EP1239221B1 - Brennstoffzuführeinrichtung für ein mobiles Heizgerät - Google Patents

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EP1239221B1
EP1239221B1 EP02004609A EP02004609A EP1239221B1 EP 1239221 B1 EP1239221 B1 EP 1239221B1 EP 02004609 A EP02004609 A EP 02004609A EP 02004609 A EP02004609 A EP 02004609A EP 1239221 B1 EP1239221 B1 EP 1239221B1
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EP
European Patent Office
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fuel
piston
supply apparatus
fuel supply
chamber
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EP02004609A
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EP1239221A3 (de
EP1239221A2 (de
EP1239221B8 (de
Inventor
Andreas Huber
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Webasto SE
Original Assignee
Webasto Thermosysteme GmbH
Webasto Thermosysteme International GmbH
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Publication of EP1239221A2 publication Critical patent/EP1239221A2/de
Publication of EP1239221A3 publication Critical patent/EP1239221A3/de
Publication of EP1239221B1 publication Critical patent/EP1239221B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
    • F23K5/02—Liquid fuel
    • F23K5/14—Details thereof
    • F23K5/142—Fuel pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B7/00—Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving
    • F04B7/04—Piston machines or pumps characterised by having positively-driven valving in which the valving is performed by pistons and cylinders coacting to open and close intake or outlet ports

Definitions

  • the invention relates to a fuel supply device for a mobile heater, especially for use in a motor vehicle, the fuel in the operation of the heater to a burner promotes. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle with a heater and such a fuel supply device.
  • a mobile heater is called a so-called additional air heater or auxiliary water heater in motor vehicles, such as passenger cars, commercial vehicles, Buses or ships. It is usually used for heating a passenger compartment or for preheating the cooling water of an internal combustion engine.
  • a fuel-operated heater in particular a Vehicle Heater With Atmospheric Vaporization Burner, Known At a trained as a suction metering pump fuel through a Suction line sucks from a fuel tank and through a pressure line the Evaporating burner feeds. In the pressure line is immediately in front of the evaporation burner arranged a check valve, which is a Leerdampfen the Prevents pressure line.
  • Suction pumps of such shape allow the burner of the heater Fuel with high dosing accuracy can be supplied.
  • the disadvantage is on the other hand, that a separate suction line be provided for the suction pump must be out of the tank or at another suitable location of the rest pressure-free fuel line system of the motor vehicle leads to the suction pump.
  • the installation of such a suction line is particularly when retrofitting a Heater elaborate.
  • From DE-A 200 19 406 is generally an electromagnetic metering piston pump known, which in particular for the promotion of liquid fuel to a independent heating unit of a motor vehicle is provided.
  • the metering piston pump is equipped with a single-acting anchor, among others for reducing a strong pressure pulsation of the transported liquid at its Head end face and on an outer peripheral surface of the anchor head in the Direction of an outlet housing is designed funnel-shaped.
  • the fuel is relatively high in engines high pressures, for example, supplied with up to 8 bar. These pressures allow new techniques of fuel injection, such as the common Rail system or timed single pump systems (pump-nozzle unit and Pump-line-nozzle).
  • the invention is based on the object, a fuel supply for a Heater of the type mentioned above to improve so that the above Disadvantages are overcome and this is designed in particular less expensive.
  • This object is inventively with a fuel supply to the Characteristics of claim 1 solved.
  • the object is further according to claim 9 solved with a vehicle in which such a heater with an inventive Fuel supply is installed.
  • the basic idea of the invention is that it is true for previously known metering pumps it is imperative that the input side only has a very low pre-pressure, but that a metering device can be designed that a highly accurate dosage also guaranteed with an input side relatively high form.
  • the metering device is relatively inexpensive trained and also has a lower energy consumption.
  • the metering device has a piston which is located in a cylinder is mounted so displaceable that at one end of the piston a first Chamber of variable volume is formed by the pre-printing section the fuel line fuel can be supplied under admission pressure.
  • the fuel has entered the chamber by moving the piston in Promoted direction to the burner in the final pressure section of the fuel line.
  • the pressure of the fuel is thereby, at least slightly, further increased.
  • the fuel is metered into the burner in a particularly simple manner fed. In other words, the fuel is, so to speak, portioned to Burner promoted.
  • both the first chamber and the second are Chamber connected to the pre-pressure section and to the final pressure section, so that in a reciprocating the piston alternately fuel in the final pressure section is promoted.
  • the form section and / or End pressure section branch each within the metering device in two with the respective chambers communicating lines.
  • the combustion air supply device can be used particularly advantageously when its metering device to a pre-pressure of 2 to 10 bar, in particular from 5 to 8 bar, is tuned.
  • This form can be from a Supply line, a return line or a fuel chamber provided be in the means of an in-vehicle or a non-vehicle fuel pump Pressure is built up.
  • the fuel pump does not need fuel dosing, as do conventional dosing pumps, but only needs to provide the form. Dosing of fuel for the burner of Heater is carried out according to the invention by means of the metering device.
  • Such a further developed metering device has particularly advantageous on the second End of the piston on a second chamber, which also bounded by the cylinder is and the fuel can be supplied under pre-pressure.
  • the piston the metering device is thus at its two ends with under standing form Fuel loaded, thus far an equilibrium of forces on the piston is made. If the piston is to be moved now, it must be driven by the Unit only required to increase the pre-pressure to the final pressure Force are generated.
  • the fuel supply device is also particularly cost-effective produce by at least one follower valve is provided by means of the first chamber connected to the pre-pressure section of the fuel line is and is closed by moving the piston.
  • a follow-up valve can be formed in a simple manner by a follow-up opening, i.e. a radial bore, the basic position of the piston, a wall of the cylinder penetrated before one end of the piston. Will the piston out of his Rest position postponed so he moves over the overflow opening and closes it in order to. Upon further displacement of the piston is then in the first chamber initially trapped fuel ejected from this and the Burner supplied.
  • the follower valve may be referred to as a so-called central valve be designed in the piston itself.
  • the first chamber formed on the metering device is particularly advantageous with a check valve provided with spring, by means of which the first chamber is connected to the final pressure section of the fuel line.
  • This Check valve prevents leakage of fuel from the first chamber. Fuel under pre-pressure can not therefore by itself by the metering device pass through, as for example in the electromagnetically operated Pump according to DE 42 43 866 A1 may occur. Furthermore, at the According to the invention further developed fuel supply to a check valve be omitted, as described in DE 195 45 677 A1.
  • the check valve is designed to be Opening pressure is slightly above the inlet pressure in the supply line. This allows the metering device to be placed directly on the burner can be.
  • the dosage of the fuel is particularly accurate and in this case It is a particularly space-saving solution found. Because the conduction path of Endyakabitess the fuel line at the same time relatively short is designed, the burner can after switching off the metering very be re-fueled quickly.
  • the piston which in the present invention further developed metering device is provided, is actuated particularly advantageously by means of a magnetic coil.
  • This can be powered by electric current, either over time is fixed or the taking into account other factors For example, by means of a control unit can be changed.
  • a metering device 10 shown in FIG. 1 has a housing block 12, in which a circular cylindrical cavity 14 is formed, based on Fig.1 along a horizontal axis 16 extends.
  • the housing block 12 forms with the cavity 14 a cylinder in which a circular cylindrical piston 18th is mounted displaceably displaceable.
  • the piston 18 divides the cavity 14 into a first chamber 20, based on Fig.1 at the left end of the piston 18th located, and a second chamber 22, with reference to Figure 1 on the right End of the piston 18 is located.
  • the metering device 10 performs a fuel line 24 therethrough. This is through the first chamber 20 in a pre-pressure section 26 and a End pressure section 28 divided.
  • the pre-pressure section 26 is through a conduit 26A, which extends radially to the axis 16 through the housing block 12 and opens at a follow-up opening 30 in the first chamber 20.
  • a Pressure relief line 31 leads from said bore through the Housing block 12 and opens in the form of a line 26 B in the second chamber 22.
  • the Enyakabêt 28 is designed by means of a line 28 A, which is also extends radially to the axis 16 and in relation to Fig.1 extreme left End region of the cavity 14 leads out of this.
  • the pre-pressure section 26 is fuel under pre-pressure from a not represented chamber of a fuel line system of a Internal combustion engine supplied. This can be done for example by means of a relatively inaccurately conveying pump, such as an oscillating piston pump, happen.
  • the final pressure section 28 is connected to a burner, not shown, with a Fuel-operated heater connected by means of, for example Preheated coolant of said internal combustion engine and an interior an associated vehicle can be heated.
  • a check valve 32 is arranged, which in the closed state, the first chamber 20 closes liquid-tight.
  • the Check valve 32 has a valve plate 34 which by a spring 36 against a valve seat 38 is pressed.
  • the piston 18 is held displaceably by means of a tension spring 40, which in the second chamber 22 and arranged on the end wall of the cavity fourteenth is attached.
  • the piston 18 is further surrounded radially by a magnetic coil 42, which is embedded in the housing block 12 and by its changing Excitation of the piston 18 can be placed in an oscillating motion.
  • the follow-up opening 30 acts as a follow-up valve, which is an afterflow allows fuel only when the piston 18 at least in essentially located in its basic position shown in Fig.1. Will now the Dosing device 10 in function, so the piston 18 by means of Magnet coil 42 along the axis 16 in the direction of the first chamber 20th postponed. The first chamber 20 facing the end of the piston 18th passes over the trailing opening 30, which is thereby closed.
  • the pressure of the outflowing fuel is due to the back pressure of the spring 36th determined on the check valve 32.
  • the discharged quantity becomes, as the fuel is essentially incompressible, determined by the stroke of the piston 18. If necessary, this hub by a corresponding control of Magnetic coil 42 changed according to the currently existing form become.
  • measuring devices can be provided, by means of which the Form and / or the end pressure is determined.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a metering device 10 in which the Piston 18 is designed as a double-acting piston.
  • the first chamber 20 and a at this arranged check valve 32 formed and via a line 26A to the Form pressure section 26 and via a line 28A to the final pressure section 28th the fuel line 24 connected.
  • the second chamber 22 in this embodiment is both with the form pressure section 26 via a line 26 B and with the End pressure section 28 connected via a line 28B.
  • a check valve 32 is arranged, which like the check valve 32 is formed on the first chamber 20.
  • the first and second Chamber 20 and 22 leading lines 28 A and 28 B are in one End pressure section 28 of the fuel line summarized. So are the in the first chamber 20 and the second chamber 22 in leading lines 26A and 26B in the metering device 10 in a pre-printing section 26 summarized
  • the connections of the second chamber 22 to the form and the final pressure section 26 or 28 of the fuel line 24 are corresponding designed on the first chamber 20.
  • the connection of the Voryakabterrorisms 26 at the second chamber 22 by means of a follow-up opening 30 designed as a follow-up valve.
  • the piston 18 is at its two ends by a respective compression spring 44th biased, which are arranged in the chambers 20 and 22 respectively and to the Support valve seats 38 of the respective check valves 32.
  • the piston 18 During operation of the metering device 10 according to the embodiment of FIG the piston 18 from the basic position shown in Figure 2 by means of Magnet coil 42 first in one and then in the opposite Direction along the axis 16 shifted.
  • the magnetic coil 42 has two Windings not shown, which can be controlled separately.
  • the piston 18 performs two strokes, in each of which fuel for a the first chamber 20 and the other from the second chamber 22 through the respective check valve 32 under final pressure in the final pressure section 28th moved and thus metered the said burner is supplied.
  • the Dosing device 10 according to this embodiment particularly low Pressure fluctuations in the final pressure section 28 of the fuel line 24. This leads to a quantitatively precise dosage of the fuel.
  • the check valve or valves 32 fulfill a dual function. They limit or on the one hand control the final pressure, with the fuel from the Dosing device 10 is conveyed out, on the other hand it locks or lock they take off the fuel line 24 while no fuel is being delivered. Thereby emptying or vaporizing the fuel line 24 is reliably prevented. The required for heaters "zero closure" of the fuel line 24 is thus guaranteed.
  • a check valve, as in the heater according to DE 195 45 677 A1 is not in the illustrated embodiments needed.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzuführeinrichtung für ein mobiles Heizgerät, insbesondere für eine Verwendung in einem Kraftfahrzeug, die im Betrieb des Heizgerätes Brennstoff zu einem Brenner fördert. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Heizgerät und einer derartigen Brennstoffzuführeinrichtung.
Ein mobiles Heizgerät wird als sogenanntes Zusatz-Luftheizgerät oder Zusatz-Wasserheizgerät bei Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise Personenwagen, Nutzfahrzeugen, Bussen oder Schiffen, eingesetzt. Es dient in der Regel zum Beheizen eines Fahrgastraumes oder zum Vorwärmen des Kühlwassers eines Verbrennungsmotors.
Aus DE 195 45 677 A1 ist ein brennstoffbetriebenes Heizgerät, insbesondere ein Fahrzeug-Heizgerät mit atmosphärischem Verdampfungsbrenner, bekannt, bei dem eine als Saugpumpe ausgebildete Dosierpumpe Brennstoff durch eine Saugleitung aus einem Brennstofftank ansaugt und durch eine Druckleitung dem Verdampfungsbrenner zuführt. In der Druckleitung ist unmittelbar vor dem Verdampfungsbrenner ein Sperrventil angeordnet, welches ein Leerdampfen der Druckleitung verhindert.
Aus DE 42 43 866 A1 ist als Dosierpumpe für Standheizungen in Kraftfahrzeugen eine elektromagnetisch betriebene Pumpe bekannt, die ebenfalls als Saugpumpe ausgebildet ist. Sie weist einen Anker auf, der einer Hub-Dreh-Kurve folgt, damit auf übliche Rückschlagventile und deren Nachteile vollständig verzichtet werden kann.
Saugpumpen von solcher Gestalt ermöglichen es, dass dem Brenner des Heizgerätes Brennstoff mit hoher Dosiergenauigkeit zugeführt werden kann. Nachteilig ist hingegen, dass für die Saugpumpe eine eigene Saugleitung vorgesehen werden muss, die aus dem Tank oder an einer anderen geeigneten Stelle des restlichen drucklosen Brennstoffleitungssystems des Kraftfahrzeuges zur Saugpumpe führt. Der Einbau einer solchen Saugleitung ist insbesondere beim Nachrüsten eines Heizgerätes aufwendig.
Aus DE 198 22 872 A1 ist es bekannt, dass eine Dosierpumpe derart eingebaut werden kann, dass an ihr eingangsseitig ein "hoher" Brennstoffdruck anliegt. Als hoher Brennstoffdruck wird beispielsweise ein Druck von 2 bar angeführt. In der DE 198 22 872 A1 ist weiterhin angegeben, dass zur Sicherstellung einer hohen Dosiergenauigkeit in diesen Fällen eine Reduzierung des Druckes des in die Dosierpumpe einzuführenden Brennstoffes erforderlich ist. Als eingangsseitiger Vordruck ist für die Dosierpumpe lediglich ein Druck von 230 mbar zulässig. Um die erforderliche Reduzierung des Druckes zu erzielen, muss in die Dosierpumpe eingangsseitig ein Druckregelventil integriert sein.
Aus DE-A 200 19 406 ist allgemein eine elektromagnetische Dosierkolbenpumpe bekannt, welche insbesondere zur Förderung von Flüssigkeitsbrennstoff zu einem unabhängigen Heizaggregat eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Die Dosierkolbenpumpe ist mit einem einfach wirkenden Anker ausgestattet, der unter anderem zur Reduzierung einer starken Druckpulsation der beförderten Flüssigkeit an seiner Kopfstirnfläche und an einer äußeren Umfangsfläche des Ankerkopfes in die Richtung eines Austrittsgehäuses trichterförmig gestaltet ist.
Aus US-A 5,051,074 ist eine doppelwirkende Pumpe bekannt, deren Pumpmechanismus mit einem unter Druck stehenden Fluid gespeist werden muss und dessen Kolben von einer zylindrischen Eintrittskammer für das Fluid umgeben ist. Die Konstruktion bedingt dabei eine besondere Abdichtung zwischen der Eintrittskammer und zwei wechselweise vom Kolben beaufschlagten Pumphohlräumen.
Bei modernen Kraftfahrzeugen wird der Brennstoff an Motoren mit verhältnismäßig hohen Drücken, beispielsweise mit bis zu 8 bar zugeführt. Diese Drücke ermöglichen neue Techniken der Brennstoffeinspritzung, wie beispielsweise das Common Rail System oder zeitgesteuerte Einzelpumpensysteme (Pumpe-Düse-Einheit und Pumpe-Leitung-Düse).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennstoffzuführeinrichtung für ein Heizgerät der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass die oben genannten Nachteile überwunden sind und diese insbesondere kostengünstiger gestaltet ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer Brennstoffzuführeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe ist ferner gemäß Anspruch 9 mit einem Fahrzeug gelöst, bei dem ein derartiges Heizgerät mit einer erfindungsgemäßen Brennstoffzuführeinrichtung eingebaut ist.
Grundgedanke der Erfindung ist, dass es zwar für bisher bekannte Dosierpumpen zwingend ist, dass eingangsseitig lediglich ein sehr geringer Vordruck anliegt, dass aber eine Dosiereinrichtung gestaltet werden kann, die eine hochgenaue Dosierung auch mit einem eingangsseitig verhältnismäßig hohen Vordruck gewährleistet.
Dieser hohe Vordruck bringt zunächst den Vorteil mit sich, dass das erfindungsgemäße Heizgerät an gewünschter Stelle im Brennstoffleitungssystem des Kraftfahrzeuges angeschlossen werden kann.
Ferner führt der hohe Vordruck aber zugleich dazu, dass die Dosiereinrichtung selbst nur eine verhältnismäßig geringe Druckerhöhung erzeugen muss, um den gewünschten Enddruck zu erreichen. Der am Motor des Kraftfahrzeugs bereitstehende Druck wird also nicht erst verringert, um ihn anschließend wieder zu erhöhen, wie es DE 198 22 872 A1 beschreibt, sondern er wird unmittelbar auf den erforderlichen Enddruck erhöht.
Bei einem mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Brennstoffzuführeinrichtung versehenen Heizgerät ist daher die Dosiereinrichtung verhältnismäßig kostengünstig ausgebildet und weist darüber hinaus einen geringeren Energieverbrauch auf.
Erfindungsgemäß weist die Dosiereinrichtung einen Kolben auf, der in einem Zylinder derart verschiebbar gelagert ist, dass an einem Ende des Kolbens eine erste Kammer mit veränderbarem Volumen gebildet ist, der durch den Vordruckabschnitt der Brennstoffleitung Brennstoff unter Vordruck zugeführt werden kann. Der in die Kammer eingetretene Brennstoff wird durch Verschieben des Kolbens in Richtung zum Brenner in den Enddruckabschnitt der Brennstoffleitung gefördert. Der Druck des Brennstoffs wird dabei, zumindest geringfügig, weiter erhöht. Gleichzeitig wird in besonders einfacher Weise der Brennstoff dosiert dem Brenner zugeführt. Mit anderen Worten wird der Brennstoff sozusagen portioniert zum Brenner gefördert.
Gemäß der Erfindung sind ferner sowohl die erste Kammer als auch die zweite Kammer mit dem Vordruckabschnitt und mit dem Enddruckabschnitt verbunden, so daß bei einem Hin- und Herbewegen des Kolbens wechselweise Brennstoff in den Enddruckabschnitt gefördert wird. Der Vordruckabschnitt und/oder Enddruckabschnitt verzweigen sich innerhalb der Dosiereinrichtung jeweils in zwei mit den jeweiligen Kammern kommunizierende Leitungen.
Die erfindungsgemäße Brennluftzuführeinrichtung kann besonders vorteilhaft verwendet werden, wenn seine Dosiereinrichtung auf einen Vordruck von 2 bis 10 bar, insbesondere von 5 bis 8 bar, abgestimmt ist. Dieser Vordruck kann von einer Vorlaufleitung, einer Rücklaufleitung oder einer Brennstoffkammer bereitgestellt werden, in der mittels einer fahrzeugeigenen oder einer fahrzeugfremden Brennstoffpumpe Druck aufgebaut wird. Die Brennstoffpumpe muss den Brennstoff nicht dosieren, so wie dies herkömmliche Dosierpumpen tun, sondern muss lediglich den Vordruck bereitstellen. Das Dosieren des Brennstoffs für den Brenner des Heizgerätes erfolgt erfindungsgemäß mittels der Dosiereinrichtung.
Eine derart weitergebildete Dosiereinrichtung weist besonders vorteilhaft am zweiten Ende des Kolbens eine zweite Kammer auf, die ebenfalls vom Zylinder begrenzt ist und der Brennstoff unter Vordruck zugeführt werden kann. Der Kolben der Dosiereinrichtung ist damit an seinen beiden Enden mit unter Vordruck stehendem Brennstoff belastet, womit insofern ein Kräftegleichgewicht am Kolben hergestellt ist. Soll der Kolben nun verschoben werden, so muss von der antreibenden Einheit lediglich die zum Erhöhen des Vordrucks auf den Enddruck erforderliche Kraft erzeugt werden.
Die erfindungsgemäße Brennstoffzuführeinrichtung ist ferner besonders kostengünstig herzustellen, indem zumindest ein Nachlaufventil vorgesehen ist, mittels dem die erste Kammer mit dem Vordruckabschnitt der Brennstoffleitung verbunden ist und das durch Verschieben des Kolbens verschlossen wird. Ein derartiges Nachlaufventil kann in einfacher Weise durch eine Nachlauföffnung gebildet sein, d.h. eine Radialbohrung, die bei Grundstellung des Kolbens eine Wand des Zylinders vor dem einem Ende des Kolbens durchsetzt. Wird der Kolben aus seiner Ruhelage verschoben, so überfährt er die Nachlauföffnung und verschließt sie damit. Beim weiteren Verschieben des Kolbens wird der dann in der ersten Kammer zunächst eingeschlossene Brennstoff aus dieser ausgeschoben und dem Brenner zugeführt. Alternativ kann das Nachlaufventil als ein sogenanntes Zentralventil im Kolben selbst gestaltet sein.
Die an der Dosiereinrichtung gebildete erste Kammer ist besonders vorteilhaft mit einem Rückschlagventil mit Feder versehen, mittels dem die erste Kammer mit dem Enddruckabschnitt der Brennstoffleitung verbunden ist. Dieses Rückschlagventil verhindert ein Austreten von Brennstoff aus der ersten Kammer. Brennstoff unter Vordruck kann daher nicht von allein durch die Dosiereinrichtung hindurchtreten, wie es beispielsweise bei der elektromagnetisch betriebenen Pumpe gemäß DE 42 43 866 A1 auftreten kann. Ferner kann bei der erfindungsgemäß weitergebildeten Brennstoffzuführeinrichtung auf ein Sperrventil verzichtet werden, wie es in DE 195 45 677 A1 beschrieben ist.
Idealerweise ist das Rückschlagventil derart ausgebildet, dass sein Öffnungsdruck etwas über dem Vordruck in der Zufuhrleitung liegt. Dies ermöglicht es, dass die Dosiereinrichtung unmittelbar am Brenner angeordnet sein kann. Die Dosierung des Brennstoffs ist in diesem Fall besonders genau und es ist eine besonders platzsparende Lösung gefunden. Da der Leitungsweg des Enddruckabschnitts der Brennstoffleitung dabei zugleich verhältnismäßig kurz gestaltet ist, kann der Brenner nach einem Abschalten der Dosiereinrichtung sehr schnell erneut mit Brennstoff versorgt werden.
Der Kolben, der bei der erfindungsgemäß weitergebildeten Dosiereinrichtung vorgesehen ist, wird besonders vorteilhaft mittels einer Magnetspule betätigt. Diese kann mit elektrischem Strom gespeist werden, der entweder über der Zeit fest vorgegeben ist oder der unter Berücksichtigung weiterer Faktoren beispielsweise mittels eines Steuergerätes verändert werden kann.
Um den Kolben in besonders einfacher Weise in seine Ruhelage zurückzubewegen, kann dieser insbesondere in Richtung auf die zweite Kammer federnd vorgespannt sein.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Heizgerätes anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig.1
ein erstes Ausführungsbeispiel einer Dosiereinrichtung im Längsschnitt, und
Fig.2
ein zweites Ausführungsbeispiel einer Dosiereinrichtung ebenfalls im Längsschnitt.
Eine in Fig.1 dargestellte Dosiereinrichtung 10 weist einen Gehäuseblock 12 auf, in dem ein kreiszylinderförmiger Hohlraum 14 gebildet ist, der sich bezogen auf Fig.1 längs einer waagrechten Achse 16 erstreckt. Der Gehäuseblock 12 bildet mit dem Hohlraum 14 einen Zylinder, in dem ein kreiszylinderförmiger Kolben 18 abdichtend verschiebbar gelagert ist. Der Kolben 18 teilt den Hohlraum 14 in eine erste Kammer 20, die sich bezogen auf Fig.1 am linken Ende des Kolbens 18 befindet, und eine zweite Kammer 22, die sich bezogen auf Fig.1 am rechten Ende des Kolbens 18 befindet.
Durch die Dosiereinrichtung 10 führt eine Brennstoffleitung 24 hindurch. Diese ist durch die erste Kammer 20 in einen Vordruckabschnitt 26 und einen Enddruckabschnitt 28 unterteilt. Der Vordruckabschnitt 26 ist durch eine Leitung 26A gebildet, die sich radial zur Achse 16 durch den Gehäuseblock 12 erstreckt und an einer Nachlauföffnung 30 in die erste Kammer 20 einmündet. Eine Druckentlastungsleitung 31 führt von der genannten Bohrung durch den Gehäuseblock 12 und mündet in Form einer Leitung 26B in die zweite Kammer 22. Der Endruckabschnitt 28 ist mittels einer Leitung 28A gestaltet, die sich ebenfalls radial zur Achse 16 erstreckt und im bezogen auf Fig.1 äußersten linken Endbereich des Hohlraums 14 aus diesem hinausführt.
Dem Vordruckabschnitt 26 wird Brennstoff unter Vordruck aus einer nicht dargestellten Kammer eines Brennstoffleitungssystems eines Verbrennungsmotors zugeführt. Dies kann beispielsweise mittels einer verhältnismäßig ungenau fördernden Pumpe, etwa einer Schwingkolbenpumpe, geschehen.
Der Enddruckabschnitt 28 ist mit einem nicht dargestellten Brenner eines mit Brennstoff betriebenen Heizgerätes verbunden, mittels dem beispielsweise Kühlmittel des genannten Verbrennungsmotors vorgewärmt und ein Innenraum eines zugehörigen Fahrzeugs aufgeheizt werden kann.
In der Dosiereinrichtung 10 ist ferner an dem vom Kolben 18 abgewandten Ende der ersten Kammer 20 ein Rückschlagventil 32 angeordnet, welches im geschlossenen Zustand die erste Kammer 20 flüssigkeitsdicht verschließt. An der der ersten Kammer 20 gegenüberliegenden Seite des Rückschlagventils 32 führt der Enddruckabschnitt 28 mit der Leitung 28A aus dem Hohlraum 14 hinaus. Das Rückschlagventil 32 weist einen Ventilteller 34 auf, der von einer Feder 36 gegen einen Ventilsitz 38 gedrückt wird.
Der Kolben 18 ist mittels einer Zugfeder 40 verschiebbar gehalten, die in der zweiten Kammer 22 angeordnet und an der Stirnwand des Hohlraums 14 befestigt ist. Der Kolben 18 ist ferner radial von einer Magnetspule 42 umgeben, die in den Gehäuseblock 12 eingelassen ist und durch dessen wechselnde Erregung der Kolben 18 in eine oszillierende Bewegung versetzt werden kann.
Im Betrieb des genannten Heizgerätes steht in der Vordruckleitung 26 Brennstoff unter einem Vordruck von ca. 8 bar an. Dieser Brennstoff füllt auch die erste Kammer 20 bis vor das Rückschlagventil 32. Der Kolben 18 befindet sich dabei zunächst in der in Fig.1 dargestellten Stellung.
Die Nachlauföffnung 30 wirkt wie ein Nachlaufventil, welches ein Nachströmen von Brennstoff nur ermöglicht, wenn sich der Kolben 18 zumindest im wesentlichen in seiner in Fig.1 dargestellten Grundstellung befindet. Wird nun die Dosiereinrichtung 10 in Funktion genommen, so wird der Kolben 18 mittels der Magnetspule 42 längs der Achse 16 in Richtung auf die erste Kammer 20 verschoben. Das der ersten Kammer 20 zugewandte Ende des Kolbens 18 überfährt dabei die Nachlauföffnung 30, die dadurch verschlossen wird.
Aufgrund der verschlossenen Nachlauföffnung 30 ist in diesem Betriebszustand Brennstoff in der ersten Kammer 20 vor dem Rückschlagventil 32 eingeschlossen. Dieser Brennstoff wird bei weiterer axialer Verschiebung des Kolbens 18 von diesem unter Druck gesetzt. Sobald dabei der Öffnungsdruck des Rückschlagventils 32 erreicht wird, öffnet dieses und der Brennstoff kann in den Enddruckabschnitt 28 der Brennstoffleitung 24 und damit zum genannten Brenner abströmen. Der Hubweg und der Durchmesser des Kolbens 18 sind so gewählt, dass mit einem einzelnen Hub die gewünschte Brennstoffmenge dosiert wird.
Der Druck des abströmenden Brennstoffs ist durch den Gegendruck der Feder 36 am Rückschlagventil 32 bestimmt. Die abgeführte Menge wird, da der Brennstoff im wesentlichen nicht kompressibel ist, durch den Hub des Kolbens 18 festgelegt. Im Bedarfsfall kann dieser Hub durch eine entsprechende Ansteuerung der Magnetspule 42 gemäß dem momentan bestehenden Vordruck verändert werden. Hierzu können Messeinrichtungen vorgesehen sein, mittels denen der Vordruck und/oder der Endruck ermittelt wird.
Nach erfolgtem Hub wird die Magnetspule 42 abgeregelt und der Kolben 18 wird von der Zugfeder 40 in seine Grundstellung zurückgezogen. In dieser Stellung strömt Brennstoff unter Vordruck durch die Nachlauföffnung 30 in die erste Kammer 20 nach.
Während des Hubs des Kolbens 18 steht auch in der zweiten Kammer 22 der Vordruck des Brennstoffs an. Der Kolben 18 ist demnach an seinen beiden Enden mit Vordruck belastet, so dass die Magnetspule 42 nur die Kraft zum Verschieben des Kolbens 18 gegen den sich in der ersten Kammer 18 zusätzlich aufbauenden Druck und gegen die Kraft der Zugfeder 40 erzeugen muss. Sie kann daher verhältnismäßig leistungsarm und klein gestaltet sein. Darüber hinaus ist die Dosierung selbst sozusagen vordruckunempfindlich.
Fig.2 stellt ein Ausführungsbeispiel einer Dosiereinrichtung 10 dar, bei der der Kolben 18 als doppelt wirkender Kolben ausgebildet ist.
Hierzu ist an einem Ende des Kolbens 18 die erste Kammer 20 und ein an dieser angeordnetes Rückschlagventil 32 entsprechend dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ausgebildet und über eine Leitung 26A an den Vordruckabschnitt 26 und über eine Leitung 28A an den Enddruckabschnitt 28 der Brennstoffleitung 24 angeschlossen.
Darüber hinaus ist die zweite Kammer 22 bei diesem Ausführungsbeispiel sowohl mit dem Vordruckabschnitt 26 über eine Leitung 26B als auch mit dem Enddruckabschnitt 28 über eine Leitung 28B verbunden. Ferner ist in der zweiten Kammer 22 ein Rückschlagventil 32 angeordnet, das wie das Rückschlagventil 32 an der ersten Kammer 20 gestaltet ist. Die aus der ersten und zweiten Kammer 20 bzw. 22 herausführenden Leitungen 28A und 28B sind in einem Enddruckabschnitt 28 der Brennstoffleitung zusammengefasst. Eben so sind die in die erste Kammer 20 und die zweite Kammer 22 in hineinführenden Leitungen 26A und 26B in der Dosiereinrichtung 10 in einem Vordruckabschnitt 26 zusammengefasst Die Anschlüsse der zweiten Kammer 22 an den Vordruck- und den Enddruckabschnitt 26 bzw. 28 der Brennstoffleitung 24 sind entsprechend denen an der ersten Kammer 20 gestaltet. Insbesondere ist der Anschluss des Vordruckabschnitts 26 an der zweiten Kammer 22 mittels einer Nachlauföffnung 30 als Nachlaufventil gestaltet.
Der Kolben 18 ist an seinen beiden Enden durch je eine Druckfeder 44 vorgespannt, die in den Kammern 20 bzw. 22 angeordnet sind und sich an den Ventilsitzen 38 der jeweiligen Rückschlagventile 32 abstützen.
Im Betrieb der Dosiereinrichtung 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig.2 wird der Kolben 18 aus der in Fig.2 dargestellten Grundstellung mittels der Magnetspule 42 zunächst in die eine und anschließend in die entgegengesetzte Richtung längs der Achse 16 verschoben. Die Magnetspule 42 weist dazu zwei nicht dargestellte Wicklungen auf, die getrennt angesteuert werden können. Dabei führt der Kolben 18 zwei Hübe aus, in denen je Brennstoff zum einen aus der ersten Kammer 20 und zum anderen aus der zweiten Kammer 22 durch das jeweilige Rückschlagventil 32 unter Enddruck in den Enddruckabschnitt 28 verschoben und damit dem genannten Brenner dosiert zugeführt wird. Aufgrund der zeitlich schnell aufeinanderfolgenden Dosierungen ergeben sich bei der Dosiereinrichtung 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel besonders geringe Druckschwankungen in dem Enddruckabschnitt 28 der Brennstoffleitung 24. Dies führt zu einer mengenmäßig besonders genauen Dosierung des Brennstoffs.
Das bzw. die Rückschlagventile 32 erfüllen eine Doppelfunktion. Sie begrenzen bzw. steuern einerseits den Enddruck, mit dem Brennstoff aus der Dosiereinrichtung 10 herausgefördert wird, andererseits sperrt es bzw. sperren sie die Brennstoffleitung 24 ab, während kein Brennstoff gefördert wird. Dadurch wird ein Entleeren oder Leerdampfen der Brennstoffleitung 24 sicher verhindert. Der bei Heizgeräten geforderte "Nullabschluss" der Brennstoffleitung 24 ist somit gewährleistet. Ein Sperrventil, wie es bei dem Heizgerät gemäß DE 195 45 677 A1 beschrieben ist, wird bei den dargestellten Ausführungsbeispielen nicht benötigt.
Bezugszeichenliste
10
Dosiereinrichtung
12
Gehäuseblock
14
zylinderförmiger Hohlraum
16
Achse des Hohlraums
18
Kolben
20
erste Kammer
22
zweite Kammer
24
Brennstoffleitung
26
Vordruckabschnitt
26A
Leitung
26B
Leitung
28
Enddruckabschnitt
28A
Leitung
28B
Leitung
30
Nachlaufventil (Nachlauföffnung)
31
Druckentlastungsleitung
32
Rückschlagventil
34
Ventilteller
36
Ventilfeder
38
Ventilsitz
40
Zugfeder
42
Magnetspule
44
Druckfeder

Claims (9)

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