WO2009092658A1 - Kompakte einspritzvorrichtung mit einfachem aufbau - Google Patents

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WO2009092658A1
WO2009092658A1 PCT/EP2009/050405 EP2009050405W WO2009092658A1 WO 2009092658 A1 WO2009092658 A1 WO 2009092658A1 EP 2009050405 W EP2009050405 W EP 2009050405W WO 2009092658 A1 WO2009092658 A1 WO 2009092658A1
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fuel
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Guenther Hohl
Harald Lang
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Robert Bosch Gmbh
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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
  • 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.
  • the injection device is a fuel pump, a Pressure regulator for controlling an injection pressure, an injector and an air actuator comprises, 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 fuel pump includes a pumping space in which the fuel is pressurizable and the injection module further includes an integrated suction space.
  • the suction chamber is with the
  • free connection line means a freely flowable line or bore, in which no valve or the like is arranged and thus fuel can flow freely from the suction chamber to the pump chamber or vice versa.
  • the free connection line is preferably a bore of constant diameter.
  • the Injector can be reduced because it can be dispensed with a check valve between the suction and the pump chamber.
  • 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.
  • a total stroke of a piston of the fuel pump comprises a Ausschiebeteilhub and a Druckmaschinesteilhub.
  • the Ausschiebeteilhub and Druckmaschineungsteilhub together form the total stroke of the piston.
  • the Ausschiebeteilhub is preferably equal to or greater than the Druckmaschinesteilhub.
  • Ausschiebeteilhubs can be pushed out of the pump chamber and then only liquid fuel in the pump room is available for the Druckmaschineungsteilhub. Furthermore, it is ensured by the Vorschalteteilhub before the Druckmaschinesteilhub, that the piston of the fuel pump has a predetermined speed and thus brings sufficient momentum for the Druckmaschineungsteilhub.
  • a first check valve is arranged between the pumping space and a return space, and a connection to the tank is established via the return space.
  • the check valve prevents that fuel vapor from the return chamber can inadvertently get into the pump chamber.
  • a pump chamber mouth of a connecting line between the pump chamber and the return chamber and closer to the injector is arranged as an opening of the free connecting line between the suction chamber and the pump chamber. This ensures that a control edge of the piston first closes the free connecting line between the pump chamber and the suction chamber and then only the connecting line between the pump chamber and the return chamber.
  • the injection device further comprises an annular space, in which a fuel supply line and a fuel return line open.
  • the annulus is thus a combined intake and return space.
  • the annular space does not necessarily have to be ring-shaped, but can assume any desired shape.
  • an annular configuration of the annular space has the advantage that the injection device can be made very compact.
  • a connecting line is provided, which connects the annular space with the pump space.
  • the connecting line has a common branch line to the pump room and a branch to the annulus.
  • the branching to the annulus comprises a first conduction region and a second conduction region.
  • the first line region is arranged below the second line region and both line regions open into the annulus.
  • the annular space has the largest possible volume, in the annular space preferably connected to a spring chamber, in which a return spring for an armature of the fuel pump is arranged.
  • the first line region of the branch of the connecting line between the pump chamber and the annular space is arranged at the level of a bottom of the annular space. This ensures that during a suction phase over the first line area exclusively - A -
  • liquid fuel which is completely outgassed (thick juice) is sucked. This ensures that no or only a minimal amount of vaporous fuel is sucked into the pump chamber.
  • the connecting line between the pump space and the annular space is designed such that the common stub opens into the middle of the branch between the first and second line region of the branch.
  • the injection device comprises a central housing block in which the pumping space is formed. Connecting lines to the suction and / or return space or the annulus can be easily provided by drilling.
  • 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 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 above the
  • Injection module is arranged.
  • the fuel pump can be designed very small.
  • FIG. 1 shows 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 embodiment
  • Figure 3 is a schematic view of the injection device according to a second embodiment.
  • 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 the
  • 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. As a result, the injection device 2 according to the invention can be used, for example, in small engines of two-wheelers or lawnmowers.
  • 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 has formed at one end a valve member 22a, which at 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 fixedly connected to a piston 26 of the fuel pump 20a.
  • the second armature 23 and the piston 26 can only touch each other without a fixed connection.
  • the second armature 23 is a cylindrical component and is guided inside the coil 21 by means of a guide element 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
  • 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 Intake space 30 and the return space 32 are approximately equal.
  • the suction space 30 and the return space 32 may also form a common space.
  • a pumping space 31 is further formed in the housing block 25a.
  • the pumping space 31 is connected via a first bore 33 with the suction chamber 30 and via a second bore 34 with the return space 32.
  • no check valve is arranged between the suction chamber 30 and the pump chamber 32 above.
  • the bore 33 thus forms a free connecting line between the pump chamber 31 and the suction chamber 30.
  • a first check valve 35 is arranged between the pump chamber 31 and the return chamber 32.
  • the pump chamber 31 is part of the fuel pump 20b.
  • the piston 26 of the fuel pump is arranged in the housing block 25a such that it can pressurize a fluid located in the pumping space 31.
  • the piston 26 is firmly connected to the second armature 23.
  • the position shown in Figure 2 is a position at the end of a suction 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.
  • a pump space mouth of the second bore 34 in the axial direction XX of the injection module 2 is arranged at a position closer to the injector 20c than the pump space mouth of the first bore 33.
  • the injector 20c includes a valve member 40 which is an outwardly opening valve member.
  • the valve member 40 is disposed in a nozzle space 41 and includes a valve seat 40a and a spring holding portion 40b.
  • a return spring 42 is disposed between the spring holding portion 40 b and a bottom portion 41 a of the nozzle space 41.
  • a pressure in the nozzle chamber 41 acts via a pressure surface 40c of the valve member 40.
  • a second check valve 36 is arranged in a connection between the pump chamber 31 and the nozzle chamber 41.
  • the check valve 36 is supported by a spring against the pressure surface 40 c of the valve member 40 and opens when a pressure in the pump chamber 31 is higher than a pressure in the nozzle chamber 41.
  • a cage-like member is provided for holding the spring and the ball of the second check valve 36.
  • the pressure regulator 20b is thus integrated in the injector 20c and comprises the return spring 42 and the spring holding portion 40b of the valve member 40, against which the return spring 42 is supported.
  • a connecting line 34 is arranged between the pumping space 31 and the return space 32 in the axial direction XX of the injection module 2 below the first connecting line 33.
  • An installation position of the injection module 2 is selected such that a vertical direction coincides with the longitudinal direction XX of the injection module.
  • 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 35 and the second check valve 36 are closed. After a control edge 26a of the piston 26 during the return movement, ie, upward movement of the
  • Piston 26 has been moved behind the mouth of the first connecting line 33, fuel from the suction chamber 30 via the first connecting line 33 begins to flow into the pump chamber 31.
  • the first and second check valves 35, 36 remain closed in each case. If there are gases in the pump chamber 31, they collect below the pressure surface at the control edge 26a of the piston 26. With the beginning of the pressure phase, the piston 26 in the direction of
  • Arrow A moves down when the coil 21 is energized.
  • possibly existing gases are pushed out via the first connection line 33 back into the suction space 30 or the now open first check valve 35 into the return space 32.
  • the gases are pushed out only in the return space 32 via the open first check valve 35.
  • the first part of the piston stroke is used for pushing out of any existing fuel vapors or other gases. Since the piston stroke for the degassing is relatively large, even large amounts of gas can be expelled from the pump chamber 31. After the piston 26, more precisely the control edge 26a of the piston, has crossed the connecting line 34, only the actual pressure build-up in the pressure chamber 31 begins.
  • the second check valve 36 opens that fuel can flow from the pumping space 31 into the nozzle space 41. If now the pressure in the nozzle chamber 41 is greater than a restoring force of the return spring 42, the valve member 40 opens to the outside, so that fuel can be injected into the suction pipe 8. When the pressure in the nozzle chamber 41 drops below the opening pressure again due to the injection, the return spring 42 closes the valve member 40 again. The energization of the coil 21 is stopped and the second return spring 24 reverses the direction of movement of the piston 26 again and the intake begins again as soon as the control edge 26a has crossed over the pump space mouth of the first connecting line 33.
  • 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.
  • 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 substantially corresponds to the first embodiment, in contrast to the second embodiment, the injection module 2 has an annular space 50, which is a combined intake and return space.
  • the annular space 50 is provided annularly around a housing block 25a, in which the pumping space 31 is arranged. Between the pumping chamber 31 and the annular space 50, a connecting line 51 is provided which connects the pumping space 31 with the annular space 50.
  • the connecting line 51 comprises a common Stub 52, which emanates from the pumping space 31, and a branch 53.
  • the branch 53 comprises a first line region 53a and a second line region 53b.
  • the first line region 53a is arranged below the second line region 53b.
  • the common stub 52 extends approximately from the center of the branch 53 (see Figure 3). In this case, the first line region 53a is opened toward the annular space 50 such that an opening of the first line region 53a lies at the level of a bottom region 50a of the annular space 50.
  • the annulus 50 is connected to a tank (not shown) via a fuel supply line 6a and a fuel return line 6b.
  • a fuel supply line 6a is connected to a tank (not shown) via a fuel supply line 6a and a fuel return line 6b.
  • an opening of the fuel return line 6b is arranged at a position on the tank, which is higher than a connection for the fuel supply line 6a. This ensures that fuel is supplied via the fuel supply line 6a to the annulus 50.
  • a connection to a spring chamber 55 is made via the second line region 53b, the second return spring 24 for the second armature 23 and the piston 26 being arranged in the spring chamber 55.
  • FIG. 3 shows again the state of the injection module 2, in which a suction phase is completed.
  • the piston 26 is moved (as indicated by the arrow A) down. Since an open connection is made between the pumping chamber 31 and the annular space 50 via the connecting line 51, any existing fuel vapors or other gases are expelled via the connecting line 51.
  • the gases are ejected to the annular space 50 mainly via the second line region 53b, which is arranged above the common stub line 51. After exiting the second conduit portion 53b into the annulus 50, the gases will rise upward in the direction of the fuel return line 6b and returned to the tank.
  • the arrangement of the branch 53 makes it possible that a certain chimney effect in the branch 53 is formed, whereby an increase of the gases in the second line region 53 b is favored.
  • the control edge 26b has not completely crossed over the common stub 52, there is still no pressure build-up in the pump chamber 31. This occurs only when the common stub 52 has been completely overrun by the piston 26.
  • the check valve 36 opens, which in a connection between the
  • an injection module is achieved, which requires neither a check valve between the pump chamber and the suction chamber nor a check valve between the pump chamber and return chamber. Since in this embodiment a common
  • this injection module can be designed to be particularly compact and physically small. Furthermore, in particular a number of moving parts can be minimized, so that this injection module is particularly robust and durable.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine 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 Kraftstoffpumpe (20a) einen Pumpraum (31) umfasst und das Einspritzmodul (2) einen Ansaugraum (30; 50) umfasst und der Ansaugraum (30; 50) mit dem Pumpraum (31) über eine freie Verbindungsleitung (33; 51) verbunden ist.

Description

Beschreibung
Titel
Kompakte Einspritzvorrichtung mit einfachem Aufbau
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzvorrichtung mit einer Kraftstoffpumpe, einem Druckregler, einem Injektor und einem Luftsteller in einer kompakten Bauweise.
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. 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.
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.
Vorteile der Erfindung
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. 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. Die Kraftstoffpumpe umfasst einen Pumpraum, in welchem der Kraftstoff unter Druck setzbar ist und das Einspritzmodul umfasst ferner einen integrierten Ansaugraum. Der Ansaugraum ist mit dem
Pumpraum dabei über eine freie Verbindungsleitung verbunden. Erfindungsgemäß wird unter dem Begriff "freie Verbindungsleitung" eine frei durchströmbare Leitung oder Bohrung verstanden, in welcher kein Ventil oder Ähnliches angeordnet ist und Kraftstoff somit frei vom Ansaugraum zum Pumpenraum oder umgekehrt strömen kann. Die freie Verbindungsleitung ist vorzugsweise eine Bohrung mit konstantem Durchmesser. Somit kann erfindungsgemäß die Teilezahl der
Einspritzvorrichtung reduziert werden, da auf ein Rückschlagventil zwischen dem Ansaugraum und dem Pumpraum verzichtet werden kann. 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.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Vorzugsweise umfasst ein Gesamthub eines Kolbens der Kraftstoffpumpe einen Ausschiebeteilhub und einen Druckerzeugungsteilhub. Der Ausschiebeteilhub und der Druckerzeugungsteilhub bilden zusammen den Gesamthub des Kolbens. Der Ausschiebeteilhub ist dabei vorzugsweise gleich oder größer als der Druckerzeugungsteilhub. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, dass, falls Kraftstoffdampf oder andere Gase im Pumpraum vorhanden sind, diese mittels des
Ausschiebeteilhubs aus dem Pumpraum herausgeschoben werden können und für den Druckerzeugungsteilhub dann nur noch flüssiger Kraftstoff im Pumpraum vorhanden ist. Ferner ist durch das Vorschalten des Ausschiebeteilhubs vor dem Druckerzeugungsteilhub sichergestellt, dass der Kolben der Kraftstoffpumpe eine vorbestimmte Geschwindigkeit aufweist und so ausreichend Schwung für den Druckerzeugungsteilhub mitbringt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist zwischen dem Pumpraum und einem Rückführraum ein erstes Rückschlagventil angeordnet, und über den Rückführraum wird eine Verbindung zum Tank hergestellt. Das Rückschlagventil verhindert dabei, dass Kraftstoffdampf vom Rückführraum unbeabsichtigt in den Pumpraum gelangen kann. Vorzugsweise ist in Axialrichtung des Einspritzmoduls eine Pumpraum-Mündung einer Verbindungsleitung zwischen dem Pumpraum und dem Rückführraum und näher zum Injektor angeordnet als eine Mündung der freien Verbindungsleitung zwischen dem Ansaugraum und dem Pumpraum. Hierdurch wird sichergestellt, dass eine Steuerkante des Kolbens zuerst die freie Verbindungsleitung zwischen Pumpraum und Ansaugraum verschließt und anschließend erst die Verbindungsleitung zwischen Pumpraum und Rückführraum. Hierdurch kann noch Kraftstoffdampf über das erste Rückschlagventil in den Rückführraum ausgeschoben werden und wenn die Steuerkante des Kolbens die Verbindungsleitung zwischen Pumpraum und Rückführraum überfahren hat, beginnt erst ein Druckaufbau im Pumpraum. Dieser Aufbau stellt sicher, dass während der Druckaufbauphase kein Kraftstoffdampf oder andere Gase im Pumpraum vorhanden sind, da diese mit Sicherheit ausgeschoben werden können.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die Einspritzvorrichtung ferner einen Ringraum, in welchen eine Kraftstoffzufuhrleitung und eine Kraftstoffrückführleitung münden. Der Ringraum ist somit ein kombinierter Ansaug- und Rückführraum. Hierbei sei angemerkt, dass der Ringraum nicht zwingend ringförmig ausgebildet sein muss, sondern jede beliebige Form annehmen kann. Eine ringförmige Ausgestaltung des Ringraums hat jedoch den Vorteil, dass die Einspritzvorrichtung sehr kompakt ausgestaltet werden kann. Ferner ist eine Verbindungsleitung vorgesehen, welche den Ringraum mit dem Pumpraum verbindet. Die Verbindungsleitung weist dabei eine gemeinsame Stichleitung zum Pumpraum und eine Verzweigung zum Ringraum auf. Die Verzweigung zum Ringraum umfasst einen ersten Leitungsbereich und einen zweiten Leitungsbereich. Der erste Leitungsbereich ist dabei unterhalb des zweiten Leitungsbereichs angeordnet und beide Leitungsbereiche münden in den Ringraum. Über die Verbindungsleitung zwischen dem Ringraum und dem Pumpraum erfolgt somit ein Ansaugen von Kraftstoff als auch ein Ausschieben von eventuell vorhandenen Gasen im Pumpraum. Erst nachdem eine Steuerkante des Kolbens eine Mündung der Verbindungsleitung überschritten hat, beginnt ein Druckaufbau im Pumpraum. Beim Ausschieben von eventuell vorhandenen Gasen werden die Gase über die gemeinsame Stichleitung dann über den zweiten Leitungsbereich in den Ringraum abgeführt, da der zweite Leitungsbereich über den ersten Leitungsbereich angeordnet ist.
Damit der Ringraum ein möglichst großes Volumen aufweist, in der Ringraum vorzugsweise mit einem Federraum, in welchem eine Rückstellfeder für einen Anker der Kraftstoffpumpe angeordnet ist, verbunden.
Weiter bevorzugt ist der erste Leitungsbereich der Verzweigung der Verbindungsleitung zwischen dem Pumpraum und dem Ringraum auf Höhe eines Bodens des Ringraums angeordnet. Dadurch wird sichergestellt, dass während einer Ansaugphase über den ersten Leitungsbereich ausschließlich - A -
flüssiger Kraftstoff, welcher vollständig ausgegast ist (Dicksaft), angesaugt wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass keine bzw. nur eine minimale Menge an dampfförmigem Kraftstoff in den Pumpraum angesaugt wird.
Besonders bevorzugt ist die Verbindungsleitung zwischen dem Pumpraum und dem Ringraum derart ausgebildet, dass die gemeinsame Stichleitung in der Mitte der Verzweigung zwischen dem ersten und zweiten Leitungsbereich der Verzweigung mündet.
Weiter bevorzugt umfasst die Einspritzvorrichtung einen zentralen Gehäuseblock, in welchem der Pumpraum ausgebildet ist. Verbindungsleitungen zum Ansaugraum und/oder Rückführraum oder zum Ringraum können dabei einfach mittels Bohrungen bereitgestellt werden.
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.
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.
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 insbesondere die Kraftstoffpumpe sehr klein ausgelegt werden.
Zeichnung
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist: 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 ersten Ausführungsbeispiel, und
Figur 3 eine schematische Ansicht der Einspritzvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 ein Kleinmotor 1 mit einer erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im Detail beschrieben.
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.
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.
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 einem 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. 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.
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 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 fest mit einem Kolben 26 der Kraftstoffpumpe 20a verbunden. Alternativ können sich der zweite Anker 23 und der Kolben 26 ohne feste Verbindung lediglich berühren. Der zweite Anker 23 ist ein zylindrisches Bauteil und wird im 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 erste
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.
Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, sind am Gehäuse 25 die Kraftstoffzuleitung 6a sowie die
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 dabei ungefähr gleich. Alternativ können der Ansaugraum 30 und der Rückführraum 32 auch einen gemeinsamen Raum bilden. Im Gehäuseblock 25a ist ferner ein Pumpraum 31 ausgebildet. Der Pumpraum 31 ist über eine erste Bohrung 33 mit dem Ansaugraum 30 und über eine zweite Bohrung 34 mit dem Rückführraum 32 verbunden. Hierbei ist zwischen dem Ansaugraum 30 und dem Pumpraum 32 kein Rückschlagventil o.a. angeordnet. Die Bohrung 33 bildet somit eine freie Verbindungsleitung zwischen Pumpraum 31 und Ansaugraum 30. Zwischen dem Pumpraum 31 und dem Rückführraum 32 ist ein erstes Rückschlagventil 35, angeordnet. Der Pumpraum 31 ist dabei Teil der Kraftstoffpumpe 20b. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, ist der 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 fest 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. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, ist eine Pumpraum-Mündung der zweiten Bohrung 34 in Axialrichtung X-X des Einspritzmoduls 2 an einer Position näher zum Injektor 20c angeordnet, als die Pumpraum-Mündung der ersten Bohrung 33.
Wie weiter aus Figur 2 ersichtlich ist, umfasst der Injektor 20c ein Ventilglied 40, welches ein nach außen öffnendes Ventilglied ist. Das Ventilglied 40 ist in einem Düsenraum 41 angeordnet und umfasst einen Ventilsitz 40a sowie einen Federhaltebereich 40b. Eine Rückstellfeder 42 ist zwischen dem Federhaltebereich 40b und einem Bodenbereich 41a des Düsenraums 41 angeordnet. Die
Rückstellfeder stellt das Ventilglied 40 immer in die in Figur 2 gezeigte Ausgangsposition zurück und gibt ferner einen Öffhungsdruck vor, mit welchem das Ventilglied 41 geöffnet werden kann. Ein Druck im Düsenraum 41 wirkt dabei über eine Druckfläche 40c des Ventilglieds 40. Ein zweites Rückschlagventil 36 ist in einer Verbindung zwischen dem Pumpraum 31 und dem Düsenraum 41 angeordnet. Das Rückschlagventil 36 stützt sich mit einer Feder gegen die Druckfläche 40c des Ventilglieds 40 ab und öffnet, wenn ein Druck im Pumpenraum 31 höher als ein Druck im Düsenraum 41 ist. Zum Halten der Feder und der Kugel des zweiten Rückschlagventils 36 ist ein käfigartiges Bauteil vorgesehen. Der Druckregler 20b ist somit in den Injektor 20c integriert und umfasst die Rückstellfeder 42 sowie den Federhaltebereich 40b des Ventilglieds 40, gegen welchen sich die Rückstellfeder 42 abstützt.
Wie weiter in Figur 2 gezeigt, ist eine Verbindungsleitung 34 zwischen dem Pumpraum 31 und dem Rückführraum 32 in Axialrichtung X-X des Einspritzmoduls 2 unterhalb der ersten Verbindungsleitung 33 angeordnet. Eine Einbauposition des Einspritzmoduls 2 ist dabei derart gewählt, dass eine vertikale Richtung mit der Längsrichtung X-X des Einspritzmoduls übereinstimmt. 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 sind das erste Rückschlagventil 35 und das zweite Rückschlagventil 36 geschlossen. Nachdem eine Steuerkante 26a des Kolbens 26 während der Rückstellbewegung, d.h., Aufwärtsbewegung des
Kolbens 26, hinter die Mündung der ersten Verbindungsleitung 33 bewegt wurde, beginnt Kraftstoff aus dem Ansaugraum 30 über die erste Verbindungsleitung 33 in den Pumpraum 31 einzuströmen. Das erste und zweite Rückschlagventil 35, 36 bleiben dabei jeweils weiterhin geschlossen. Sollten sich Gase im Pumpenraum 31 befinden, sammeln diese sich unterhalb der Druckfläche an der Steuerkante 26a des Kolbens 26. Mit Beginn der Druckphase wird der Kolben 26 in Richtung des
Pfeils A nach unten bewegt, wenn die Spule 21 bestromt wird. Dadurch werden eventuell vorhandene Gase über die erste Verbindungsleitung 33 zurück in den Ansaugraum 30 bzw. das nun geöffnete erste Rückschlagventil 35 in den Rückführraum 32 ausgeschoben. Nach Überfahren der Mündung der ersten Verbindungsleitung 33 im Pumpraum 31 durch den Kolben 26 werden die Gase nur noch über das geöffnete erste Rückschlagventil 35 in den Rückführraum 32 ausgeschoben. Somit wird der erste Teil des Kolbenhubes zum Ausschieben vom eventuell vorhandenen Kraftstoffdämpfen bzw. anderen Gasen verwendet. Da der Kolbenhub für das Entgasen relativ groß ist, können auch große Gasmengen aus dem Pumpraum 31 ausgeschoben werden. Nachdem der Kolben 26, genauer die Steuerkante 26a des Kolbens, die Verbindungsleitung 34 überfahren hat, beginnt erst der eigentliche Druckaufbau im Druckraum 31. Sobald der Druck im Druckraum 31 dann größer als ein Druck im Düsenraum 41 wird, öffnet das zweite Rückschlagventil 36, so dass Kraftstoff vom Pumpraum 31 in den Düsenraum 41 strömen kann. Wenn nun der Druck im Düsenraum 41 größer ist als eine Rückstellkraft der Rückstellfeder 42, öffnet das Ventilglied 40 nach außen, so dass Kraftstoff in das Saugrohr 8 eingespritzt werden kann. Wenn durch die Einspritzung der Druck im Düsenraum 41 wieder unterhalb des Öffnungsdrucks sinkt, schließt die Rückstellfeder 42 das Ventilglied 40 wieder. Die Bestromung der Spule 21 wird beendet und die zweite Rückstellfeder 24 kehrt die Bewegungsrichtung des Kolbens 26 wieder um und die Ansaugphase beginnt wieder, sobald die Steuerkante 26a die Pumpraum-Mündung der ersten Verbindungsleitung 33 überfahren hat. Da während des Rückhubs des Kolbens 26 im ersten Hubteil ein Unterdruck im Pumpraum 31 entsteht, gast unabhängig von Temperaturverhältnissen Kraftstoffdampf bzw. Luft aus dem flüssigen Kraftstoff aus. Erst nach Überfahren der Pumpraum-Mündung der ersten Verbindungsleitung 33 beginnt dann der eigentliche Ansaugprozess. Erfindungsgemäß liegen somit stets große Gas- bzw. Dampfmengen im Pumpraum 31 vor, so dass eine eventuell zusätzliche Dampfblasenbildung während eines heißen Betriebszustandes nicht zu signifikanten Änderungen des Förderverhaltens führt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass immer eine konstante Kraftstoffmenge in das Saugrohr eingespritzt werden kann. 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.
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.
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.
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.
Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei im Unterschied dazu beim zweiten Ausführungsbeispiel das Einspritzmodul 2 einen Ringraum 50 aufweist, welcher ein kombinierter Ansaug- und Rückführraum ist. Der Ringraum 50 ist ringförmig um einen Gehäuseblock 25a, in welchem der Pumpraum 31 angeordnet ist, vorgesehen. Zwischen dem Pumpraum 31 und dem Ringraum 50 ist eine Verbindungsleitung 51 vorgesehen, welche den Pumpraum 31 mit dem Ringraum 50 verbindet. Die Verbindungsleitung 51 umfasst eine gemeinsame Stichleitung 52, welche vom Pumpraum 31 aus ausgeht, und eine Verzweigung 53. Die Verzweigung 53 umfasst einen ersten Leitungsbereich 53a und einen zweiten Leitungsbereich 53b. Der erste Leitungsbereich 53a ist dabei unterhalb des zweiten Leitungsbereichs 53b angeordnet. Die gemeinsame Stichleitung 52 geht ungefähr von der Mitte der Verzweigung 53 aus (vgl. Figur 3). Der erste Leitungsbereich 53a ist dabei derart zum Ringraum 50 hin geöffnet, dass eine Mündung des ersten Leitungsbereichs 53a auf Höhe eines Bodenbereichs 50a des Ringraums 50 liegt.
Der Ringraum 50 ist über eine Kraftstoffzuleitung 6a und eine Kraftstoffrückleitung 6b mit einem Tank (nicht gezeigt) verbunden. Dabei ist eine Einmündung der Kraftstoffrückleitung 6b an einer Position am Tank angeordnet, welche höher liegt als ein Anschluss für die Kraftstoffzuleitung 6a. Dadurch wird sichergestellt, dass Kraftstoff über die Kraftstoffzuleitung 6a zum Ringraum 50 zugeführt wird.
Ferner ist über den zweiten Leitungsbereich 53b eine Verbindung mit einem Federraum 55 hergestellt, wobei im Federraum 55 die zweite Rückstellfeder 24 für den zweiten Anker 23 und den Kolben 26 angeordnet ist. Hierdurch kann eine Volumenvergrößerung des Ringraums 50, welcher den gemeinsamen Ansaug- und Rückführraum bildet, erreicht werden, so dass ein tatsächliches Volumen des Ringraums 50 entsprechend kleiner dimensioniert werden kann.
Die Funktion der Einspritzvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist dabei wie folgt. Figur 3 zeigt wieder den Zustand des Einspritzmoduls 2, in welchem eine Ansaugphase abgeschlossen ist. Wenn nun die Spule 21 bestromt wird, wird der Kolben 26 (wie durch den Pfeil A angedeutet) nach unten bewegt. Da zwischen dem Pumpraum 31 und dem Ringraum 50 über die Verbindungsleitung 51 eine offene Verbindung hergestellt ist, werden eventuell vorhandene Kraftstoffdämpfe oder andere Gase über die Verbindungsleitung 51 ausgeschoben. Dabei werden die Gase hauptsächlich über den zweiten Leitungsbereich 53b, welcher oberhalb der gemeinsamen Stichleitung 51 angeordnet ist, zum Ringraum 50 ausgeschoben. Nach Austritt aus dem zweiten Leitungsbereich 53b in den Ringraum 50 werden die Gase nach oben in Richtung der Kraftstoffrückführleitung 6b steigen und zum Tank zurückgeführt. Die Anordnung der Verzweigung 53 ermöglicht es dabei, dass ein gewisser Kamineffekt in der Verzweigung 53 entsteht, wobei ein Aufsteigen der Gase in den zweiten Leitungsbereich 53b begünstigt wird. Solange die Steuerkante 26b die gemeinsame Stichleitung 52 nicht vollständig überfahren hat, erfolgt noch kein Druckaufbau im Pumpraum 31. Dieser erfolgt erst, sobald die gemeinsame Stichleitung 52 vollständig vom Kolben 26 überfahren wurde. Sobald ein Druck im Pumpraum 31 höher als ein Druck im Düsenraum 41 des Injektors 20c ist, öffnet das Rückschlagventil 36, welches in einer Verbindung zwischen dem
Pumpraum 31 und dem Düsenraum 41 angeordnet ist, und der Druck im Düsenraum 41 steigt an. Wenn der Druck im Düsenraum 41 den Öffnungsdruck erreicht hat, öffnet das Ventilglied 40 und Kraftstoff wird in die Saugleitung 8 eingespritzt. Sobald der Druck im Düsenraum 41 wieder unter den Öffnungsdruck sinkt, schließt der Injektor wieder und die Bestromung der Spule wird beendet, und der Kolben wird in die in Figur 3 gezeigte Ausgangsposition zurückgeführt. Während eines ersten Teilhubs der Rückführung ist dabei noch keine Verbindung zwischen dem Pumpraum 31 und dem Ringraum 50 über die Verbindungsleitung 51 hergestellt. Dadurch entsteht ein Unterdruck in der ersten Ansaugphase im Pumpraum 31 , so dass es zu einer Ausgasung des im Pumpraum 31 befindlichen Kraftstoffs kommt. Erst wenn die Steuerkante 26a des Kolbens 26 die gemeinsame Stichleitung 52 erreicht, erfolgt eine Ansaugung von Kraftstoff über die Verbindungsleitung 51. Dabei erfolgt eine Ansaugung hauptsächlich über den ersten Leitungsbereich 53a. Da der erste Leitungsbereich 53a am tiefsten Punkt des Ringraums 50 mündet, kann sichergestellt werden, dass ausschließlich flüssiger Kraftstoff über den ersten Leitungsbereich 53 angesaugt wird. Dadurch wird eine Mindestmenge von flüssigem Kraftstoff in den Pumpraum 31 angesaugt.
Da Blasen in einer Flüssigkeit aufsteigen, werden beim Ausschieben von Gasen aus dem Pumpraum 31 mehr Blasen ausgestoßen als beim Ansaugen wieder eingesaugt werden können. Dadurch wird sichergestellt, dass immer eine ausreichende Füllung des Pumpraums 31 mit flüssigem Kraftstoff erreicht wird.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird ein Einspritzmodul erreicht, welches weder ein Rückschlagventil zwischen Pumpraum und Ansaugraum benötigt noch ein Rückschlagventil zwischen Pumpraum und Rückführraum. Da bei diesem Ausführungsbeispiel ein gemeinsamer
Ansaug-Rückführraum vorgesehen ist, kann dieses Einspritzmodul besonders kompakt und kleinbauend ausgelegt werden. Ferner kann insbesondere eine Anzahl von bewegten Teilen minimiert werden, so dass dieses Einspritzmodul besonders robust und langlebig ist.
Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.

Claims

Ansprüche
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 Kraftstoffpumpe (20a) einen Pumpraum (31) umfasst und das Einspritzmodul (2) einen Ansaugraum (30; 50) umfasst und der Ansaugraum (30; 50) mit dem Pumpraum (31) über eine freie Verbindungsleitung (33; 51) verbunden ist.
2. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gesamthub eines Kolben (26) der Kraftstoffpumpe (20a) einen Ausschiebeteilhub und einen Druckerzeugungsteilhub umfasst und der Ausschiebeteilhub gleich oder größer als der Druckerzeugungsteilhub ist.
3. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Pumpraum (31) und einem Rückführraum (32) ein erstes Rückschlagventil (35) angeordnet ist.
4. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Axialrichtung (X-X) des Einspritzmoduls (2) eine Pumpraum-Mündung einer Verbindungsleitung (34) zwischen dem Pumpraum (31) und dem Rückführraum (32) näher zum Injektor angeordnet ist, als eine Pumpraum- Mündung der freien Verbindungsleitung (33) zwischen dem Ansaugraum (30) und dem Pumpraum (31).
5. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, umfassend einen Ringraum (50), in welchem eine Kraftzufuhrleitung (6a) und eine Kraftstoffrückführleitung (6b) münden und eine Verbindungsleitung (51), welche den Ringraum (50) mit dem Pumpraum (31) verbindet, wobei die Verbindungsleitung (51) eine gemeinsame Stichleitung (52) zum Pumpraum (31) und eine Verzweigung (53) zum Ringraum (50) mit einem ersten Leitungsbereich (53a) und einem zweiten Leitungsbereich (53b) umfasst, wobei der erste Leitungsbereich (53a) unterhalb des zweiten Leitungsbereichs (53b) in den Ringraum (50) mündet.
6. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Federraum (55), in dem eine Rückstellfeder (24) für den Anker (23) des Kolbens (26) angeordnet ist, mit dem Ringraum (50) verbunden ist.
7. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leitungsbereich (53a) der Verzweigung (53) auf Höhe eines Bodenbereichs (50a) des Ringraums (50) mündet.
8. Einspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Stichleitung (52) in der Mitte der Verzweigung (53) zwischen dem ersten und zweiten Leitungsbereich (53a, 53b) angeordnet ist.
9. Einspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpraum (31) in einem zentralen Gehäuseblock (25a) angeordnet ist.
10. 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.
11. Brennkraftmaschine, umfassend genau einen oder genau zwei Zylinder und eine Einspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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