WO2009098112A1 - Compact injection device with reduced tendency to form vapor bubbles - Google Patents

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WO2009098112A1
WO2009098112A1 PCT/EP2009/050411 EP2009050411W WO2009098112A1 WO 2009098112 A1 WO2009098112 A1 WO 2009098112A1 EP 2009050411 W EP2009050411 W EP 2009050411W WO 2009098112 A1 WO2009098112 A1 WO 2009098112A1
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WO
WIPO (PCT)
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injection device
space
fuel
return
suction
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/050411
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German (de)
French (fr)
Inventor
Guenther Hohl
Udo Sieber
Walter Maeurer
Harald Lang
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/04Pumps peculiar thereto
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/20Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines characterised by means for preventing vapour lock
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M55/00Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/04Means for damping vibrations or pressure fluctuations in injection pump inlets or outlets
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    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M57/00Fuel-injectors combined or associated with other devices
    • F02M57/02Injectors structurally combined with fuel-injection pumps
    • F02M57/022Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive
    • F02M57/027Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive electric

Definitions

  • the present invention relates to an injection device with a fuel pump, a pressure regulator, an injector and an air actuator in a compact design.
  • Injectors are known in the prior art in various configurations. Especially for cost and space reasons require small internal combustion engines, which have only one or only two cylinders and a small displacement, independent solutions.
  • injectors usually comprise in a tank a fuel pump with a pressure regulator, the fuel pump injecting fuel at a predetermined pressure into a duct, e.g. a rail o.a., promotes.
  • a control device injects fuel into a suction pipe or directly into a combustion chamber.
  • injectors are very expensive and especially expensive, so that they also make small internal combustion engines very expensive.
  • a fuel injection device with electronic control in which an injector is arranged close to a pump piston. Further, in this case, a pre-pressure valve is provided for exerting an admission pressure on the fuel in an initial phase of a pressure stroke of the piston in the return line of the fuel to the tank.
  • the admission valve evacuates a part of the fuel located in a pressure chamber in the return line. In this way, in particular the formation of vapor bubbles in the injector can be reduced.
  • the structure is relatively complicated and the device takes up a large amount of space.
  • the injection device according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that it has a very compact structure. Furthermore, the injection device according to the invention can be produced in a particularly simple and cost-effective manner. Furthermore, according to the invention, a suction pulsation of the pump can be reduced and in particular the generation of vapor bubbles in the fuel supply line can be avoided. This allows the Injection device according to the invention in particular in small internal combustion engines, for example in two-wheelers or lawn mowers or the like may be used.
  • the injection device comprises a fuel pump, a pressure regulator for controlling an injection pressure, an injector and an air actuator, which are integral components of an injection module.
  • the injection module is a compact, small-sized component.
  • the pressure regulator is an integral part of the injector.
  • the injection device comprises a suction space, which is an integral part of the injection module.
  • the suction chamber is connected via a first check valve to a pump chamber of the fuel pump.
  • a volume of the pumping space is smaller, preferably many times smaller, than a volume of the intake space. Particularly preferably, the volume of the pumping space is smaller by a factor of 10 or more than the volume of the suction space.
  • a gas-filled area and a fuel area containing liquid fuel are provided in the intake space. The gas-filled area assumes the task of damping an intake pulsation of the fuel pump in the intake chamber. Furthermore, any vapor bubbles present in the fuel supply line rise to the gas-filled region of the intake space, since the intake space between an opening of the fuel supply line and the
  • Fuel pump is arranged.
  • the injection module can be completely pre-assembled so that it only needs to be connected to the necessary connections and can be installed directly into a vehicle.
  • the components of the injection module are preferably arranged in a common housing of the injection module. In addition to the compactness of the injection module is another great advantage that other components for the injection module can be minimized.
  • the injection device further comprises a return space, which is connected via a second check valve with the pump space.
  • the return space preferably has a volume which is larger, preferably 10 times larger than the volume of the pump space.
  • the return space takes on the task that, if vapor bubbles have formed in the pump chamber or vapor bubbles were sucked into the pump chamber, they can be removed via the second check valve in the return space, especially at the beginning of the pressure phase in the fuel pump.
  • one end of a piston of the fuel pump forms a control edge, which closes a connection of the second check valve in the further course of the movement of the piston to build up pressure in the pump chamber.
  • the actual pressure build-up phase in the pumping chamber begins somewhat delayed.
  • the return space also comprises a gas-filled area.
  • a gas-filled area This can be achieved by providing two gas-filled areas, once in the return space and once in the suction, a further reduction of Saugpulsation the fuel pump. As a result, if vapor bubbles have been delivered into the recirculation space, they can accumulate in the gas filled area of the recirculation space.
  • the return space is hydraulically connected to the suction space.
  • the return space and the suction space is provided as a common, annular space.
  • the common space has two gas-filled areas, one at the return area and one at the intake area.
  • the return space is connected to a tank. This may allow the vapor bubbles separated from the pumping chamber to be fed back into the tank.
  • a connection of the tank is preferably arranged slightly below a vertically located uppermost region of the return space.
  • the return space is connected to the air actuator.
  • vapor bubbles which were conveyed into the return space, are guided via the bypass air line to the intake manifold. Since the air actuator and the fuel pump or the injector are actuated simultaneously during each injection process, the fuel vapor accumulated in the return chamber passes via the air actuator into the intake manifold so that an amount of fuel injected into the intake manifold via the injector can be reduced.
  • a float valve is preferably arranged in the connecting line.
  • the float valve includes a float that floats on top of the fuel.
  • the float is guided with play in the connecting line and can seal the line to a floating valve seat.
  • a float for example, a ball or a float with a separate sealing element can be used.
  • a discharge line from the air actuator opens in the intake manifold at a location which lies in the flow direction in the intake manifold in front of a sealing throttle. This prevents the fuel from escaping from the return space via the connecting line to the air actuator and from there via the intake manifold to the engine into the environment when the engine is stopped.
  • the connecting line between the return chamber and the air actuator opens into a region of the air actuator such that an opening of the connecting line is released or closed by a closing member of the air actuator.
  • the mouth of the connecting line is parallel to an air supply to the air actuator.
  • the connecting line and the air plate can be opened and closed simultaneously.
  • the mouth of the connecting line opens at an angle of 90 ° to the air supply line of the Heilstellers. This can be achieved in a simple manner a time-varying opening and closing of the mouth and the Heilstellers.
  • an inlet from the tank to the suction chamber and the first check valve between the suction chamber and the pump chamber are arranged at positions offset from one another in the axial direction of the injection device. This prevents that possibly occurring pressure waves, which are transmitted from the fuel supply, can not propagate directly through the opened first check valve in the pump chamber. Furthermore, it can be prevented that possibly supplied from the fuel supply steam bubbles are not directly sucked by the pump, but have the ability to ascend previously in the suction in the direction of the gaseous region in the suction.
  • the staggered arrangement is chosen in particular such that the first check valve in the horizontal direction of the injection device is arranged lower than the mouth of the fuel supply line in the suction.
  • the injection device preferably comprises exactly one actuator, which simultaneously actuates the fuel pump and the aerator.
  • a separate actuator for the aerator or the fuel pump can be omitted in each case, so that the number of components is significantly reduced. Of course, this also results in a cost reduction.
  • the common actuator assumes first the function of the pump drive and secondly the function of the actuator for the air actuator.
  • the common actuator may perform a simultaneous actuation of the fuel pump and the air actuator, wherein the actuator comprises a coil, a first armature and a second armature.
  • the first armature is assigned to the air actuator and the second armature of the fuel pump, and both anchors can be activated by means of the common coil.
  • the air actuator can also be operated independently of the fuel pump.
  • the pressure regulator integrated into the injector preferably comprises an outwardly opening valve element and a spring element biasing the valve element in order to regulate the injection pressure.
  • the injector is provided as an outwardly opening injector, which opens upon application of a predetermined pressure, wherein the spring force of the spring element overcome becomes. An injection is terminated as soon as a pressure applied to the injector drops below the actuating pressure, so that the outwardly opening valve element is returned to the starting position by the spring element.
  • the first armature is preferably a part of the air regulator and the second armature is a part of the fuel pump.
  • the first armature is a valve member of the air regulator and the second armature is a piston of the fuel pump.
  • the present invention relates to an internal combustion engine which comprises exactly one cylinder or exactly two cylinders and a fuel injection device according to the invention.
  • the internal combustion engine comprises a fuel tank, which is arranged above the injection module.
  • Figure 1 is a schematic view of a small motor with an injection device according to a first embodiment of the invention
  • Figure 2 is a schematic view of the injection device according to the first
  • FIG. 3 shows a schematic view of the injection device according to a second exemplary embodiment
  • Figure 4 is a schematic view of the injection device according to a third
  • Figure 5 is a schematic view of the injection device according to a fourth
  • Embodiment, and Figure 6 is a schematic view of the injection device according to a fifth embodiment. Preferred embodiments of the invention
  • FIG. 1 shows schematically the structure of the small motor 1, which is designed as a single-cylinder engine.
  • the small engine 1 comprises a cylinder 3, a reciprocating piston 4, a control unit 5 and a tank 6.
  • the tank 6 is connected to an injection module 2 via a fuel supply line 6a.
  • a fuel return line 6b goes from the injection module 2 back to the tank 6.
  • the tank 6 is arranged above the injection module 2.
  • the injection module 2 is shown very schematically and includes a fuel pump, an injector with integrated pressure regulator, and an air actuator, so that the injection module 2 is very compact.
  • the small engine 1 further comprises a throttle valve 7, which is arranged in a suction pipe 8.
  • a spark plug 9 On the cylinder 3, a spark plug 9, an intake valve 10 and an exhaust valve 11 are further arranged.
  • the reference numeral 12 designates a bypass line for air, which branches off air from the intake manifold 8 from a region in the flow direction of the air in front of the throttle valve 7 and leads directly to the integrated into the injection module 2 air actuator.
  • An outlet 12z of the bypass line 12 opens in the intake manifold 8 behind the throttle valve. 7
  • the small engine 1 further comprises an exhaust pipe 13, which is released or closed by the exhaust valve 11. Further, an oxygen sensor 14 is provided on the exhaust pipe 13, which is connected to the control unit 5, and the control unit 5 is further provided with a
  • Cooling water sensor 15, an oil temperature sensor 16 and a sensor unit 17 for detecting a throttle position, a temperature in the intake manifold 8 and a pressure in the intake manifold 8 are connected.
  • the control unit 5 controls the injection module 2 on the basis of the received signals.
  • the injection device according to the invention is thus provided as an injection module 2 with a fuel pump, a pressure regulator, an injector and an air actuator, and can be designed to be particularly compact and physically small. Furthermore, the injection device according to the invention can be produced very inexpensively and in particular be pre-assembled in advance as a complete injection module, so that it only needs to be installed in the small engine 1 as a compact assembly. The integration of the four items fuel pump, pressure regulator, injector and air actuator thus a simple and inexpensive manufacturability is guaranteed. The fuel pump and the air actuator are actuated by a common actuator. Thereby for example, the injection device 2 according to the invention can be used in small motors of two-wheelers or lawn mowers.
  • FIG. 2 shows the injection module 2 in detail.
  • the fuel pump 20a, the pressure regulator 20b, the injector 20c and the aerator 2Od are integrated.
  • a multi-part housing 25 (shown only schematically in FIG. 2) is provided.
  • the pressure regulator 20b is part of the injector 20c.
  • a common actuator simultaneously actuates the fuel pump 20a and the aerator 2Od.
  • the common actuator comprises a coil 21, a first armature 22 and a second armature 23.
  • the first armature 22 is part of the air actuator 2Od, the armature 22 having at one end a valve member 22a which on a valve seat 12a of the bypass line 12, the bypass line 12 can release or close.
  • the aerator 2Od is further associated with a first return spring 28.
  • the actuator further includes a second armature 23, which in this embodiment is a part of the fuel pump 20a.
  • the second armature 23 is axially connected to a piston 26 of the fuel pump 20a.
  • the second armature 23 is a cylindrical component and is in
  • the guide element 19 has, in addition to a guide function, also a support function for the first return spring 28.
  • Reference numeral 29 denotes a non-magnetic element to interrupt the iron circle of the coil 21.
  • the coil 21 actuates, when energized, both the first armature 22 and the second armature 23. After elimination of the energization of the coil 21 are the first
  • the second return spring is supported on a housing block 25a and an end face of the second armature 23.
  • Fuel return line 6b arranged.
  • the fuel supply line 6a discharges into an intake space 30.
  • the fuel return line 6b starts from a return space 32.
  • the volume of the suction space 30 and the return space 32 are hydraulically connected to each other.
  • a pumping space 31 is further formed in the housing block 25a.
  • the pump chamber 31 is connected via bores to the suction chamber 30, the return chamber 32 and the injector 20c, more precisely a pressure chamber 42 of the injector 20c.
  • a first check valve 33 is disposed between the suction chamber 30 and the pump chamber 32, between the pump chamber 31 and the pressure chamber 42, a second check valve 34, and between the pump chamber 31 and the return chamber 32, a third check valve 35, respectively.
  • the pump chamber 31 is part of the fuel pump 20b.
  • a piston 26 of the fuel pump is arranged in the housing block 25a in such a way that it can pressurize a fluid located in the pumping space 31.
  • the piston 26 is axially connected to the second armature 23.
  • the position shown in Figure 2 is a position at the end an intake stroke of the fuel pump 20a.
  • the pump chamber 31, the first armature 22 and the second armature 23 lie on a common axis XX.
  • the third check valve 35 is arranged in the axial direction X-X of the injection module 2 at a position closer to the coil 21 than the first check valve 33.
  • the third check valve 35 serves at the beginning of the pressure phase to the fact that any existing gas bubbles can be conveyed from the pump chamber 31 in the return chamber 32.
  • the end of the piston 26 forms a control edge 26a, which closes the connection for the third check valve 35 in the further course of the movement of the piston 26, so that then the actual pressure build-up phase for the fuel located in the pump chamber 31 begins.
  • the second check valve 34 is further designed such that it opens from a slight overpressure in the pump chamber 31, so that fuel can flow into the pressure chamber 42 of the injector 20c.
  • the injector 20c which also includes the pressure regulator 20b for regulating the injection pressure, then opens from a predetermined pressure in the pressure chamber 42 against the force of a spring element 41, wherein the valve element 40 is an outwardly opening valve element.
  • the injector 20c injects fuel into the intake manifold 8.
  • the suction space 30 has a gas-filled region 30a at its end lying in the vertical direction.
  • This gas-filled area 30a serves as
  • Reference numeral 30b denotes a region of the intake pipe filled with liquid fuel. Further, as shown in Fig. 2, an orifice of the fuel supply pipe 6a is arranged in the suction space 30 at a position closer to the spool 21 than the first check valve 33 in the vertical direction
  • Pressure waves or vapor bubbles from the fuel supply line 6a are forwarded directly into the pump chamber 31 and be sucked. Steam bubbles from the fuel supply line can easily outgas, and pressure waves are thrown back from the housing block 25a first and then mitgedämpft over the gaseous region 30a.
  • a gas filled area 32a is provided in the return space 32.
  • the return chamber 32 and the suction chamber 30 form a common, substantially annular space, in the middle of the housing block 25a and the coil 21 is arranged.
  • One half of this common space forms the suction chamber 30 and the other half the return space 32.
  • the common volume of the suction and the return space 32 is a multiple of the volume of the pump chamber 31, for example, ten times the total volume.
  • the fuel return line 6b is, as can be seen from FIG. 2, not on arranged at the top end of the return space 32, but slightly below, to prevent the gaseous cushioning pad in the return chamber 32 is passed directly back into the tank.
  • the function of the injection module 2 is as follows.
  • An intake phase of the fuel pump 20a is introduced through the second return element 24, wherein the rest position of the second return element 24 defines the end of the intake phase.
  • the first check valve 33 is opened and the second and third check valves 34, 35 are each closed.
  • fuel can flow into the pump chamber 31 via the open first check valve 33.
  • the coil 21 is energized, so that the second armature 23 is moved in the direction of the arrow A, in order to pressurize the fluid located in the pumping space 31.
  • the third check valve 35 is opened in order to push out any gases present in the pump chamber 31 into the return chamber 32.
  • the second check valve 34 opens, so that the pressurized fluid enters the pressure chamber 42 of the injector 20c can flow and is injected from there from a certain pressure level independently.
  • the first armature 22 of the air regulator 2Od is also attracted in the direction of the arrow B when the coil 21 is energized.
  • the air actuator opens 2Od, so that air can flow through the bypass line 12.
  • air can flow to the suction pipe 8 via the outlet 12z.
  • the energization of the coil 21 is terminated, so that the return springs 24 and 28, the first and second armature 22, 23 back to their original positions.
  • the aerator 2Od is closed again and during the return of the second armature 23, the piston 26 is pulled back so that the suction phase begins again.
  • the restoring forces of the return springs 24 and 28 are designed such that, with only a small current to the coil 21, the air actuator 2Od can also be operated separately without actuating the fuel pump.
  • a suction pulsation of the fuel pump 20a is now damped by the gaseous region 30a, which acts like a damping pad in the suction space 30. Furthermore, a disturbing fuel vapor in the supply line resulting from the cyclical suction of the fuel pump 20a can also be prevented from penetrating into the pumping space 31. If vapor bubbles occur in the fuel supply line 6a, they can escape upwards in the intake space 30 due to the large volume of the intake space 30 and are thus not sucked in by the fuel pump 20a.
  • a steam cushion 32a is also provided in the return space 32, a result is obtained Storage effect in the return space 32, so that a negative pressure formation and a Pulsationsausbreitung is reduced in the fuel supply. Thus, the tendency for vapor bubble formation is reduced.
  • the fuel volume in the return space 32 also further reduces the tendency for vapor bubbles to form in the pumping space 31.
  • a compact injection device can be provided in which a risk of the formation of vapor bubbles is reduced and in particular can be avoided that vapor bubbles are injected via the injector 20c in the intake manifold 8 and thereby the amount of fuel injected by the injection of vapor bubbles is wrong ,
  • the injection module 2 has a common actuator for the fuel pump 20a and the aerator 2Od.
  • the aerator 2Od can open and close and in operating states in which it is not absolutely required, it can be ensured that despite the common actuator with the Fuel pump 20 a actuation of the fuel pump 20 a is not delayed or otherwise hindered.
  • a magnetic actuator by energizing a coil has been described as an actuator.
  • closure element 22a of the air actuator 2Od can also be designed as a tapering, in particular conical, end region of the armature 22, or in any other way, for example as a sphere or part sphere.
  • the second embodiment corresponds essentially to the first embodiment, in contrast to the second embodiment, no fuel return line is provided to the tank. Instead, as shown in FIG. 3, a connecting line 50 is provided between the return space 32 and the aerator 2Od, more precisely a space 12b, in the area of the aerator. Furthermore, a float valve 51 is provided, which is arranged in the connecting line 50.
  • the float valve 51 comprises a float ball 52, which can be pressed by a rising column of liquid against a valve seat 53 in the connecting line 50.
  • the connecting line 50 can be closed.
  • the float valve 51 prevents liquid fuel from entering the aerator 2Od and thus blocks the air Connecting line 50 between the return space 32 and the air actuator 2Od.
  • the float ball 52 in this case has such a diameter that it is arranged in the region of the return space 32 below the connecting line 50 with play, so that steam bubbles can be easily passed past the float ball 52.
  • the arrangement of the float valve 51 in the axial direction X-X of the injection module 2 is chosen such that it is ensured that in the suction chamber 30, which is arranged parallel to the return chamber 32, remains over a gaseous volume in the region 30a. As a result, the damping function is maintained in the suction chamber 30.
  • the injection module 2 simultaneously actuates the fuel pump 20a and the aerator 2Od, possibly existing fuel vapor may be required via the connecting line 50 and the outlet 12z of the air regulator 2Od into the intake manifold 8. Thereby, an injection amount of fuel via the injector 20c can be reduced.
  • FIG. 4 shows a section of an alternative embodiment of the float valve 51 according to a third embodiment of the invention.
  • the float valve 51 is designed as a floating body 54 with a separate sealing element 55. Otherwise, this embodiment corresponds to the second embodiment, so that reference can be made to the description given there.
  • FIG. 5 shows an injection module 2 according to a fourth exemplary embodiment of the invention. Identical or functionally identical parts are designated by the same reference numerals as in the preceding embodiments.
  • the fourth exemplary embodiment substantially corresponds to the second exemplary embodiment, wherein, in contrast to the second exemplary embodiment, an opening region of the connecting line 50 to the air distributor 2Od is designed differently.
  • an orifice 50a of the communication passage 50 is arranged so as to be parallel to an orifice of the bypass passage 12 for the air of the air actuator 20d.
  • the valve closing member 22a of the air actuator 2Od has an enlarged diameter and simultaneously closes both the connecting line 50 between the return space 32 and the space 12b of the air regulator and the supply line 12 (see. FIG. 5). When the coil 21 is energized, the valve closing member 22a simultaneously opens both the supply line 12 and the connecting line 50.
  • FIG. 6 shows an injection module 2 according to a fifth exemplary embodiment of the invention, wherein in turn identical or functionally identical parts are designated by the same reference numerals as in the preceding exemplary embodiments.
  • the fifth embodiment corresponds substantially to the fourth embodiment, wherein in contrast to an orifice 50a of the connecting line 50 Vietnamesesteller 2Od is different loaned lent.
  • the connecting line 50 opens relative to the connecting line 50
  • Air supply line 12 at an angle of 90 ° in the space 12b. Since a diameter of the valve member 22a of the air actuator 2Od is designed to cover the entire area of the space 12b, a side surface 22c of the valve member 22d is responsible for releasing the mouth 50a of the connection pipe 50. Here, a small shoulder for 25b is provided in the housing 25, so that the air supply line 12 and the connecting line 50 are opened with a time delay. A ⁇ ffhungs #2nate is such that only the air line 12 and then the connecting line 50 is opened. Thus, the valve member 22a on a slide function, so that in a simple manner, a time-delayed opening can be realized.

Abstract

The present invention relates to an injection device comprising a fuel pump (20a), a pressure regulator (20b), an injector (20c) and an air adjuster (20d), characterized in that the fuel pump (20a), the injector (20c) and the air adjuster (20d) are integral components of an injection module (2), the pressure regulator (20b) is an integral component of the injector (20c) and the injection device comprises an intake chamber (30) which is an integral component of the injection module (2) and which is connected to a pump chamber (31) of the fuel pump by way of a first check valve (33), wherein a volume of the pump chamber (31) is smaller than a volume of the intake chamber (30) and wherein the intake chamber (30) comprises a gas-filled area (30a) and a fuel area (30b) for damping an intake pulsation in the intake chamber (30).

Description

Beschreibung description
Titeltitle
Kompakte Einspritzvorrichtung mit reduzierter DampfblasenneigungCompact injection device with reduced steam bubble inclination
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzvorrichtung mit einer Kraftstoffpumpe, einem Druckregler, einem Injektor und einem Luftsteller in einer kompakten Bauweise.The present invention relates to an injection device with a fuel pump, a pressure regulator, an injector and an air actuator in a compact design.
Einspritzvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Insbesondere aus Kosten- und Bauraumgründen erfordern Kleinbrennkraftmaschinen, welche nur einen oder nur zwei Zylinder und einen kleinen Hubraum aufweisen, eigenständige Lösungen.Injectors are known in the prior art in various configurations. Especially for cost and space reasons require small internal combustion engines, which have only one or only two cylinders and a small displacement, independent solutions.
Einsatzgebiete derartiger Kleinbrennkraftmaschinen sind beispielsweise Zweiräder oder Dreiräder oder Rasenmäher usw. Bekannte Einspritzvorrichtungen umfassen üblicherweise in einem Tank eine Kraftstoffpumpe mit einem Druckregler, wobei die Kraftstoffpumpe Kraftstoff mit einem vorbestimmten Druck in eine Leitung, z.B. ein Rail o.a., fördert. Am Ende der Leitung ist ein Injektor angeordnet, welcher, gesteuert durch eine Steuereinrichtung, Kraftstoff in ein Saugrohr oder direkt in einen Brennraum einspritzt. Derartige Einspritzeinrichtungen sind jedoch sehr aufwendig und insbesondere teuer, so dass sie Kleinbrennkraftmaschinen ebenfalls sehr teuer machen.Areas of use of such small internal combustion engines are, for example, two-wheelers or tricycles or lawnmowers, etc. Known injectors usually comprise in a tank a fuel pump with a pressure regulator, the fuel pump injecting fuel at a predetermined pressure into a duct, e.g. a rail o.a., promotes. At the end of the line, an injector is arranged, which, controlled by a control device, injects fuel into a suction pipe or directly into a combustion chamber. However, such injectors are very expensive and especially expensive, so that they also make small internal combustion engines very expensive.
Aus der EP 1 340 906 Bl ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit elektronischer Steuerung bekannt, bei der ein Injektor nahe einem Pumpenkolben angeordnet ist. Ferner ist hierbei ein Vordruckventil zum Ausüben eines Vordrucks auf den Kraftstoff in einer Anfangsphase eines Druckhubes des Kolbens in der Rückleitung des Kraftstoffs zum Tank vorgesehen. Das Vordruckventil evakuiert dabei einen Teil des in einer Druckkammer befindlichen Kraftstoffs in die Rückleitung. Hierdurch kann insbesondere die Bildung von Dampfblasen im Injektor reduziert werden. Allerdings ist der Aufbau relativ kompliziert und die Vorrichtung nimmt einen großen Bauraum ein.From EP 1 340 906 B1 a fuel injection device with electronic control is known in which an injector is arranged close to a pump piston. Further, in this case, a pre-pressure valve is provided for exerting an admission pressure on the fuel in an initial phase of a pressure stroke of the piston in the return line of the fuel to the tank. The admission valve evacuates a part of the fuel located in a pressure chamber in the return line. In this way, in particular the formation of vapor bubbles in the injector can be reduced. However, the structure is relatively complicated and the device takes up a large amount of space.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass sie einen sehr kompakten Aufbau aufweist. Ferner kann die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden. Weiter kann erfindungsgemäß eine Saugpulsation der Pumpe reduziert werden und insbesondere die Erzeugung von Dampfblasen in der Kraftstoffzuleitung vermieden werden. Dadurch kann die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung insbesondere bei Kleinbrennkraftmaschinen, z.B. bei Zweirädern oder Rasenmähern o.a., verwendet werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Einspritzvorrichtung eine Kraftstoffpumpe, einen Druckregler zur Regelung eines Einspritzdrucks, einen Injektor und einen Luftsteller umfasst, welche integrale Bestandteile eines Einspritzmoduls sind. Das Einspritzmodul ist ein kompaktes, kleinbauendes Bauteil. Der Druckregler ist dabei integraler Bestandteil des Injektors. Ferner umfasst die Einspritzvorrichtung einen Ansaugraum, welcher integraler Bestand des Einspritzmoduls ist. Der Ansaugraum ist über ein erstes Rückschlagventil mit einem Pumpraum der Kraftstoffpumpe verbunden. Ein Volumen des Pumpraums ist dabei kleiner, vorzugsweise um ein Vielfaches kleiner, als ein Volumen des Ansaug- raums. Besonders bevorzugt ist das Volumen des Pumpraums um den Faktor 10 oder mehr kleiner als das Volumen des Ansaugraums. Im Ansaugraum ist ein gasgefüllter Bereich und ein flüssigen Kraftstoff enthaltender Kraftstoffbereich vorgesehen. Der gasgefüllte Bereich übernimmt dabei die Aufgabe, eine Ansaugpulsation der Kraftstoffpumpe im Ansaugraum zu dämpfen. Ferner steigen eventuell in der Kraftstoffzuleitung vorhandene Dampfblasen zum gasgefüllten Bereich des Ansaugraums auf, da der Ansaugraum zwischen einer Mündung der Kraftstoffzuleitung und derThe injection device according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that it has a very compact structure. Furthermore, the injection device according to the invention can be produced in a particularly simple and cost-effective manner. Furthermore, according to the invention, a suction pulsation of the pump can be reduced and in particular the generation of vapor bubbles in the fuel supply line can be avoided. This allows the Injection device according to the invention in particular in small internal combustion engines, for example in two-wheelers or lawn mowers or the like may be used. This is inventively achieved in that the injection device comprises a fuel pump, a pressure regulator for controlling an injection pressure, an injector and an air actuator, which are integral components of an injection module. The injection module is a compact, small-sized component. The pressure regulator is an integral part of the injector. Furthermore, the injection device comprises a suction space, which is an integral part of the injection module. The suction chamber is connected via a first check valve to a pump chamber of the fuel pump. A volume of the pumping space is smaller, preferably many times smaller, than a volume of the intake space. Particularly preferably, the volume of the pumping space is smaller by a factor of 10 or more than the volume of the suction space. A gas-filled area and a fuel area containing liquid fuel are provided in the intake space. The gas-filled area assumes the task of damping an intake pulsation of the fuel pump in the intake chamber. Furthermore, any vapor bubbles present in the fuel supply line rise to the gas-filled region of the intake space, since the intake space between an opening of the fuel supply line and the
Kraftstoffpumpe angeordnet ist. Das Einspritzmodul kann dabei komplett vormontiert werden, so dass es lediglich an die notwendigen Anschlüsse angeschlossen werden muss und in ein Fahrzeug direkt eingebaut werden kann. Die Bauteile des Einspritzmoduls sind dabei vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse des Einspritzmoduls angeordnet. Neben der Kompaktheit des Einspritzmoduls ist ein weiterer großer Vorteil, dass auch andere Bauteile für das Einspritzmodul minimiert werden können.Fuel pump is arranged. The injection module can be completely pre-assembled so that it only needs to be connected to the necessary connections and can be installed directly into a vehicle. The components of the injection module are preferably arranged in a common housing of the injection module. In addition to the compactness of the injection module is another great advantage that other components for the injection module can be minimized.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.
Vorzugsweise umfasst die Einspritzvorrichtung ferner einen Rückführraum, welcher über ein zweites Rückschlagventil mit dem Pumpraum verbunden ist. Der Rückführraum weist dabei vorzugsweise ein Volumen auf, welches größer, vorzugsweise 10 mal größer als das Volumen des Pumpraums ist. Der Rückführraum übernimmt die Aufgabe, dass, falls sich Dampfblasen im Pumpraum gebildet haben oder Dampfblasen in den Pumpraum angesaugt wurden, diese über das zweite Rückschlagventil in den Rückführraum, insbesondere zu Beginn der Druckphase in der Kraftstoffpumpe, abgeführt werden können. Hierbei bildet ein Ende eines Kolbens der Kraftstoffpumpe eine Steuerkante, welche im weiteren Verlauf der Bewegung des Kolbens zum Druckaufbau im Pumpraum einen Anschluss des zweiten Rückschlagventils schließt. Damit beginnt die eigentliche Druckaufbauphase in der Pumpkammer etwas verzögert.Preferably, the injection device further comprises a return space, which is connected via a second check valve with the pump space. The return space preferably has a volume which is larger, preferably 10 times larger than the volume of the pump space. The return space takes on the task that, if vapor bubbles have formed in the pump chamber or vapor bubbles were sucked into the pump chamber, they can be removed via the second check valve in the return space, especially at the beginning of the pressure phase in the fuel pump. Here, one end of a piston of the fuel pump forms a control edge, which closes a connection of the second check valve in the further course of the movement of the piston to build up pressure in the pump chamber. Thus, the actual pressure build-up phase in the pumping chamber begins somewhat delayed.
Besonders bevorzugt umfasst der Rückführraum ebenfalls einen gasgefüllten Bereich. Hierdurch kann durch Vorsehen von zwei gasgefüllten Bereichen, einmal im Rückführraum und einmal im Ansaugraum, eine weitere Reduzierung der Saugpulsation der Kraftstoffpumpe erreicht werden. Dadurch können, falls Dampfblasen in den Rückführraum gefördert wurden, diese sich im gasgefüllten Bereich des Rückführraums sammeln.Particularly preferably, the return space also comprises a gas-filled area. This can be achieved by providing two gas-filled areas, once in the return space and once in the suction, a further reduction of Saugpulsation the fuel pump. As a result, if vapor bubbles have been delivered into the recirculation space, they can accumulate in the gas filled area of the recirculation space.
Vorzugsweise ist der Rückführraum hydraulisch mit dem Ansaugraum verbunden. Besonders bevorzugt ist der Rückführraum und der Ansaugraum als ein gemeinsamer, ringförmiger Raum vorgesehen. Hierdurch wird ein besonders einfacher Aufbau ermöglicht und der gemeinsame Raum weist zwei gasgefüllte Bereiche auf, einen am Rückführbereich und einen am Ansaugbereich.Preferably, the return space is hydraulically connected to the suction space. Particularly preferably, the return space and the suction space is provided as a common, annular space. As a result, a particularly simple construction is made possible and the common space has two gas-filled areas, one at the return area and one at the intake area.
Weiter bevorzugt ist der Rückführraum mit einem Tank verbunden. Dadurch kann es ermöglicht werden, dass die aus der Pumpkammer abgeschiedenen Dampfblasen zurück in den Tank geführt werden. Um hierbei einen gasgefüllten Bereich im Rückführraum aufrecht zu erhalten, ist vorzugsweise ein Anschluss des Tanks etwas unterhalb eines in Vertikalrichtung liegenden obersten Bereichs des Rückführraums angeordnet.More preferably, the return space is connected to a tank. This may allow the vapor bubbles separated from the pumping chamber to be fed back into the tank. In order to maintain a gas-filled area in the return space, a connection of the tank is preferably arranged slightly below a vertically located uppermost region of the return space.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Rückführraum mit dem Luftsteller verbunden. Dadurch werden Dampfblasen, welche in den Rückführraum gefördert wurden, über die Bypassluftleitung zum Saugrohr geführt. Da bei jedem Einspritzvorgang gleichzeitig der Luftsteller und die Kraftstoffpumpe bzw. der Injektor betätigt werden, gelangt der sich im Rückführraum angesammelte Kraftstoffdampf über den Luftsteller ins Saugrohr, so dass eine über den Injektor in das Saugrohr eingespritzte Menge an Kraftstoff reduziert werden kann.According to an alternative embodiment of the present invention, the return space is connected to the air actuator. As a result, vapor bubbles, which were conveyed into the return space, are guided via the bypass air line to the intake manifold. Since the air actuator and the fuel pump or the injector are actuated simultaneously during each injection process, the fuel vapor accumulated in the return chamber passes via the air actuator into the intake manifold so that an amount of fuel injected into the intake manifold via the injector can be reduced.
Um zu verhindern, dass flüssiger Kraftstoff in den Luftsteller über die Verbindungsleitung zwischen dem Rückführraum und dem Luftsteller gelangt, ist in der Verbindungsleitung vorzugsweise ein Schwimmerventil angeordnet. Das Schwimmerventil umfasst einen Schwimmkörper, welcher auf dem Kraftstoff aufschwimmt. Der Schwimmkörper ist dabei mit Spiel in der Verbindungsleitung geführt und kann an einem Schwimmventilsitz die Leitung abdichten. Als Schwimmkörper ist beispielsweise eine Kugel oder ein Schwimmkörper mit einem separaten Dichtelement verwendbar.In order to prevent liquid fuel from entering the aerator via the connecting line between the return chamber and the aerator, a float valve is preferably arranged in the connecting line. The float valve includes a float that floats on top of the fuel. The float is guided with play in the connecting line and can seal the line to a floating valve seat. As a float, for example, a ball or a float with a separate sealing element can be used.
Vorzugsweise mündet eine Abführleitung vom Luftsteller im Saugrohr an einer Stelle, welche in Strömungsrichtung im Saugrohr vor einer abdichtenden Drosselklappe liegt. Dadurch wird verhindert, dass bei stehendem Motor ein Abdampfen des Kraftstoffs aus dem Rückführraum über die Verbindungsleitung zum Luftsteller und von dort über das Saugrohr zum Motor in die Umgebung gelangt.Preferably, a discharge line from the air actuator opens in the intake manifold at a location which lies in the flow direction in the intake manifold in front of a sealing throttle. This prevents the fuel from escaping from the return space via the connecting line to the air actuator and from there via the intake manifold to the engine into the environment when the engine is stopped.
Weiter bevorzugt mündet die Verbindungsleitung zwischen dem Rückführraum und dem Luftsteller in einen Bereich des Luftstellers derart, dass eine Mündung der Verbindungsleitung durch ein Schließglied des Luftstellers freigegeben bzw. geschlossen wird. Somit hat das Schließglied des - A -More preferably, the connecting line between the return chamber and the air actuator opens into a region of the air actuator such that an opening of the connecting line is released or closed by a closing member of the air actuator. Thus, the closing member of the - A -
Luftstellers neben dem Freigeben und Verschließen des Luftstellers noch die Funktion des Freigebens und Verschließens der Verbindungsleitung. Dadurch wird ein Abdampfen des Kraftstoffs in die Umgebung verhindert, falls die Drosselklappe nicht vollständig dicht ist.Luftstellers in addition to the release and closing of the Luftstellers nor the function of releasing and closing the connecting line. This will prevent fuel from evaporating into the environment if the throttle is not completely sealed.
Besonders bevorzugt ist die Mündung der Verbindungsleitung dabei parallel zu einer Luftzuleitung zum Luftsteller. Hierdurch kann ein einfacher und kostengünstiger Aufbau des Luftstellers erreicht werden und die Verbindungsleitung und der Luftsteller gleichzeitig geöffnet und verschlossen werden. Alternativ mündet die Mündung der Verbindungsleitung in einem Winkel von 90° zur Luftzuleitung des Luftstellers. Dadurch kann auf einfache Weise ein zeitlich unterschiedliches Öffnen und Verschließen der Mündung und des Luftstellers erreicht werden.Particularly preferably, the mouth of the connecting line is parallel to an air supply to the air actuator. In this way, a simple and cost-effective design of the air regulator can be achieved and the connecting line and the air plate can be opened and closed simultaneously. Alternatively, the mouth of the connecting line opens at an angle of 90 ° to the air supply line of the Luftstellers. This can be achieved in a simple manner a time-varying opening and closing of the mouth and the Luftstellers.
Weiter bevorzugt sind ein Zulauf vom Tank zum Ansaugraum und das erste Rückschlagventil zwischen dem Ansaugraum und dem Pumpraum an in Axialrichtung der Einspritzvorrichtung versetzt zueinander angeordneten Positionen angeordnet. Dadurch wird verhindert, dass evtl. auftretende Druckwellen, welche aus der Kraftstoffzuleitung übertragen werden, sich nicht direkt durch das geöffnete erste Rückschlagventil in den Pumpraum fortpflanzen können. Ferner kann dadurch verhindert werden, dass evtl. aus der Kraftstoffzuleitung zugeführte Dampfblasen nicht direkt von der Pumpe angesaugt werden, sondern die Möglichkeit haben, vorher im Ansaugraum in Richtung des gasförmigen Bereichs im Ansaugraum aufzusteigen. Die versetzte Anordnung ist dabei insbesondere derart gewählt, dass das erste Rückschlagventil in Horizontalrichtung der Einspritzvorrichtung tiefer angeordnet ist, als die Mündung der Kraftstoffzuleitung im Ansaugraum.More preferably, an inlet from the tank to the suction chamber and the first check valve between the suction chamber and the pump chamber are arranged at positions offset from one another in the axial direction of the injection device. This prevents that possibly occurring pressure waves, which are transmitted from the fuel supply, can not propagate directly through the opened first check valve in the pump chamber. Furthermore, it can be prevented that possibly supplied from the fuel supply steam bubbles are not directly sucked by the pump, but have the ability to ascend previously in the suction in the direction of the gaseous region in the suction. The staggered arrangement is chosen in particular such that the first check valve in the horizontal direction of the injection device is arranged lower than the mouth of the fuel supply line in the suction.
Die Einspritzvorrichtung umfasst vorzugsweise genau einen Aktuator, welcher gleichzeitig die Kraftstoffpumpe und den Luftsteller betätigt. Dadurch kann insbesondere jeweils ein separater Aktuator für den Luftsteller bzw. die Kraftstoffpumpe entfallen, so dass die Bauteileanzahl signifikant reduziert wird. Hierdurch ergibt sich selbstverständlich auch eine Kostenreduktion. Somit übernimmt der gemeinsame Aktuator erstens die Funktion des Pumpenantriebs und zweitens die Funktion des Stellantriebs für den Luftsteller. Der gemeinsame Aktuator kann eine gleichzeitige Betätigung der Kraftstoffpumpe und des Luftstellers durchführen, wobei der Aktuator eine Spule, einen ersten Anker und einen zweiten Anker umfasst. Hierbei ist der erste Anker dem Luftsteller zugeordnet und der zweite Anker der Kraftstoffpumpe, und beide Anker können mittels der gemeinsamen Spule aktiviert werden. Alternativ kann der Luftsteller auch unabhängig von der Kraftstoffpumpe betätigt werden.The injection device preferably comprises exactly one actuator, which simultaneously actuates the fuel pump and the aerator. As a result, in each case a separate actuator for the aerator or the fuel pump can be omitted in each case, so that the number of components is significantly reduced. Of course, this also results in a cost reduction. Thus, the common actuator assumes first the function of the pump drive and secondly the function of the actuator for the air actuator. The common actuator may perform a simultaneous actuation of the fuel pump and the air actuator, wherein the actuator comprises a coil, a first armature and a second armature. Here, the first armature is assigned to the air actuator and the second armature of the fuel pump, and both anchors can be activated by means of the common coil. Alternatively, the air actuator can also be operated independently of the fuel pump.
Vorzugsweise umfasst der in den Injektor integrierte Druckregler ein nach außen öffnendes Ventilelement und ein das Ventilelement vorspannendes Federelement, um den Einspritzdruck zu regeln. Mit anderen Worten ist der Injektor als nach außen öffnender Injektor vorgesehen, welcher bei Anliegen eines vorbestimmten Drucks öffnet, wobei die Federkraft des Federelements überwunden wird. Eine Einspritzung wird dabei beendet, sobald ein am Injektor anliegender Druck wieder unter den Betätigungsdruck sinkt, so dass das nach außen öffnende Ventilelement durch das Federelement wieder in die Ausgangsposition zurückgestellt wird.The pressure regulator integrated into the injector preferably comprises an outwardly opening valve element and a spring element biasing the valve element in order to regulate the injection pressure. In other words, the injector is provided as an outwardly opening injector, which opens upon application of a predetermined pressure, wherein the spring force of the spring element overcome becomes. An injection is terminated as soon as a pressure applied to the injector drops below the actuating pressure, so that the outwardly opening valve element is returned to the starting position by the spring element.
Um einen möglichst kompakten Aufbau bereitzustellen, ist vorzugsweise der erste Anker ein Teil des Luftstellers und der zweite Anker ist ein Teil der Kraftstoffpumpe. Insbesondere ist der erste Anker ein Ventilglied des Luftstellers und der zweite Anker ist ein Kolben der Kraftstoffpumpe.In order to provide as compact a structure as possible, the first armature is preferably a part of the air regulator and the second armature is a part of the fuel pump. In particular, the first armature is a valve member of the air regulator and the second armature is a piston of the fuel pump.
Weiter betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschine, welche genau einen Zylinder oder genau zwei Zylinder sowie eine erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung umfasst. Besonders bevorzugt umfasst die Brennkraftmaschine einen Kraftstofftank, welcher oberhalb des Einspritzmoduls angeordnet ist. Dadurch kann ein Unterdruck und damit die Gasblasenbildung beim Ansaugen reduziert werden.Furthermore, the present invention relates to an internal combustion engine which comprises exactly one cylinder or exactly two cylinders and a fuel injection device according to the invention. Particularly preferably, the internal combustion engine comprises a fuel tank, which is arranged above the injection module. As a result, a negative pressure and thus the gas bubble formation during suction can be reduced.
Zeichnungdrawing
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:
Figur 1 eine schematische Ansicht eines Kleinmotors mit einer Einspritzvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, Figur 2 eine schematische Ansicht der Einspritzvorrichtung gemäß dem erstenFigure 1 is a schematic view of a small motor with an injection device according to a first embodiment of the invention, Figure 2 is a schematic view of the injection device according to the first
Ausführungsbeispiel,Embodiment,
Figur 3 eine schematische Ansicht der Einspritzvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,FIG. 3 shows a schematic view of the injection device according to a second exemplary embodiment,
Figur 4 eine schematische Ansicht der Einspritzvorrichtung gemäß einem drittenFigure 4 is a schematic view of the injection device according to a third
Ausführungsbeispiel, Figur 5 eine schematische Ansicht der Einspritzvorrichtung gemäß einem viertenEmbodiment, Figure 5 is a schematic view of the injection device according to a fourth
Ausführungsbeispiel, und Figur 6 eine schematische Ansicht der Einspritzvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel. Bevorzugte Ausführungsformen der ErfindungEmbodiment, and Figure 6 is a schematic view of the injection device according to a fifth embodiment. Preferred embodiments of the invention
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 ein Kleinmotor 1 mit einer erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im Detail beschrieben.Hereinafter, a small motor 1 with an injection device according to the invention according to a first embodiment will be described in detail with reference to Figures 1 to 4.
Figur 1 zeigt schematisch den Aufbau des Kleinmotors 1, welcher als Einzylindermotor ausgebildet ist. Der Kleinmotor 1 umfasst einen Zylinder 3, einen darin hin- und herbewegbaren Kolben 4, eine Steuereinheit 5 und einen Tank 6. Der Tank 6 ist über eine Kraftstoffzuleitung 6a mit einem Einspritzmodul 2 verbunden. Eine Kraftstoffrückleitung 6b geht von dem Einspritzmodul 2 zurück zum Tank 6. Wie aus Figur 1 schematisch ersichtlich ist, ist der Tank 6 über dem Einspritzmodul 2 angeordnet. Dadurch läuft der Kraftstoff durch die Kraftstoffzuleitung 6a aufgrund der Schwerkraft zum Einspritzmodul 2. Das Einspritzmodul 2 ist sehr schematisch dargestellt und umfasst eine Kraftstoffpumpe, einen Injektor mit integriertem Druckregler, und einen Luftsteller, so dass das Einspritzmodul 2 sehr kompakt aufgebaut ist.Figure 1 shows schematically the structure of the small motor 1, which is designed as a single-cylinder engine. The small engine 1 comprises a cylinder 3, a reciprocating piston 4, a control unit 5 and a tank 6. The tank 6 is connected to an injection module 2 via a fuel supply line 6a. A fuel return line 6b goes from the injection module 2 back to the tank 6. As can be seen schematically from FIG. 1, the tank 6 is arranged above the injection module 2. As a result, the fuel passes through the fuel supply line 6a due to gravity to the injection module 2. The injection module 2 is shown very schematically and includes a fuel pump, an injector with integrated pressure regulator, and an air actuator, so that the injection module 2 is very compact.
Der Kleinmotor 1 umfasst ferner eine Drosselklappe 7, welche in einem Saugrohr 8 angeordnet ist. Am Zylinder 3 sind ferner eine Zündkerze 9, ein Einlassventil 10 und ein Auslassventil 11 angeordnet. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet eine Bypassleitung für Luft, welche Luft vom Saugrohr 8 von einem Bereich in Strömungsrichtung der Luft vor der Drosselklappe 7 abzweigt und direkt zum in das Einspritzmodul 2 integrierten Luftsteller führt. Ein Auslass 12z der Bypassleitung 12 mündet im Saugrohr 8 hinter der Drosselklappe 7.The small engine 1 further comprises a throttle valve 7, which is arranged in a suction pipe 8. On the cylinder 3, a spark plug 9, an intake valve 10 and an exhaust valve 11 are further arranged. The reference numeral 12 designates a bypass line for air, which branches off air from the intake manifold 8 from a region in the flow direction of the air in front of the throttle valve 7 and leads directly to the integrated into the injection module 2 air actuator. An outlet 12z of the bypass line 12 opens in the intake manifold 8 behind the throttle valve. 7
Der Kleinmotor 1 umfasst ferner eine Abgasleitung 13, welche durch das Auslassventil 11 freigegeben bzw. verschlossen wird. Ferner ist ein Sauerstoffsensor 14 an der Abgasleitung 13 vorgesehen, welcher mit der Steuereinheit 5 verbunden ist, und die Steuereinheit 5 ist ferner mit einemThe small engine 1 further comprises an exhaust pipe 13, which is released or closed by the exhaust valve 11. Further, an oxygen sensor 14 is provided on the exhaust pipe 13, which is connected to the control unit 5, and the control unit 5 is further provided with a
Kühlwassersensor 15, einem Öltemperatursensor 16 und einer Sensoreinheit 17 für die Erfassung einer Drosselposition, einer Temperatur im Saugrohr 8 und eines Drucks im Saugrohr 8 verbunden. Die Steuereinheit 5 steuert dabei anhand der erhaltenen Signale das Einspritzmodul 2.Cooling water sensor 15, an oil temperature sensor 16 and a sensor unit 17 for detecting a throttle position, a temperature in the intake manifold 8 and a pressure in the intake manifold 8 are connected. The control unit 5 controls the injection module 2 on the basis of the received signals.
Die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung ist somit als Einspritzmodul 2 mit einer Kraftstoffpumpe, einem Druckregler, einem Injektor und einem Luftsteller vorgesehen, und kann besonders kompakt und kleinbauend ausgelegt werden. Ferner kann die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung sehr kostengünstig hergestellt werden und insbesondere schon im voraus als komplettes Einspritzmodul vormontiert werden, so dass es lediglich in den Kleinmotor 1 als Kompaktbaugruppe eingebaut werden muss. Durch die Integration der vier Einzelteile Kraftstoffpumpe, Druckregler, Injektor und Luftsteller ist somit eine einfache und kostengünstige Herstellbarkeit gewährleistet. Die Kraftstoffpumpe und der Luftsteller werden dabei von einem gemeinsamen Aktuator betätigt. Dadurch kann die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung 2 beispielsweise in Kleinmotoren von Zweirädern oder Rasenmähern verwendet werden.The injection device according to the invention is thus provided as an injection module 2 with a fuel pump, a pressure regulator, an injector and an air actuator, and can be designed to be particularly compact and physically small. Furthermore, the injection device according to the invention can be produced very inexpensively and in particular be pre-assembled in advance as a complete injection module, so that it only needs to be installed in the small engine 1 as a compact assembly. The integration of the four items fuel pump, pressure regulator, injector and air actuator thus a simple and inexpensive manufacturability is guaranteed. The fuel pump and the air actuator are actuated by a common actuator. Thereby For example, the injection device 2 according to the invention can be used in small motors of two-wheelers or lawn mowers.
Figur 2 zeigt das Einspritzmodul 2 im Detail. Im Einspritzmodul 2 sind die Kraftstoffpumpe 20a, der Druckregler 20b, der Injektor 20c und der Luftsteller 2Od integriert. Hierzu ist ein mehrteiliges Gehäuse 25 (in Figur 2 nur schematisch gezeigt) vorgesehen. Der Druckregler 20b ist dabei Bestandteil des Injektors 20c. Ein gemeinsamer Aktuator betätigt dabei gleichzeitig die Kraftstoffpumpe 20a und den Luftsteller 2Od. Der gemeinsame Aktuator umfasst dabei eine Spule 21, einen ersten Anker 22 und einen zweiten Anker 23. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, ist der erste Anker 22 Teil des Luftstellers 2Od, wobei der Anker 22 an einem Ende ein Ventilglied 22a ausgebildet hat, welches an einem Ventilsitz 12a der Bypassleitung 12 die Bypassleitung 12 freigeben bzw. verschließen kann. Dem Luftsteller 2Od ist ferner eine erste Rückstellfeder 28 zugeordnet. Der Aktuator umfasst ferner einen zweiten Anker 23, welcher in diesem Ausführungsbeispiel ein Teil der Kraftstoffpumpe 20a ist. Hierbei ist der zweite Anker 23 axial mit einem Kolben 26 der Kraftstoffpumpe 20a verbunden. Der zweite Anker 23 ist ein zylindrisches Bauteil und wird imFIG. 2 shows the injection module 2 in detail. In the injection module 2, the fuel pump 20a, the pressure regulator 20b, the injector 20c and the aerator 2Od are integrated. For this purpose, a multi-part housing 25 (shown only schematically in FIG. 2) is provided. The pressure regulator 20b is part of the injector 20c. A common actuator simultaneously actuates the fuel pump 20a and the aerator 2Od. The common actuator comprises a coil 21, a first armature 22 and a second armature 23. As can be seen in FIG. 2, the first armature 22 is part of the air actuator 2Od, the armature 22 having at one end a valve member 22a which on a valve seat 12a of the bypass line 12, the bypass line 12 can release or close. The aerator 2Od is further associated with a first return spring 28. The actuator further includes a second armature 23, which in this embodiment is a part of the fuel pump 20a. Here, the second armature 23 is axially connected to a piston 26 of the fuel pump 20a. The second armature 23 is a cylindrical component and is in
Inneren der Spule 21 mittels eines Führungselements 19 geführt. Das Führungselement 19 weist neben einer Führungsfunktion auch eine Abstützfunktion für die erste Rückstellfeder 28 auf. Das Bezugszeichen 29 bezeichnet ein nicht-magnetisches Element, um den Eisenkreis der Spule 21 zu unterbrechen. Die Spule 21 betätigt dabei, wenn sie bestromt wird, sowohl den ersten Anker 22 als auch den zweiten Anker 23. Nach Wegfall der Bestromung der Spule 21 stellen die ersteInside the coil 21 guided by a guide member 19. The guide element 19 has, in addition to a guide function, also a support function for the first return spring 28. Reference numeral 29 denotes a non-magnetic element to interrupt the iron circle of the coil 21. The coil 21 actuates, when energized, both the first armature 22 and the second armature 23. After elimination of the energization of the coil 21 are the first
Rückstellfeder 28 bzw. eine zweite Rückstellfeder 24 für den zweiten Anker die beiden Anker wieder in die in Figur 2 gezeigten Ausgangspositionen zurück. Die zweite Rückstellfeder stützt sich dabei an einem Gehäuseblock 25a und einer Stirnseite des zweiten Ankers 23 ab.Return spring 28 and a second return spring 24 for the second armature the two anchors back to the initial positions shown in Figure 2 back. The second return spring is supported on a housing block 25a and an end face of the second armature 23.
Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, sind am Gehäuse 25 die Kraftstoffzuleitung 6a sowie dieAs can be seen from Figure 2, the fuel supply line 6a and the housing 25 are on
Kraftstoffrückleitung 6b angeordnet. Die Kraftstoffzuleitung 6a mündet dabei in einen Ansaugraum 30. Die Kraftstoffrückleitung 6b geht von einem Rückführraum 32 aus. Das Volumen des Ansaugraums 30 und des Rückführraums 32 sind hydraulisch miteinander verbunden. Im Gehäuseblock 25a ist ferner ein Pumpraum 31 ausgebildet. Der Pumpraum 31 ist über Bohrungen mit dem Ansaugraum 30, dem Rückführraum 32 bzw. dem Injektor 20c, genauer einer Druckkammer 42 des Injektors 20c, verbunden. Hierbei ist zwischen dem Ansaugraum 30 und dem Pumpraum 32 ein erstes Rückschlagventil 33 angeordnet, zwischen dem Pumpraum 31 und dem Druckraum 42 ein zweites Rückschlagventil 34, und zwischen dem Pumpraum 31 und dem Rückführraum 32 ein drittes Rückschlagventil 35, angeordnet. Der Pumpraum 31 ist dabei Teil der Kraftstoffpumpe 20b. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, ist ein Kolben 26 der Kraftstoffpumpe derart im Gehäuseblock 25a angeordnet, dass er ein im Pumpraum 31 befindliches Fluid unter Druck setzen kann. Der Kolben 26 ist dabei axial mit dem zweiten Anker 23 verbunden. Die in Figur 2 gezeigte Position ist dabei eine Position am Ende eines Ansaughubes der Kraftstoffpumpe 20a. Der Pumpraum 31 , der erste Anker 22 und der zweite Anker 23 liegen dabei auf einer gemeinsamen Achse X-X.Fuel return line 6b arranged. The fuel supply line 6a discharges into an intake space 30. The fuel return line 6b starts from a return space 32. The volume of the suction space 30 and the return space 32 are hydraulically connected to each other. In the housing block 25a, a pumping space 31 is further formed. The pump chamber 31 is connected via bores to the suction chamber 30, the return chamber 32 and the injector 20c, more precisely a pressure chamber 42 of the injector 20c. Here, a first check valve 33 is disposed between the suction chamber 30 and the pump chamber 32, between the pump chamber 31 and the pressure chamber 42, a second check valve 34, and between the pump chamber 31 and the return chamber 32, a third check valve 35, respectively. The pump chamber 31 is part of the fuel pump 20b. As can be seen from FIG. 2, a piston 26 of the fuel pump is arranged in the housing block 25a in such a way that it can pressurize a fluid located in the pumping space 31. The piston 26 is axially connected to the second armature 23. The position shown in Figure 2 is a position at the end an intake stroke of the fuel pump 20a. The pump chamber 31, the first armature 22 and the second armature 23 lie on a common axis XX.
Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, ist das dritte Rückschlagventil 35 in Axialrichtung X-X des Einspritzmoduls 2 an einer Position näher zur Spule 21 angeordnet, als das erste Rückschlagventil 33.As is apparent from FIG. 2, the third check valve 35 is arranged in the axial direction X-X of the injection module 2 at a position closer to the coil 21 than the first check valve 33.
Das dritte Rückschlagventil 35 dient dabei zu Beginn der Druckphase dazu, dass eventuell vorhandene Gasblasen aus dem Pumpraum 31 in den Rückführraum 32 gefördert werden können. Das Ende des Kolbens 26 bildet dabei eine Steuerkante 26a, welche im weiteren Verlauf der Bewegung des Kolbens 26 den Anschluss für das dritte Rückschlagventil 35 verschließt, so dass dann die eigentliche Druckaufbauphase für den im Pumpraum 31 befindlichen Kraftstoff beginnt. Das zweite Rückschlagventil 34 ist weiter derart ausgelegt, dass es ab einem geringen Überdruck im Pumpraum 31 öffnet, so dass Kraftstoff in den Druckraum 42 des Injektors 20c strömen kann. Der Injektor 20c, welcher gleichzeitig auch den Druckregler 20b zur Regelung des Einspritzdrucks umfasst, öffnet dann ab einem vorbestimmten Druck im Druckraum 42 gegen die Kraft eines Federelements 41, wobei das Ventilelement 40 ein nach außen öffnendes Ventilelement ist. Der Injektor 20c spritzt dabei Kraftstoff in das Saugrohr 8 ein.The third check valve 35 serves at the beginning of the pressure phase to the fact that any existing gas bubbles can be conveyed from the pump chamber 31 in the return chamber 32. The end of the piston 26 forms a control edge 26a, which closes the connection for the third check valve 35 in the further course of the movement of the piston 26, so that then the actual pressure build-up phase for the fuel located in the pump chamber 31 begins. The second check valve 34 is further designed such that it opens from a slight overpressure in the pump chamber 31, so that fuel can flow into the pressure chamber 42 of the injector 20c. The injector 20c, which also includes the pressure regulator 20b for regulating the injection pressure, then opens from a predetermined pressure in the pressure chamber 42 against the force of a spring element 41, wherein the valve element 40 is an outwardly opening valve element. The injector 20c injects fuel into the intake manifold 8.
Der Ansaugraum 30 weist, wie aus Figur 3 ersichtlich ist, an seinem in Vertikalrichtung oben liegenden Ende einen gasgefüllten Bereich 30a auf. Dieser gasgefüllte Bereich 30a dient alsAs shown in FIG. 3, the suction space 30 has a gas-filled region 30a at its end lying in the vertical direction. This gas-filled area 30a serves as
Dämpfungspolster, um Druckwellen, welche aus der Kraftstoffzuleitung 6a zum Ansaugraum 30 zurückgeführt werden, zu dämpfen. Das Bezugszeichen 30b bezeichnet dabei einen mit flüssigem Kraftstoff gefüllten Bereich des Ansaugrohrs. Ferner ist, wie aus Figur 2 ersichtlich ist, eine Mündung der Kraftstoffzuleitung 6a im Ansaugraum 30 an einer Position angeordnet, welche in Vertikalrichtung näher an der Spule 21 liegt als das erste Rückschlagventil 33. Dadurch wird verhindert, dassDamping pads to dampen pressure waves, which are returned from the fuel supply line 6a to the suction chamber 30. Reference numeral 30b denotes a region of the intake pipe filled with liquid fuel. Further, as shown in Fig. 2, an orifice of the fuel supply pipe 6a is arranged in the suction space 30 at a position closer to the spool 21 than the first check valve 33 in the vertical direction
Druckwellen oder Dampfblasen aus der Kraftstoffzuleitung 6a unmittelbar in den Pumpraum 31 weitergeleitet werden bzw. angesaugt werden. Dampfblasen aus der Kraftstoffzuleitung können dabei problemlos nach oben ausgasen, und Druckwellen werden vom Gehäuseblock 25a zuerst zurückgeworfen und dann über den gasformigen Bereich 30a mitgedämpft.Pressure waves or vapor bubbles from the fuel supply line 6a are forwarded directly into the pump chamber 31 and be sucked. Steam bubbles from the fuel supply line can easily outgas, and pressure waves are thrown back from the housing block 25a first and then mitgedämpft over the gaseous region 30a.
In ähnlicher Weise ist im Rückführraum 32 ein gasgefüllter Bereich 32a vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel bilden der Rückführraum 32 und der Ansaugraum 30 einen gemeinsamen, im Wesentlichen ringförmigen Raum, in dessen Mitte der Gehäuseblock 25a bzw. die Spule 21 angeordnet ist. Eine Hälfte dieses gemeinsamen Raums bildet dabei den Ansaugraum 30 und die andere Hälfte den Rückführraum 32. Das gemeinsame Volumen des Ansaugraums und des Rückführraums 32 ist dabei ein Vielfaches des Volumens des Pumpraums 31, beispielsweise das zehnfache des Gesamtvolumens. Die Kraftstoffrückleitung 6b ist dabei, wie aus Figur 2 ersichtlich ist, nicht am obersten Ende des Rückführraums 32 angeordnet, sondern etwas unterhalb, um zu verhindern, dass das gasförmige Dämpfungspolster im Rückführraum 32 unmittelbar zurück in den Tank geleitet wird.Similarly, a gas filled area 32a is provided in the return space 32. In this embodiment, the return chamber 32 and the suction chamber 30 form a common, substantially annular space, in the middle of the housing block 25a and the coil 21 is arranged. One half of this common space forms the suction chamber 30 and the other half the return space 32. The common volume of the suction and the return space 32 is a multiple of the volume of the pump chamber 31, for example, ten times the total volume. The fuel return line 6b is, as can be seen from FIG. 2, not on arranged at the top end of the return space 32, but slightly below, to prevent the gaseous cushioning pad in the return chamber 32 is passed directly back into the tank.
Die Funktion des erfindungsgemäßen Einspritzmoduls 2 ist dabei wie folgt. Eine Ansaugphase der Kraftstoffpumpe 20a wird durch das zweite Rückstellelement 24 eingeleitet, wobei die Ruhestellung des zweiten Rückstellelements 24 das Ende der Ansaugphase definiert. Während der Ansaugphase ist das erste Rückschlagventil 33 geöffnet und das zweite und dritte Rückschlagventil 34, 35 sind jeweils geschlossen. Dadurch kann Kraftstoff über das geöffnete erste Rückschlagventil 33 in den Pumpraum 31 strömen. Anschließend erfolgt eine Bestromung der Spule 21, so dass der zweite Anker 23 in Richtung des Pfeils A bewegt wird, um das sich im Pumpraum 31 befindliche Fluid unter Druck zu setzen. Dadurch schließt das erste Rückschlagventil 33 und solange noch ein geringes Druckniveau im Pumpraum 31 herrscht, bleibt das zweite Rückschlagventil 34 ebenfalls geschlossen. Zu Beginn der Druckphase ist das dritte Rückschlagventil 35 geöffnet, um eventuell im Pumpraum 31 vorhandene Gase in in den Rückführraum 32 auszuschieben. Sobald die Steuerkante 26a des Kolbens 26 den Anschluss für das dritte Rückschlagventil 35 vollständig verschlossen hat, beginnt ein Druckaufbau im Pumpraum 31. Ab einem vorbestimmten Druckniveau öffnet dann das zweite Rückschlagventil 34, so dass das unter Druck stehende Fluid in den Druckraum 42 des Injektors 20c strömen kann und von dort ab einem bestimmten Druckniveau selbstständig eingespritzt wird. Mit der Betätigung der Kraftstoffpumpe 20a wird bei einer Bestromung der Spule 21 auch der erste Anker 22 des Luftstellers 2Od in Richtung des Pfeils B angezogen. Hierdurch öffnet der Luftsteller 2Od, so dass Luft durch die Bypassleitung 12 strömen kann. Dadurch kann Luft über den Auslass 12z zum Saugrohr 8 strömen.The function of the injection module 2 according to the invention is as follows. An intake phase of the fuel pump 20a is introduced through the second return element 24, wherein the rest position of the second return element 24 defines the end of the intake phase. During the suction phase, the first check valve 33 is opened and the second and third check valves 34, 35 are each closed. As a result, fuel can flow into the pump chamber 31 via the open first check valve 33. Subsequently, the coil 21 is energized, so that the second armature 23 is moved in the direction of the arrow A, in order to pressurize the fluid located in the pumping space 31. This closes the first check valve 33 and as long as there is still a low pressure level in the pump chamber 31, the second check valve 34 also remains closed. At the beginning of the pressure phase, the third check valve 35 is opened in order to push out any gases present in the pump chamber 31 into the return chamber 32. As soon as the control edge 26a of the piston 26 has completely closed the connection for the third check valve 35, a pressure buildup in the pump chamber 31 begins. From a predetermined pressure level, the second check valve 34 opens, so that the pressurized fluid enters the pressure chamber 42 of the injector 20c can flow and is injected from there from a certain pressure level independently. When the fuel pump 20a is actuated, the first armature 22 of the air regulator 2Od is also attracted in the direction of the arrow B when the coil 21 is energized. As a result, the air actuator opens 2Od, so that air can flow through the bypass line 12. As a result, air can flow to the suction pipe 8 via the outlet 12z.
Nach erfolgter Einspritzung wird die Bestromung der Spule 21 beendet, so dass die Rückstellfedern 24 und 28 den ersten und zweiten Anker 22, 23 wieder in ihre Ausgangspositionen zurückstellen. Dadurch wird der Luftsteller 2Od wieder verschlossen und während der Rückstellung des zweiten Ankers 23 wird der Kolben 26 mit zurückgezogen, so dass wieder die Ansaugphase beginnt. Es sei angemerkt, dass die Rückstellkräfte der Rückstellfedern 24 und 28 derart ausgelegt sind, dass bei einem nur geringen Bestromen der Spule 21 der Luftsteller 2Od auch separat betätigt werden kann, ohne die Kraftstoffpumpe zu betätigen.After injection, the energization of the coil 21 is terminated, so that the return springs 24 and 28, the first and second armature 22, 23 back to their original positions. As a result, the aerator 2Od is closed again and during the return of the second armature 23, the piston 26 is pulled back so that the suction phase begins again. It should be noted that the restoring forces of the return springs 24 and 28 are designed such that, with only a small current to the coil 21, the air actuator 2Od can also be operated separately without actuating the fuel pump.
Eine Saugpulsation der Kraftstoffpumpe 20a wird nun, wie oben beschrieben, durch den gasformigen Bereich 30a, welcher wie ein Dämpfungskissen im Ansaugraum 30 wirkt, gedämpft. Ferner kann auch ein durch das zyklische Ansaugen der Kraftstoffpumpe 20a entstehender störender Kraftstoffdampf in der Zuleitung daran gehindert werden, bis in den Pumpraum 31 vorzudringen. Sollten Dampfblasen in der Kraftstoffzuleitung 6a entstehen, können diese aufgrund des großen Volumens des Ansaugraums 30 im Ansaugraum 30 nach oben entweichen und werden somit nicht durch die Kraftstoffpumpe 20a angesaugt. Da ferner auch im Rückführraum 32 ein Dampfpolster 32a vorgesehen ist, ergibt sich eine Speicherwirkung im Rückführraum 32, so dass eine Unterdruckbildung und eine Pulsationsausbreitung in die Kraftstoffzuleitung reduziert wird. Somit wird die Neigung zur Dampfblasenbildung verringert. Das Kraftstoffvolumen im Rückführraum 32 reduziert ferner ebenfalls die Neigung zur Bildung von Dampfblasen im Pumpraum 31.As described above, a suction pulsation of the fuel pump 20a is now damped by the gaseous region 30a, which acts like a damping pad in the suction space 30. Furthermore, a disturbing fuel vapor in the supply line resulting from the cyclical suction of the fuel pump 20a can also be prevented from penetrating into the pumping space 31. If vapor bubbles occur in the fuel supply line 6a, they can escape upwards in the intake space 30 due to the large volume of the intake space 30 and are thus not sucked in by the fuel pump 20a. Furthermore, since a steam cushion 32a is also provided in the return space 32, a result is obtained Storage effect in the return space 32, so that a negative pressure formation and a Pulsationsausbreitung is reduced in the fuel supply. Thus, the tendency for vapor bubble formation is reduced. The fuel volume in the return space 32 also further reduces the tendency for vapor bubbles to form in the pumping space 31.
Somit kann erfindungsgemäß eine kompakte Einspritzvorrichtung bereitgestellt werden, bei der eine Gefahr der Bildung von Dampfblasen reduziert ist und insbesondere vermieden werden kann, dass Dampfblasen über den Injektor 20c in das Saugrohr 8 eingespritzt werden und dadurch die notwendig eingespritzte Kraftstoffmenge durch das Miteinspritzen von Dampfblasen falsch ist.Thus, according to the invention, a compact injection device can be provided in which a risk of the formation of vapor bubbles is reduced and in particular can be avoided that vapor bubbles are injected via the injector 20c in the intake manifold 8 and thereby the amount of fuel injected by the injection of vapor bubbles is wrong ,
Ferner weist das Einspritzmodul 2 einen gemeinsamen Aktuator für die Kraftstoffpumpe 20a und den Luftsteller 2Od auf. Hierdurch ist lediglich eine Spule und eine einzige elektrische Endstufe mit Verkabelung in die Kraftstoffpumpe 20a und den Luftsteller 2Od notwendig. Ferner kann der Luftsteller 2Od in den Betriebszuständen des Kleinmotors 1, in denen er benötigt wird, d.h., üblicherweise im Leerlauf, öffnen und schließen und in Betriebszuständen, in denen er nicht zwingend benötigt wird, kann sichergestellt werden, dass trotz des gemeinsamen Aktuators mit der Kraftstoffpumpe 20a eine Betätigung der Kraftstoffpumpe 20a nicht verzögert oder anderweitig behindert wird. In dem Ausführungsbeispiel wurde als Aktuator dabei ein magnetischer Aktuator durch Bestromung einer Spule beschrieben. Es sei jedoch angemerkt, dass grundsätzlich auch andere mögliche Aktuatoren verwendet werden können, z.B. ein Piezoaktuator. Ferner sei angemerkt, dass das beschriebene Schließelement 22a des Luftstellers 2Od auch als sich verjüngender, insbesondere konischer, Endbereich des Ankers 22 ausgeführt sein kann, oder auch in einer beliebig anderen Weise, beispielsweise als Kugel oder Teilkugel.Furthermore, the injection module 2 has a common actuator for the fuel pump 20a and the aerator 2Od. As a result, only one coil and a single electric power amplifier with wiring in the fuel pump 20a and the aerator 2Od is necessary. Furthermore, in the operating states of the small engine 1 in which it is required, ie usually idle, the aerator 2Od can open and close and in operating states in which it is not absolutely required, it can be ensured that despite the common actuator with the Fuel pump 20 a actuation of the fuel pump 20 a is not delayed or otherwise hindered. In the embodiment, a magnetic actuator by energizing a coil has been described as an actuator. It should be noted, however, that in principle other possible actuators may be used, e.g. a piezoactuator. It should also be noted that the described closure element 22a of the air actuator 2Od can also be designed as a tapering, in particular conical, end region of the armature 22, or in any other way, for example as a sphere or part sphere.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 3 eine Einspritzvorrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.Hereinafter, an injection device 1 according to a second embodiment of the invention will be described in detail with reference to FIG. Identical or functionally identical parts are denoted by the same reference numerals as in the first embodiment.
Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei im Unterschied dazu beim zweiten Ausführungsbeispiel keine Kraftstoffrückleitung zum Tank vorgesehen ist. Statt dessen ist, wie aus Figur 3 ersichtlich ist, eine Verbindungsleitung 50 zwischen dem Rückführraum 32 und dem Luftsteller 2Od, genauer einem Raum 12b, im Bereich des Luftstellers vorgesehen. Ferner ist ein Schwimmerventil 51 vorgesehen, welches in der Verbindungsleitung 50 angeordnet. Das Schwimmerventil 51 umfasst eine Schwimmerkugel 52, welche durch eine steigende Flüssigkeitssäule gegen einen Ventilsitz 53 in der Verbindungsleitung 50 gedrückt werden kann.The second embodiment corresponds essentially to the first embodiment, in contrast to the second embodiment, no fuel return line is provided to the tank. Instead, as shown in FIG. 3, a connecting line 50 is provided between the return space 32 and the aerator 2Od, more precisely a space 12b, in the area of the aerator. Furthermore, a float valve 51 is provided, which is arranged in the connecting line 50. The float valve 51 comprises a float ball 52, which can be pressed by a rising column of liquid against a valve seat 53 in the connecting line 50.
Dadurch kann die Verbindungsleitung 50 verschlossen werden. Das Schwimmerventil 51 verhindert dabei, dass flüssiger Kraftstoff in den Luftsteller 2Od gelangt und blockiert somit die Verbindungsleitung 50 zwischen dem Rückführraum 32 und dem Luftsteller 2Od. Die Schwimmerkugel 52 weist dabei einen derartigen Durchmesser auf, dass sie im Bereich des Rückführraums 32 unterhalb der Verbindungsleitung 50 mit Spiel angeordnet ist, so dass Dampfblasen problemlos an der Schwimmerkugel 52 vorbeigeführt werden können.As a result, the connecting line 50 can be closed. The float valve 51 prevents liquid fuel from entering the aerator 2Od and thus blocks the air Connecting line 50 between the return space 32 and the air actuator 2Od. The float ball 52 in this case has such a diameter that it is arranged in the region of the return space 32 below the connecting line 50 with play, so that steam bubbles can be easily passed past the float ball 52.
Wenn nur eine geringe Bildung von Dampfblasen vorhanden ist, steigt der Kraftstoffspiegel im Rückführraum 32 an, so dass die Schwimmerkugel 52 den Ventilsitz 53 verschließt. Dadurch gelangt kein Kraftstoffdampf über den Luftsteller 2Od zum Saugrohr 8, so dass das Einspritzmodul Kraftstoff nur noch über den Injektor 20c einspritzt.If there is only a small formation of vapor bubbles, the fuel level in the return chamber 32 increases, so that the float ball 52 closes the valve seat 53. As a result, no fuel vapor passes via the air actuator 2Od to the intake manifold 8, so that the injection module injects fuel only via the injector 20c.
Die Anordnung des Schwimmerventils 51 in Axialrichtung X-X des Einspritzmoduls 2 ist dabei derart gewählt, dass sichergestellt ist, dass im Ansaugraum 30, welcher parallel zum Rückführraum 32 angeordnet ist, über ein gasformiges Volumen im Bereich 30a verbleibt. Dadurch wird die Dämpfungsfunktion im Ansaugraum 30 aufrechterhalten.The arrangement of the float valve 51 in the axial direction X-X of the injection module 2 is chosen such that it is ensured that in the suction chamber 30, which is arranged parallel to the return chamber 32, remains over a gaseous volume in the region 30a. As a result, the damping function is maintained in the suction chamber 30.
Da das Einspritzmodul 2 gleichzeitig die Kraftstoffpumpe 20a und den Luftsteller 2Od betätigt, kann ein evtl. vorhandener Kraftstoffdampf über die Verbindungsleitung 50 und die Ableitung 12z des Luftstellers 2Od in das Saugrohr 8 gefordert werden. Dadurch kann eine Einspritzmenge von Kraftstoff über den Injektor 20c reduziert werden.Since the injection module 2 simultaneously actuates the fuel pump 20a and the aerator 2Od, possibly existing fuel vapor may be required via the connecting line 50 and the outlet 12z of the air regulator 2Od into the intake manifold 8. Thereby, an injection amount of fuel via the injector 20c can be reduced.
Figur 4 zeigt einen Ausschnitt einer alternativen Ausgestaltung des Schwimmerventils 51 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Wie aus Figur 4 ersichtlich ist, ist das Schwimmerventil 51 als Schwimmkörper 54 mit einem separaten Dichtelement 55 ausgebildet. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem zweiten Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.Figure 4 shows a section of an alternative embodiment of the float valve 51 according to a third embodiment of the invention. As can be seen from FIG. 4, the float valve 51 is designed as a floating body 54 with a separate sealing element 55. Otherwise, this embodiment corresponds to the second embodiment, so that reference can be made to the description given there.
Figur 5 zeigt ein Einspritzmodul 2 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bezeichnet.FIG. 5 shows an injection module 2 according to a fourth exemplary embodiment of the invention. Identical or functionally identical parts are designated by the same reference numerals as in the preceding embodiments.
Das vierte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel ein Mündungsbereich der Verbindungsleitung 50 zum Luftsteller 2Od anders gestaltet ist. Wie aus Figur 5 ersichtlich ist, ist eine Mündung 50a der Verbindungsleitung 50 derart angeordnet, dass sie parallel zu einer Mündung der Bypassleitung 12 für die Luft des Luftstellers 2Od ist. Das Ventilschließglied 22a des Luftstellers 2Od weist einen vergrößerten Durchmesser auf und verschließt gleichzeitig sowohl die Verbindungsleitung 50 zwischen dem Rückführraum 32 und dem Raum 12b des Luftstellers sowie die Zuführleitung 12 (vgl. Figur 5). Wenn nun die Spule 21 bestromt wird, öffnet das Ventilschließglied 22a gleichzeitig sowohl die Zufuhrleitung 12 als auch die Verbindungsleitung 50. Dadurch wird sichergestellt, dass Kraftstoffdampf nur dann über den Luftsteller 22d in das Saugrohr 8 gelangen kann, wenn der Luftsteller 22d betätigt wird. Eine Betätigung des Luftstellers 22d erfolgt dabei nur bei Motorbetrieb, denn nur dann wird auch das Dampf-Luft-Gemisch angesaugt. Bei Motorstillstand bleibt ein evtl. auftretenderThe fourth exemplary embodiment substantially corresponds to the second exemplary embodiment, wherein, in contrast to the second exemplary embodiment, an opening region of the connecting line 50 to the air distributor 2Od is designed differently. As shown in FIG. 5, an orifice 50a of the communication passage 50 is arranged so as to be parallel to an orifice of the bypass passage 12 for the air of the air actuator 20d. The valve closing member 22a of the air actuator 2Od has an enlarged diameter and simultaneously closes both the connecting line 50 between the return space 32 and the space 12b of the air regulator and the supply line 12 (see. FIG. 5). When the coil 21 is energized, the valve closing member 22a simultaneously opens both the supply line 12 and the connecting line 50. This ensures that fuel vapor can only enter the intake manifold 8 via the air regulator 22d when the air regulator 22d is actuated. An actuation of the Luftstellers 22d takes place only during engine operation, because only then the steam-air mixture is sucked. When engine arrest remains possibly occurring
Kraftstoffdampf daher in der Verbindungsleitung 50 bzw. im Rückführraum 32, so dass sichergestellt wird, dass keine Ausgasung von Kraftstoffdampf bei einem Motorstillstand auftreten kann.Fuel vapor therefore in the connecting line 50 and in the return chamber 32, so as to ensure that no outgassing of fuel vapor can occur during engine stall.
Somit wird der verbleibende Kraftstoffdampf über den Luftsteller 2Od mitgenutzt und ferner kann eine Kraftstoffrückleitung zum Tank entfallen. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.Thus, the remaining fuel vapor via the air actuator 2Od is shared and further, a fuel return line to the tank can be omitted. Otherwise, this embodiment corresponds to the previous embodiments, so that reference can be made to the description given there.
Figur 6 zeigt ein Einspritzmodul 2 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei wiederum gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bezeichnet sind.FIG. 6 shows an injection module 2 according to a fifth exemplary embodiment of the invention, wherein in turn identical or functionally identical parts are designated by the same reference numerals as in the preceding exemplary embodiments.
Das fünfte Ausführungsbeispiel entspricht dabei im Wesentlichen dem vierten Ausführungsbeispiel, wobei im Unterschied dazu eine Mündung 50a der Verbindungsleitung 50 Luftsteller 2Od unterschied- lieh ist. Wie aus Figur 6 ersichtlich ist, mündet die Verbindungsleitung 50 relativ zurThe fifth embodiment corresponds substantially to the fourth embodiment, wherein in contrast to an orifice 50a of the connecting line 50 Luftsteller 2Od is different loaned lent. As can be seen from FIG. 6, the connecting line 50 opens relative to the connecting line 50
Luftzufuhrleitung 12 in einem Winkel von 90° in den Raum 12b. Da ein Durchmesser des Ventilglieds 22a des Luftstellers 2Od derart ausgelegt ist, dass es die gesamte Fläche des Raumes 12b überdeckt, ist eine Seitenfläche 22c des Ventilglieds 22d dafür verantwortlich, die Mündung 50a der Verbindungsleitung 50 freizugeben bzw. zu verschließen. Hierbei ist im Gehäuse 25 ein kleiner Absatz für 25b vorgesehen, so dass die Luftzufuhrleitung 12 und die Verbindungsleitung 50 zeitlich versetzt geöffnet werden. Eine Öffhungsreihenfolge ist dabei derart, dass erst die Luftleitung 12 und anschließend die Verbindungsleitung 50 geöffnet wird. Somit weist das Ventilglied 22a eine Schieberfunktion auf, so dass auf einfache Weise ein zeitlich versetztes Öffnen realisiert werden kann. Hierbei sei angemerkt, dass selbstverständlich auch auf den Absatz 25b im Gehäuse verzichtet werden kann und die Mündung im Raum 12b derart angeordnet ist, dass sie direkt am oberen Bereich des Raums vorgesehen ist. Dadurch kann ein gleichzeitiges Öffnen der Luftzufuhrleitung 12 und der Verbindungsleitung 50 realisiert werden. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann. Air supply line 12 at an angle of 90 ° in the space 12b. Since a diameter of the valve member 22a of the air actuator 2Od is designed to cover the entire area of the space 12b, a side surface 22c of the valve member 22d is responsible for releasing the mouth 50a of the connection pipe 50. Here, a small shoulder for 25b is provided in the housing 25, so that the air supply line 12 and the connecting line 50 are opened with a time delay. A Öffhungsreihenfolge is such that only the air line 12 and then the connecting line 50 is opened. Thus, the valve member 22a on a slide function, so that in a simple manner, a time-delayed opening can be realized. It should be noted that, of course, can be dispensed with the paragraph 25b in the housing and the mouth in the space 12b is arranged such that it is provided directly at the top of the room. As a result, a simultaneous opening of the air supply line 12 and the connecting line 50 can be realized. Otherwise, this embodiment corresponds to the previous embodiment, so that reference can be made to the description given there.

Claims

Ansprüche claims
1. Einspritzvorrichtung, umfassend eine Kraftstoffpumpe (20a), einen Druckregler (20b), einen Injektor (20c) und einen Luftsteller (2Od), dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffpumpe (20a), der Injektor (20c) und der Luftsteller (2Od) integraler Bestandteil eines Einspritzmoduls (2) sind, der Druckregler (20b) integraler Bestandteil des Injektors (20c) ist, und die Einspritzvorrichtung einen Ansaugraum (30) umfasst, welcher integraler Bestandteil des Einspritzmoduls (2) ist und welcher über ein erstes Rückschlagventil (33) mit einem Pumpraum (31) der Kraftstoffpumpe verbunden ist, wobei ein Volumen des Pumpraums (31) kleiner als ein Volumen des Ansaugraums (30) ist und wobei der Ansaugraum (30) einen gasgefüllten Bereich (30a) und einen Kraftstoffbereich (30b) umfasst, um eine Ansaugpulsation im Ansaugraum (30) zu dämpfen.An injection apparatus comprising a fuel pump (20a), a pressure regulator (20b), an injector (20c) and an aerator (20d), characterized in that the fuel pump (20a), the injector (20c) and the aerator (20d) integral part of an injection module (2), the pressure regulator (20b) is an integral part of the injector (20c), and the injection device comprises a suction chamber (30) which is an integral part of the injection module (2) and which via a first check valve (33 ) is connected to a pumping space (31) of the fuel pump, wherein a volume of the pumping space (31) is smaller than a volume of the suction space (30) and wherein the suction space (30) comprises a gas-filled area (30a) and a fuel area (30b) to dampen suction pulsation in the suction space (30).
2. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Rückführraum (32), welcher über ein zweites Rückschlagventil (35) mit dem Pumpraum (31) verbunden ist.2. Injection device according to claim 1, further comprising a return space (32) which is connected via a second check valve (35) with the pump chamber (31).
3. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückführraum (32) einen gasgefüllten Bereich (32a) umfasst.3. Injection device according to claim 2, characterized in that the return space (32) comprises a gas-filled area (32a).
4. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückführraum (32) hydraulisch mit dem Ansaugraum (30) verbunden ist.4. Injection device according to claim 2 or 3, characterized in that the return space (32) is hydraulically connected to the suction space (30).
5. Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückführraum (32) mit dem Tank über eine Rückführleitung (6b) verbunden ist.5. Injection device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the return space (32) is connected to the tank via a return line (6b).
6. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführleitung (6b) zum Tank unterhalb eines in Vertikalrichtung der Einspritzvorrichtung höchsten Bereichs des Rückführraums (32) angeordnet ist.6. Injection device according to claim 5, characterized in that the return line (6b) is arranged to the tank below a vertical in the vertical direction of the injector highest portion of the return space (32).
7. Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückführraum (32) mit dem Luftsteller (2Od) verbunden ist.7. Injection device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the return space (32) with the air actuator (2Od) is connected.
8. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Verbindungsleitung (50) zwischen dem Rückführraum (32) und dem Luftsteller (2Od) ein Schwimmerventil (51) angeordnet ist. 8. Injection device according to claim 7, characterized in that in a connecting line (50) between the return space (32) and the air plate (2Od), a float valve (51) is arranged.
9. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (50) in einen Bereich (12b) des Luftstellers (2Od) derart mündet, dass eine Mündung (50a) der Verbindungsleitung (50) durch ein Schließglied (22a) des Luftstellers (2Od) verschließbar und freigebbar ist.9. Injection device according to claim 8, characterized in that the connecting line (50) in a region (12b) of the Luftstellers (2Od) opens such that an orifice (50a) of the connecting line (50) by a closing member (22a) of the Luftstellers ( 2Od) is lockable and releasable.
10. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung (50a) der Verbindungsleitung (50) in einem Winkel von 90° zu einer Luftzuleitung (12) in den Luftsteller (2Od) mündet und das Ventilglied (22a) des Luftstellers (2Od) die Mündung der Verbindungsleitung (50) zeitlich versetzt zur Luftzuleitung (12) öffnet und schließt.10. Injection device according to claim 9, characterized in that the mouth (50a) of the connecting line (50) at an angle of 90 ° to an air supply line (12) in the air plate (2Od) opens and the valve member (22a) of the Luftstellers (2Od ) opens the mouth of the connecting line (50) offset in time to the air supply line (12) opens and closes.
11. Einspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kraftstoffzuleitung (6a) zum Ansaugraum (30) und das erste Rückschlagventil (33) zwischen dem Ansaugraum (30) und dem Pumpraum (31) in Axialrichtung (X-X) der Einspritzvorrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.11. Injection device according to one of the preceding claims, characterized in that a fuel supply line (6a) to the suction chamber (30) and the first check valve (33) between the suction chamber (30) and the pump chamber (31) in the axial direction (XX) of the injection device are arranged to each other.
12. Einspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abführleitung (12z) des Luftstellers (2Od) in ein Saugrohr (8) in Strömungsrichtung des Saugrohrs vor einer abdichtenden Drosselklappe mündet.12. Injection device according to one of the preceding claims, characterized in that a discharge line (12z) of the air regulator (2Od) opens into a suction pipe (8) in the flow direction of the suction pipe in front of a sealing throttle.
13. Einspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzvorrichtung genau einen Aktuator umfasst, welcher sowohl die Kraftstoffpumpe (20a) als auch den Luftsteller (2Od) betätigt, wobei der Aktuator eine Spule (21), einen ersten Anker (22) und einen zweiten Anker (23) umfasst.13. Injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the injection device comprises exactly one actuator which actuates both the fuel pump (20a) and the air actuator (2Od), wherein the actuator comprises a coil (21), a first armature (22 ) and a second anchor (23).
14. Einspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckregler (20b) ein nach außen öffnendes Ventilelement (40) und ein das Ventilelement (40) vorspannendes Federelement (41) umfasst, um den Einspritzdruck zu regeln.14. Injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure regulator (20b) comprises an outwardly opening valve element (40) and a valve element (40) biasing spring element (41) to regulate the injection pressure.
15. Brennkraftmaschine, umfassend genau einen oder genau zwei Zylinder und eine Einspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 15. Internal combustion engine comprising exactly one or exactly two cylinders and an injection device according to one of the preceding claims.
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