 28B.
  • a check valve 32 which is like the check valve 32 is designed on the first chamber 20.
  • the first and second Chamber 20 and 22 leading lines 28A and 28B are in one Final pressure section 28 of the fuel line summarized. They are just like that into the first chamber 20 and the second chamber 22 in lines leading into it 26A and 26B in the metering device 10 in a pre-pressure section 26 summarized
  • the connections of the second chamber 22 to the pre-pressure and the end pressure section 26 and 28 of the fuel line 24 are corresponding designed on the first chamber 20.
  • the connection of the Forming section 26 on the second chamber 22 by means of a trailing opening 30 designed as a follow-up valve.
  • the piston 18 is at both ends by a compression spring 44 biased, which are arranged in the chambers 20 and 22 and to the Support valve seats 38 of the respective check valves 32.
  • the piston 18 In operation of the metering device 10 according to the exemplary embodiment in FIG. 2 is the piston 18 from the basic position shown in Figure 2 by means of Solenoid 42 first in one and then in the opposite Direction shifted along the axis 16.
  • the solenoid 42 has two Windings, not shown, which can be controlled separately.
  • the piston 18 performs two strokes, one in each of which executes fuel the first chamber 20 and the other from the second chamber 22 through the respective check valve 32 under final pressure in the final pressure section 28 shifted and thus fed to the burner mentioned.
  • the doses that follow each other in quick succession result from the Metering device 10 according to this embodiment is particularly small Pressure fluctuations in the final pressure section 28 of the fuel line 24. This leads to a particularly precise quantitative metering of the fuel.
  • the one or more check valves 32 perform a double function. You limit or control the final pressure with which fuel from the Dosing device 10 is conveyed out, on the other hand it blocks or block the fuel line 24 while no fuel is being delivered. Thereby emptying or empty steaming of the fuel line 24 is reliably prevented. The "zero termination" of the fuel line 24 required for heaters is thus guaranteed.
  • a check valve, as in the heater according to DE 195 45 677 A1 is described, is not in the illustrated embodiments needed.

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Abstract

Um bei einem mobilen Heizgerät insbesondere die Brennstoffzuführeinrichtung kostengünstiger zu gestalten, umfasst diese eine Brennstoffzuführeinrichtung, die wenigstens eine Kammer (20, 22) aufweist, in die eine Brennstoffleitung (24) mit einem Vordruckabschnitt (26) einmündet und aus der eine Leitung (28A) mit einem Enddruckabschnitt (28) ausmündet. Zwischen dem Vordruckabschnitt (26) und dem Enddruckabschnitt (28) ist eine einen bewegbaren Kolben (18) aufweisende Dosiereinrichtung (10) angeordnet, mittels der der Brennstoff unmittelbar auf den vom Brenner benötigten Enddruck erhöht wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzuführeinrichtung für ein mobiles Heizgerät, insbesondere für eine Verwendung in einem Kraftfahrzeug, die im Betrieb des Heizgerätes Brennstoff zu einem Brenner fördert. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Heizgerät und einer derartigen Brennstoffzuführeinrichtung.
Ein mobiles Heizgerät wird als sogenanntes Zusatz-Luftheizgerät oder Zusatz-Wasserheizgerät bei Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise Personenwagen, Nutzfahrzeugen, Bussen oder Schiffen, eingesetzt. Es dient in der Regel zum Beheizen eines Fahrgastraumes oder zum Vorwärmen des Kühlwassers eines Verbrennungsmotors.
Aus DE 195 45 677 A1 ist ein brennstoffbetriebenes Heizgerät, insbesondere ein Fahrzeug-Heizgerät mit atmosphärischem Verdampfungsbrenner, bekannt, bei dem eine als Saugpumpe ausgebildete Dosierpumpe Brennstoff durch eine Saugleitung aus einem Brennstofftank ansaugt und durch eine Druckleitung dem Verdampfungsbrenner zuführt. In der Druckleitung ist unmittelbar vor dem Verdampfungsbrenner ein Sperrventil angeordnet, welches ein Leerdampfen der Druckleitung verhindert.
Aus DE 42 43 866 A1 ist als Dosierpumpe für Standheizungen in Kraftfahrzeugen eine elektromagnetisch betriebene Pumpe bekannt, die ebenfalls als Saugpumpe ausgebildet ist. Sie weist einen Anker auf, der einer Hub-Dreh-Kurve folgt, damit auf übliche Rückschlagventile und deren Nachteile vollständig verzichtet werden kann.
Saugpumpen von solcher Gestalt ermöglichen es, dass dem Brenner des Heizgerätes Brennstoff mit hoher Dosiergenauigkeit zugeführt werden kann. Nachteilig ist hingegen, dass für die Saugpumpe eine eigene Saugleitung vorgesehen werden muss, die aus dem Tank oder an einer anderen geeigneten Stelle des restlichen drucklosen Brennstoffleitungssystems des Kraftfahrzeuges zur Saugpumpe führt. Der Einbau einer solchen Saugleitung ist insbesondere beim Nachrüsten eines Heizgerätes aufwendig.
Aus DE 198 22 872 A1 ist es bekannt, dass eine Dosierpumpe derart eingebaut werden kann, dass an ihr eingangsseitig ein "hoher" Brennstoffdruck anliegt. Als hoher Brennstoffdruck wird beispielsweise ein Druck von 2 bar angeführt. In der DE 198 22 872 A1 ist weiterhin angegeben, dass zur Sicherstellung einer hohen Dosiergenauigkeit in diesen Fällen eine Reduzierung des Druckes des in die Dosierpumpe einzuführenden Brennstoffes erforderlich ist. Als eingangsseitiger Vordruck ist für die Dosierpumpe lediglich ein Druck von 230 mbar zulässig. Um die erforderliche Reduzierung des Druckes zu erzielen, muss in die Dosierpumpe eingangsseitig ein Druckregelventil integriert sein.
Bei modernen Kraftfahrzeugen wird der Brennstoff an Motoren mit verhältnismäßig hohen Drücken, beispielsweise mit bis zu 8 bar zugeführt. Diese Drücke ermöglichen neue Techniken der Brennstoffeinspritzung, wie beispielsweise das Common Rail System oder zeitgesteuerte Einzelpumpensysteme (Pumpe-Düse-Einheit und Pumpe-Leitung-Düse).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennstoffzuführeinrichtung für ein Heizgerät der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass die oben genannten Nachteile überwunden sind und diese insbesondere kostengünstiger gestaltet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Brennstoffzuführeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, die eine Brennstoffleitung mit einem Vordruckabschnitt und einem Enddruckabschnitt aufweist, zwischen denen eine Dosiereinrichtung angeordnet ist, die dazu eingerichtet ist, dass ihr Brennstoff unter einem Vordruck zugeführt wird und sie den Vordruck unmittelbar auf einen Enddruck zum Zuführen des Brennstoffs am Brenner erhöht. Die Aufgabe wird ferner gemäß Anspruch 11 mit einem Fahrzeug gelöst, bei dem ein derartiges Heizgerät mit einer erfindungsgemäßen Brennstoffzuführeinrichtung eingebaut ist.
Grundgedanke der Erfindung ist, dass es zwar für bisher bekannte Dosierpumpen zwingend ist, dass eingangsseitig lediglich ein sehr geringer Vordruck anliegt, dass aber eine Dosiereinrichtung gestaltet werden kann, die eine hochgenaue Dosierung auch mit einem eingangsseitig verhältnismäßig hohen Vordruck gewährleistet.
Dieser hohe Vordruck bringt zunächst den Vorteil mit sich, dass das erfindungsgemäße Heizgerät an gewünschter Stelle im Brennstoffleitungssystem des Kraftfahrzeuges angeschlossen werden kann.
Ferner führt der hohe Vordruck aber zugleich dazu, dass die Dosiereinrichtung selbst nur eine verhältnismäßig geringe Druckerhöhung erzeugen muss, um den gewünschten Enddruck zu erreichen. Der am Motor des Kraftfahrzeugs bereitstehende Druck wird also nicht erst verringert, um ihn anschließend wieder zu erhöhen, wie es DE 198 22 872 A1 beschreibt, sondern er wird unmittelbar auf den erforderlichen Enddruck erhöht.
Bei einem mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Brennstoffzuführeinrichtung versehenen Heizgerät ist daher die Dosiereinrichtung verhältnismäßig kostengünstig ausgebildet und weist darüber hinaus auch einen geringeren Energieverbrauch auf.
Die erfindungsgemäße Brennstoffzuführeinrichtung kann besonders vorteilhaft verwendet werden, wenn seine Dosiereinrichtung auf einen Vordruck von 2 bis 10 bar, insbesondere von 5 bis 8 bar, abgestimmt ist. Dieser Vordruck kann von einer Vorlaufleitung, einer Rücklaufleitung oder einer Brennstoffkammer bereitgestellt werden, in der mittels einer fahrzeugeigenen oder einer fahrzeugfremden Brennstoffpumpe Druck aufgebaut wird. Die Brennstoffpumpe muss den Brennstoff nicht dosieren, so wie dies herkömmliche Dosierpumpen tun, sondern muss lediglich den Vordruck bereitstellen. Das Dosieren des Brennstoffs für den Brenner des Heizgerätes erfolgt erfindungsgemäß mittels der Dosiereinrichtung.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Brennstoffzuführeinrichtung weist die Dosiereinrichtung einen Kolben auf, der in einem Zylinder derart verschiebbar gelagert ist, dass an einem Ende des Kolbens eine erste Kammer mit veränderbarem Volumen gebildet ist, der durch den Vordruckabschnitt der Brennstoffleitung Brennstoff unter Vordruck zugeführt werden kann. Der in die Kammer eingetretene Brennstoff wird durch Verschieben des Kolbens in Richtung zum Brenner in den Enddruckabschnitt der Brennstoffleitung gefördert. Der Druck des Brennstoffs wird dabei, zumindest geringfügig, weiter erhöht. Gleichzeitig wird in besonders einfacher Weise der Brennstoff dosiert dem Brenner zugeführt. Mit anderen Worten wird der Brennstoff sozusagen portioniert zum Brenner gefördert.
Eine derart weitergebildete Dosiereinrichtung weist besonders vorteilhaft am zweiten Ende des Kolbens eine zweite Kammer auf, die ebenfalls vom Zylinder begrenzt ist und der Brennstoff unter Vordruck zugeführt werden kann. Der Kolben der Dosiereinrichtung ist damit an seinen beiden Enden mit unter Vordruck stehendem Brennstoff belastet, womit insofern ein Kräftegleichgewicht am Kolben hergestellt ist. Soll der Kolben nun verschoben werden, so muss von der antreibenden Einheit lediglich die zum Erhöhen des Vordrucks auf den Enddruck erforderliche Kraft erzeugt werden.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind sowohl die erste Kammer als auch die zweite Kammer mit dem Vordruckabschnitt und mit dem Eindruckabschnitt verbunden, so daß bei einem Hin- und Herbewegen des Kolbens wechselweise Brennstoff in den Enddruckabschnitt gefördert wird.
Der Vordruckabschnitt und/oder Enddruckabschnitt verzweigen sich vorteilhafterweise innerhalb der Dosiereinrichtung jeweils in zwei mit den jeweiligen Kammern kommunizierende Leitungen.
Die erfindungsgemäße Brennstoffzuführeinrichtung ist ferner besonders kostengünstig herzustellen, indem zumindest ein Nachlaufventil vorgesehen ist, mittels dem die erste Kammer mit dem Vordruckabschnitt der Brennstoffleitung verbunden ist und das durch Verschieben des Kolbens verschlossen wird. Ein derartiges Nachlaufventil kann in einfacher Weise durch eine Nachlauföffnung gebildet sein, d.h. eine Radialbohrung, die bei Grundstellung des Kolbens eine Wand des Zylinders vor dem einem Ende des Kolbens durchsetzt. Wird der Kolben aus seiner Ruhelage verschoben, so überfährt er die Nachlauföffnung und verschließt sie damit. Beim weiteren Verschieben das Kolbens wird der dann in der ersten Kammer zunächst eingeschlossene Brennstoff aus dieser ausgeschoben und dem Brenner zugeführt. Alternativ kann das Nachlaufventil als ein sogenanntes Zentralventil im Kolben selbst gestaltet sein.
Die an der Dosiereinrichtung gebildete erste Kammer ist besonders vorteilhaft mit einem Rückschlagventil mit einer Feder versehen, mittels dem die erste Kammer mit dem Enddruckabschnitt der Brennstoffleitung verbunden ist. Dieses Rückschlagventil verhindert ein Austreten von Brennstoff aus der ersten Kammer. Brennstoff unter Vordruck kann daher nicht von allein durch die Dosiereinrichtung hindurchtreten, wie es beispielsweise bei der elektromagnetisch betriebenen Pumpe gemäß DE 42 43 866 A1 auftreten kann. Ferner kann bei der erfindungsgemäß weitergebildeten Brennstoffzuführeinrichtung auf ein Sperrventil verzichtet werden, wie es in DE 195 45 677 A1 beschrieben ist.
Idealerweise ist das Rückschlagventil derart ausgebildet, dass sein Öffnungsdruck etwas über dem Vordruck in der Zufuhrleitung liegt. Dies ermöglicht es, dass die Dosiereinrichtung unmittelbar am Brenner angeordnet sein kann. Die Dosierung des Brennstoffs ist in diesem Fall besonders genau und es ist eine besonders platzsparende Lösung gefunden. Da der Leitungsweg des Enddruckabschnitts der Brennstoffleitung dabei zugleich verhältnismäßig kurz gestaltet ist, kann der Brenner nach einem Abschalten der Dosiereinrichtung sehr schnell erneut mit Brennstoff versorgt werden.
Der Kolben, der bei der erfindungsgemäß weitergebildeten Dosiereinrichtung vorgesehen ist, wird besonders vorteilhaft mittels einer Magnetspule betätigt. Diese kann mit elektrischem Strom gespeist werden, der entweder über der Zeit fest vorgegeben ist oder der unter Berücksichtigung weiterer Faktoren beispielsweise mittels eines Steuergerätes verändert werden kann.
Um den Kolben in besonders einfacher Weise in seine Ruhelage zurückzubewegen, kann dieser insbesondere in Richtung auf die zweite Kammer federnd vorgespannt sein.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Heizgerätes anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig.1
ein erstes Ausführungsbeispiel einer Dosiereinrichtung im Längsschnitt, und
Fig.2
ein zweites Ausführungsbeispiel einer Dosiereinrichtung ebenfalls im Längsschnitt.
Eine in Fig.1 dargestellte Dosiereinrichtung 10 weist einen Gehäuseblock 12 auf, in dem ein kreiszylinderförmiger Hohlraum 14 gebildet ist, der sich bezogen auf Fig.1 längs einer waagrechten Achse 16 erstreckt. Der Gehäuseblock 12 bildet mit dem Hohlraum 14 einen Zylinder, in dem ein kreiszylinderförmiger Kolben 18 abdichtend verschiebbar gelagert ist. Der Kolben 18 teilt den Hohlraum 14 in eine erste Kammer 20, die sich bezogen auf Fig.1 am linken Ende des Kolbens 18 befindet, und eine zweite Kammer 22, die sich bezogen auf Fig.1 am rechten Ende des Kolbens 18 befindet.
Durch die Dosiereinrichtung 10 führt eine Brennstoffleitung 24 hindurch. Diese ist durch die erste Kammer 20 in einen Vordruckabschnitt 26 und einen Enddruckabschnitt 28 unterteilt. Der Vordruckabschnitt 26 ist durch eine Leitung 26A gebildet, die sich radial zur Achse 16 durch den Gehäuseblock 12 erstreckt und an einer Nachlauföffnung 30 in die erste Kammer 20 einmündet. Eine Druckentlastungsleitung 31 führt von der genannten Bohrung durch den Gehäuseblock 12 und mündet in Form einer Leitung 28B in die zweite Kammer 22. Der Endruckabschnitt 28 ist mittels einer Leitung 28A gestaltet, die sich ebenfalls radial zur Achse 16 erstreckt und im bezogen auf Fig.1 äußersten linken Endbereich des Hohlraums 14 aus diesem hinausführt.
Dem Vordruckabschnitt 26 wird Brennstoff unter Vordruck aus einer nicht dargestellten Kammer eines Brennstoffleitungssystems eines Verbrennungsmotors zugeführt. Dies kann beispielsweise mittels einer verhältnismäßig ungenau fördernden Pumpe, etwa einer Schwingkolbenpumpe, geschehen.
Der Enddruckabschnitt 28 ist mit einem nicht dargestellten Brenner eines mit Brennstoff betriebenen Heizgerätes verbunden, mittels dem beispielsweise Kühlmittel des genannten Verbrennungsmotors vorgewärmt und ein Innenraum eines zugehörigen Fahrzeugs aufgeheizt werden kann.
In der Dosiereinrichtung 10 ist ferner an dem vom Kolben 18 abgewandten Ende der ersten Kammer 20 ein Rückschlagventil 32 angeordnet, welches im geschlossenen Zustand die erste Kammer 20 flüssigkeitsdicht verschließt. An der der ersten Kammer 20 gegenüberliegenden Seite des Rückschlagventils 32 führt der Enddruckabschnitt 28 mit der Leitung 28A aus dem Hohlraum 14 hinaus. Das Rückschlagventil 32 weist einen Ventilteller 34 auf, der von einer Feder 36 gegen einen Ventilsitz 38 gedrückt wird.
Der Kolben 18 ist mittels einer Zugfeder 40 verschiebbar gehalten, die in der zweiten Kammer 22 angeordnet und an der Stirnwand des Hohlraums 14 befestigt ist. Der Kolben 18 ist ferner radial von einer Magnetspule 42 umgeben, die in den Gehäuseblock 12 eingelassen ist und durch dessen wechselnde Erregung der Kolben 18 in eine oszillierende Bewegung versetzt werden kann.
Im Betrieb des genannten Heizgerätes steht in der Vordruckleitung 26 Brennstoff unter einem Vordruck von ca. 8 bar an. Dieser Brennstoff füllt auch die erste Kammer 20 bis vor das Rückschlagventil 32. Der Kolben 18 befindet sich dabei zunächst in der in Fig.1 dargestellten Stellung.
Die Nachlauföffnung 30 wirkt wie ein Nachlaufventil, welches ein Nachströmen von Brennstoff nur ermöglicht, wenn sich der Kolben 18 zumindest im wesentlichen in seiner in Fig.1 dargestellten Grundstellung befindet. Wird nun die Dosiereinrichtung 10 in Funktion genommen, so wird der Kolben 18 mittels der Magnetspule 42 längs der Achse 16 in Richtung auf die erste Kammer 20 verschoben. Das der ersten Kammer 20 zugewandte Ende des Kolbens 18 überfährt dabei die Nachlauföffnung 30, die dadurch verschlossen wird.
Aufgrund der verschlossenen Nachlauföffnung 30 ist in diesem Betriebszustand Brennstoff in der ersten Kammer 20 vor dem Rückschlagventil 32 eingeschlossen. Dieser Brennstoff wird bei weiterer axialer Verschiebung des Kolbens 18 von diesem unter Druck gesetzt. Sobald dabei der Öffnungsdruck des Rückschlagventils 32 erreicht wird, öffnet dieses und der Brennstoff kann in den Enddruckabschnitt 28 der Brennstoffleitung 24 und damit zum genannten Brenner abströmen. Der Hubweg und der Durchmesser des Kolbens 18 sind so gewählt, dass mit einem einzelnen Hub die gewünschte Brennstoffmenge dosiert wird.
Der Druck des abströmenden Brennstoffs ist durch den Gegendruck der Feder 36 am Rückschlagventil 32 bestimmt. Die abgeführte Menge wird, da der Brennstoff im wesentlichen nicht kompressibel ist, durch den Hub des Kolbens 18 festgelegt. Im Bedarfsfall kann dieser Hub durch eine entsprechende Ansteuerung der Magnetspule 42 gemäß dem momentan bestehenden Vordruck verändert werden. Hierzu können Messeinrichtungen vorgesehen sein, mittels denen der Vordruck und/oder der Endruck ermittelt wird.
Nach erfolgtem Hub wird die Magnetspule 42 abgeregelt und der Kolben 18 wird von der Zugfeder 40 in seine Grundstellung zurückgezogen. In dieser Stellung strömt Brennstoff unter Vordruck durch die Nachlauföffnung 30 in die erste Kammer 20 nach.
Während des Hubs des Kolbens 18 steht auch in der zweiten Kammer 22 der Vordruck des Brennstoffs an. Der Kolben 18 ist demnach an seinen beiden Enden mit Vordruck belastet, so dass die Magnetspule 42 nur die Kraft zum Verschieben des Kolbens 18 gegen den sich in der ersten Kammer 18 zusätzlich aufbauenden Druck und gegen die Kraft der Zugfeder 40 erzeugen muss. Sie kann daher verhältnismäßig leistungsarm und klein gestaltet sein. Darüber hinaus ist die Dosierung selbst sozusagen vordruckunempfindlich.
Fig.2 stellt ein Ausführungsbeispiel einer Dosiereinrichtung 10 dar, bei der der Kolben 18 als doppelt wirkender Kolben ausgebildet ist.
Hierzu ist an einem Ende des Kolbens 18 die erste Kammer 20 und ein an dieser angeordnetes Rückschlagventil 32 entsprechend dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ausgebildet und über eine Leitung 26A an den Vordruckabschnitt 26 und über eine Leitung 28A an den Enddruckabschnitt 28 der Brennstoffleitung 24 angeschlossen.
Darüber hinaus ist die zweite Kammer 22 bei diesem Ausführungsbeispiel sowohl mit dem Vordruckabschnitt 26 über eine Leitung 26B als auch mit dem Enddruckabschnitt 28 über eine Leitung 28B verbunden. Ferner ist in der zweiten Kammer 22 ein Rückschlagventil 32 angeordnet, das wie das Rückschlagventil 32 an der ersten Kammer 20 gestaltet ist. Die aus der ersten und zweiten Kammer 20 bzw. 22 herausführenden Leitungen 28A und 28B sind in einem Enddruckabschnitt 28 der Brennstoffleitung zusammengefasst. Eben so sind die in die erste Kammer 20 und die zweite Kammer 22 in hineinführenden Leitungen 26A und 26B in der Dosiereinrichtung 10 in einem Vordruckabschnitt 26 zusammengefasst Die Anschlüsse der zweiten Kammer 22 an den Vordruck- und den Enddruckabschnitt 26 bzw. 28 der Brennstoffleitung 24 sind entsprechend denen an der ersten Kammer 20 gestaltet. Insbesondere ist der Anschluss des Vordruckabschnitts 26 an der zweiten Kammer 22 mittels einer Nachlauföffnung 30 als Nachlaufventil gestaltet.
Der Kolben 18 ist an seinen beiden Enden durch je eine Druckfeder 44 vorgespannt, die in den Kammern 20 bzw. 22 angeordnet sind und sich an den Ventilsitzen 38 der jeweiligen Rückschlagventile 32 abstützen.
Im Betrieb der Dosiereinrichtung 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig.2 wird der Kolben 18 aus der in Fig.2 dargestellten Grundstellung mittels der Magnetspule 42 zunächst in die eine und anschließend in die entgegengesetzte Richtung längs der Achse 16 verschoben. Die Magnetspule 42 weist dazu zwei nicht dargestellte Wicklungen auf, die getrennt angesteuert werden können. Dabei führt der Kolben 18 zwei Hübe aus, in denen je Brennstoff zum einen aus der ersten Kammer 20 und zum anderen aus der zweiten Kammer 22 durch das jeweilige Rückschlagventil 32 unter Enddruck in den Enddruckabschnitt 28 verschoben und damit dem genannten Brenner dosiert zugeführt wird. Aufgrund der zeitlich schnell aufeinanderfolgenden Dosierungen ergeben sich bei der Dosiereinrichtung 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel besonders geringe Druckschwankungen in dem Enddruckabschnitt 28 der Brennstoffleitung 24. Dies führt zu einer mengenmäßig besonders genauen Dosierung des Brennstoffs.
Das bzw. die Rückschlagventile 32 erfüllen eine Doppelfunktion. Sie begrenzen bzw. steuern einerseits den Enddruck, mit dem Brennstoff aus der Dosiereinrichtung 10 herausgefördert wird, andererseits sperrt es bzw. sperren sie die Brennstoffleitung 24 ab, während kein Brennstoff gefördert wird. Dadurch wird ein Entleeren oder Leerdampfen der Brennstoffleitung 24 sicher verhindert. Der bei Heizgeräten geforderte "Nullabschluss" der Brennstoffleitung 24 ist somit gewährleistet. Ein Sperrventil, wie es bei dem Heizgerät gemäß DE 195 45 677 A1 beschrieben ist, wird bei den dargestellten Ausführungsbeispielen nicht benötigt.
Bezugszeichenliste
10
Dosiereinrichtung
12
Gehäuseblock
14
zylinderförmiger Hohlraum
16
Achse des Hohlraums
18
Kolben
20
erste Kammer
22
zweite Kammer
24
Brennstoffleitung
26
Vordruckabschnitt
26A
Leitung
26B
Leitung
28
Enddruckabschnitt
28A
Leitung
28B
Leitung
30
Nachlaufventil (Nachlauföffnung)
31
Druckentlastungsleitung
32
Rückschlagventil
34
Ventilteller
36
Ventilfeder
38
Ventilsitz
40
Zugfeder
42
Magnetspule
44
Druckfeder

Claims (13)

  1. Brennstoffzuführeinrichtung für ein mobiles Heizgerät, insbesondere für eine Verwendung in einem Kraftfahrzeug, die im Betrieb des Heizgerätes Brennstoff zu einem Brenner fördert, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzuführeinrichtung wenigstens eine Kammer (20, 22) aufweist, in die eine Brennstoffleitung (24) mit einem Vordruckabschnitt (26) einmündet und aus der eine Leitung (28A, 28B) mit einem Enddruckabschnitt (28) ausmündet, und dass zwischen dem Vordruckabschnitt (26) und dem Enddruckabschnitt (28) eine einen bewegbaren Kolben (18) aufweisende Dosiereinrichtung (10) angeordnet ist, mittels der der Brennstoff unmittelbar auf den vom Brenner benötigten Enddruck erhöht wird.
  2. Brennstoffzuführeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (18) in einem Zylinder (12, 14) verschiebbar gelagert ist und an einem Ende des Kolbens (18) eine erste Kammer (20) mit veränderbarem Volumen gebildet ist.
  3. Brennstoffzuführeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am anderen Ende des Kolbens (18) eine zweite Kammer (22) mit veränderbarem Volumen gebildet ist.
  4. Brennstoffzuführeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Hin- und Herbewegen des Kolbens (18) wechselweise in der ersten Kammer (20) und in der zweiten Kammer (22) Brennstoff auf den vom Brenner benötigten Enddruck erhöht wird.
  5. Brennstoffzuführeinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vordruckabschnitt (26) sich innerhalb der Dosiereinrichtung (10) in zwei Leitungen (26A, 26B) verzweigt, von denen jede in eine der Kammern (20, 22) einmündet.
  6. Brennstoffzuführeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Enddruckabschnitt (28) aus zwei von den beiden Kammern (20, 22) ausmündenden, sich innerhalb der Dosiereinrichtung (10) vereinigenden Leitungen (28A, 28B) mit Brennstoff gespeist wird.
  7. Brennstoffzuführeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinrichtung (10) wenigstens ein Nachlaufventil (30) aufweist, mittels dem die Kammern (20 bzw. 22) mit dem Vordruckabschnitt (26) der Brennstoffleitung (24) verbunden ist und das durch Verschieben des Kolbens (18) verschlossen wird.
  8. Brennstoffzuführeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinrichtung (10) wenigstens ein Rückschlagventil (32) mit einer Feder (36) aufweist, mittels dem wenigstens eine der Kammern (20 bzw. 22) mit dem Enddruckabschnitt (28) verbunden ist.
  9. Brennstoffzuführeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (32) derart ausgebildet ist, dass sein Öffnungsdruck etwas über dem Vordruck liegt.
  10. Brennstoffzuführeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinrichtung (10) eine Magnetspule (42) aufweist, mittels der der Kolben (18) axial verschoben werden kann.
  11. Brennstoffzuführeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (18) mittels einer Feder (40) in eine Richtung, insbesondere in Richtung auf die zweite Kammer (22) vorgespannt ist.
  12. Brennstoffzuführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinrichtung (10) auf einen Vordruck von 2 bis 10 bar, insbesondere von 5 bis 8 bar eingerichtet ist.
  13. Kraftfahrzeug mit einem brennstoffbetriebenen Heizgerät und einer dieses Heizgerät versorgenden Brennstoffzuführeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
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