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Bereich der
Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft Kraftstoffregler für Verbrennungsmotoranwendungen
bei Kraftfahrzeugen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Es
ist bekannt, einen Kraftstoffdruckregler an einer Kraftstoffverteilerleiste
zu befestigen, um den Druck des Kraftstoffs, der an die an der Kraftstoffverteilerleiste
befestigten Einspritzdüsen
geliefert wird, zu regeln. Der unter Druck stehende Kraftstoff,
der zur Kraftstoffverteilerleiste gelangt, wird aus einem Kraftstofftank
durch eine Kraftstoffversorgungsleitung gepumpt, und überschüssiger Kraftstoff
wird vom Rücklaufanschluss
des Kraftstoffdruckreglers durch eine Kraftstoffrücklaufleitung
zum Tank zurückgeleitet.
Diese Art von System wird ein Rücklaufsystem
genannt. Ein typischer Kraftstoffregler, der bei diesem System verwendet
wird, besitzt eine bewegliche Wand oder ein Diaphragma, das den
Regler an gegenüberliegenden
Seiten in Kammern mit unterschiedlichen Drücken unterteilt. Der Unterschied
im Druck bestimmt die Position des Diaphragmas, das wiederum die
Höhe des
Flusses durch den Regler bestimmt. Somit wird abhängig vom
Druckunterschied an beiden Seiten des Diaphragmas der Fluss durch
den Regler zu einem bestimmten Druck hin geregelt.
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Eine
andere Art des Kraftstoffeinspritzsystems besitzt keine Kraftstoffrücklaufleitung
und wird rücklaufloses
Kraftstoffsystem genannt. In diesem System steuert das Diaphragma
die Position eines Kugelventils, das durch Federkraft gegen einen
Ventilsitz beaufschlagt wird. Kraftstoff fließt an der Feder und dem normalerweise
geöffneten
Kugelventil vorbei in eine Zelle an einer Seite des Diaphragmas,
um zu einer Kraftstoffverteilerleiste zu strömen. Die gegenüberliegende
Seite des Diaphragmas kann eine Vakuumreferenz besitzen. Anerkannter weise
verschiebt der Druckunterschied zwischen den Kammern an den gegenüberliegenden
Seiten des Diaphragmas das Diaphragma, das wiederum einen Stab lagert,
um das Kugelventil vom Sitz wegzubewegen oder es dem Kugelventil
zu ermöglichen,
sich unter dem Federdruck in Richtung des Sitzes zu bewegen.
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Solche
Systeme sind für
eine Verwendung beim Leiten von Kraftstoff zu einer Kraftstoffverteilerleiste
mit einem vorbestimmten geregelten Druck zufriedenstellend. Während solche
Druckregler sich als zufriedenstellend herausgestellt haben, besteht
die Notwendigkeit, die Leistung des Verbrennungsmotors zu maximieren,
zu dem der Kraftstoff vom Kraftstoffdruckregler geliefert wird.
Ein Verbrennungsmotor sollte keinen Kraftstoff erhalten, der Wirbel
aufweist oder mit Luft durchsetzt ist. Um eine Wirbelströmung und
einen mit Luft durchsetzten Kraftstoff zu vermeiden, ist es im Allgemeinen
wünschenswert, ein
konstantes Niveau an Kraftstoff innerhalb und um den Kraftstoffdruckregler
aufrechtzuerhalten. Dies erfordert das Eintauchen des Kraftstoffdruckreglers in
den Kraftstoff. Ein zusätzlicher
Vorteil davon ist die mögliche
Geräuschreduzierung.
Es hat sich bei dem mechanischen Kraftstoffsystem eine Notwendigkeit für einen
Kraftstoffdruckregler entwickelt, der die gewünschte Motorleistung auf eine
einfache und billige Vorrichtung überträgt, die einen Kraftstoffdruckregler im
Kraftstoff eingetaucht hält.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß einem
Gesichtspunkt der Erfindung weist eine Kraftstoffdruck-Regleranordnung
in einem Kraftstofftank auf: eine Behälteranordnung zum Eintauchen
eines Kraftstoffdruckreglers in den Kraftstoff; ein Ventilelement
zum Regeln eines Kraftstoffdrucks und zum Leiten von überschüssigem Kraftstofffluss
in einem Kraftstoffsystem, wobei das Ventilelement auf einem Ventilsitz
in einer geschlossenen Stellung ruht, um den Kraftstofffluss zu
verhindern; und eine Kraftstoffabdeckung, um einen Kraftstofffluss,
der aus der Kraftstoffdruck-Regleranordnung
austritt, in den Kraftstofftank zu leiten.
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Gemäß einem
anderen Gesichtspunkt der Erfindung weist ein Verfahren zum Verringern
von Geräuschen
und Kohlenwasserstoffemissionen des Kraftstoffs in einem Kraftstoffdruckregler
folgende Schritte auf: Bereitstellen einer Behälteranordnung zur Aufnahme
des Kraftstoffs; Regeln des Kraftstoffdrucks in einem Kraftstoffsystem,
wobei ein Ventilelement auf einem Ventilsitz in einer geschlossenen Stellung
ruht und das Ventilelement sich axial vom Ventilsitz in eine offene
Stellung verschiebt; und Eintauchen des Kraftstoffdruckreglers in
den Kraftstoff.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kraftstoffdruckregler
zu schaffen, der die Verwirbelung und die Luftbeimischung des Kraftstoffs,
der zum Verbrennungsmotor strömt,
reduziert.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kraftstoffdruckregler
zu schaffen, der die Geräusche
oder die Vibration des Systems dämpft.
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Es
ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Kraftstoffdruckregler
im Kraftstoff eingetaucht zu halten.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird besser verständlich
aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, wobei gleiche Bezugsziffern
sich auf gleiche Teile beziehen.
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1 zeigt
eine Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Kraftstoffdruckreglers.
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2 zeigt
eine Querschnittsansicht des Kraftstoffdruckreglers mit einer Kraftstoffabdeckung.
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3 zeigt
eine Querschnittsansicht des Kraftstoffdruckreglers mit einer Kraftstoffleitung
zum Kraftstofftank.
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4 zeigt
eine Perspektivansicht einer Kraftstoffabdeckung.
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5 zeigt
eine Perspektivansicht einer alternativen Ausführungsform der Kraftstoffabdeckung.
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Detaillierte
Beschreibung
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1–3 beziehen
sich auf verschiedene Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen eingetauchten
Kraftstoffdruck-Regleranordnung 10. Jede
Ausführungsform
weist eine Kraftstoffdruck-Regleranordnung 10 auf, die
einen Kraftstoffdruckregler 20 aufweist, der vorzugsweise
in einem Kraftstofftank 30 angeordnet ist. Der Kraftstofftank 30 kann
ein Kraftstoffbehälter
sein (der in einem Kraftstofftank angeordnet ist) oder ein Kraftstofftank,
bei dem die Kraftstoffdruck-Regleranordnung 10 in
der Leitung angeordnet ist, die auf der Versorgungsseite liegt oder
in einem rücklauflosen
System, bei dem überschüssiger Kraftstoff
im Kraftstofftank 30 aufbewahrt wird und lediglich zu verbrauchender
Kraftstoff zum Motor geschickt wird, zum Motor hin verläuft.
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Wie
auch in den 1–3 dargestellt
ist, weist jede Ausführungsform
ein Gehäuse 40 auf,
um den Kraftstoffdruckregler 20 zu beinhalten und aufzunehmen.
Das Gehäuse 40 dient
als eine Wand, um den Sprühkraftstoff
zu sammeln, der vom Kraftstoffdruckregler 20 freigegeben
wird. Die bevorzugte Form des Gehäuses 40 ist im Allgemeinen
rohrförmig,
aber andere Fachleute können
auch andere Formen wählen,
einschließlich
der ovalen Form oder der Kreisform, und je nach Notwendigkeit auch
für ein
bequemes Verpacken. Ebenso weist jede Ausführungsform ein Ventilelement 50 auf,
das auf dem Kraftstoffdruckregler 20 angeordnet ist und
es ermöglicht, dass
Kraftstoff, der im Überdruckbereich
liegt, den Kraftstoffdruckregler 20 verlässt, während der
nicht im Überdruckbereich
befindliche Kraftstoff im Kraftstoffdruckregler 20 zurückgehalten
wird. Die bevorzugte Art des Ventilelements 50 kann eine
konvexe Platte sein, aber andere Fachleute können eine flache Scheibe, ein
vorgespanntes Element, eine Feder, ein Kugelventil oder ein anderes äquivalentes
reliefartiges Ventil wählen,
und wenn der Kraftstoffdruck den gewünschten Maximaldruck überschreitet, ermöglicht es
das Ventilelement 50, das auf einem Ventilsitz 55 ruht,
dass überschüssiger Kraftstoff
den Kraftstoffdruckregler 20 verlässt und der Kraftstoff frei
wird, um in eine Vielzahl von Richtungen auszuströmen. Der
Ventilsitz 55 wirkt mit dem Ventilelement 50 zusammen,
das beweglich zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung
angeordnet ist. In einer geschlossenen Stellung kontaktiert das
Ventilelement 50 die Sitzfläche des Ventilsitzes 55 und
dichtet gegen diese ab, wodurch ein Kraftstofffluss am Ventilsitz 55 vorbei
verhindert wird.
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Unter
Druck gesetzter Kraftstoff sammelt sich im Kraftstoffregler an,
bis der unter Druck befindliche Kraftstoff die Bodenfläche des
Ventilelements 50 kontaktiert. Der unter Druck befindliche
Kraftstoff wird anschließend
das Ventilelement 50 vom Ventilsitz 55 weg in
eine offene Stellung drängen,
die einen Kraftstofffluss ermöglicht.
Das Ventilelement 50 kann eine frei schwebende Ausgestaltung
sein, wenn sie nicht von anderen Komponenten der Anordnung festgehalten
wird. Andere Fachleute können
ein Ventilelement 50 am Kraftstoffregler 20 befestigen,
wenn das Ventilelement 50 eine Öffnung (nicht dargestellt) oder
einen anderen Freigabemechanismus (auch nicht dargestellt) aufweist,
um den Druck und den Kraftstoff, der sich im Kraftstoffregler 20 ansammelt, freizugeben.
Andere Fachmänner
können
auch eine hermetische Abdichtung, eine Schweißnaht, eine Bördelung
oder ein Klemmelement verwenden, um das Ventilelement 50 am
Ventilsitz 55 zu befestigen.
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Ein
Behältermittel
kann verwendet werden, um sicherzustellen, dass der Kraftstoffdruckregler 20 im
Kraftstoff eingetaucht bleibt. Das erwartete Sprühmuster, die Verpackungsanforderungen
und andere Faktoren werden die Art und die Geometrie des Behältermittels
vorgeben, das erfindungsgemäß verwendet
wird. Drei verschiedene Behältermittel sind
unten beschrieben.
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Nach
dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung, der in 1 dargestellt
ist, besteht das Behältermittel
aus einem Gehäuse 40,
das verwendet wird, um den überschüssigen Kraftstoffnebel
zu sammeln, der aus dem Kraftstoffregler 20 austritt. Das
Gehäuse 40 ist
eine zylindrische Wand, die den Kraftstoffregler 20 umgibt.
Das erwartete Sprühmuster
wird die Höhe und
die Geometrie des Gehäuses 40 vorgeben.
In der bevorzugten Ausführungsform
wird die Höhe
des Gehäuses 40 wenigstens
gleich der Höhe
des Ventilelements 50 sein. Das Gehäuse 40 ist so ausgedehnt
und ausgestaltet, dass es in einer im Allgemeinen aufrechten Position
steht, um zu ermöglichen, dass
im Wesentlichen der gesamte Kraftstoffregler 20 im Kraftstoff
eingetaucht verbleibt. Das Gehäuse muss
so ausgestaltet sein, dass der Kraftstofftank 30 es dem
Kraftstoffdruckregler 10 ermöglicht, zu jeder Zeit in einer
Tasche mit Kraftstoff zu sitzen. Dieses Eintauchen minimiert oder
reduziert die Luftmenge, die in das Kraftstoffversorgungssystem
eindringt, das zur Kraftstoffverteilerleiste führt, und minimiert somit die
Bildung von Luftblasen im Kraftstoff. Wenn das Sprühmuster
des Kraftstoffs in eine Vielzahl von Richtungen einschließlich der
horizontalen und vertikalen Sprührichtung
verteilt wird, beispielsweise wenn ein Fahrzeug sich im Leerlauf
befindet, wird auf ähnliche
Weise der Kraftstoff die Oberfläche
des gesammelten Kraftstoffs im Regler 20 durchbrechen und
folglich Geräusche
produzieren und freie Kohlenwasserstoffe erzeugen, wodurch die Emissionen aus
dem Tank 30 erhöht
werden, indem gegen die Komponenten der Kraftstoffdruck-Regleranordnung 10 geschossen
wird. Somit würde
in einem solchen Fall die Notwendigkeit für eine Kraftstoffabdeckung 60 hilfreich
sein.
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2 betrifft
eine alternative Ausführungsform
der Kraftstoffdruck-Regleranordnung 10 mit einer Kraftstoffabdeckung 60.
In dieser Ausführungsform
ist die Kraftstoffabdeckung 60 nicht hermetisch mit dem
Gehäuse 40 abgedichtet.
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Die
Kraftstoffabdeckung 60 weist Fahnen 61 und 62 auf,
um den Fluss von überschüssigem Kraftstoff
zurück
in den Kraftstofftank 30 zu leiten.
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3 betrifft
eine alternative Ausführungsform
der Erfindung, bei der der Kraftstoffdruckregler 20 in
einem Gehäuse 40 hermetisch
durch die Kraftstoffabdeckung 60 abgedichtet ist. Andere
Fachmänner
können
auch wählen,
dass die Kraftstoffabdeckung 60 nicht hermetisch mit dem
Gehäuse 40 abgedichtet
ist, weil jeder auslaufende Kraftstoff in den Kraftstofftank 30 zurückkehren
wird und somit keine Probleme bereitet. In dieser Ausführungsform
wird der gesamte überschüssige Kraftstoff
unter Verwendung der Kraftstoffleitung 70 zum Boden des
Kraftstofftanks 30 geleitet. In der bevorzugten Ausführungsform
kann der Einlass 80 der Kraftstoffleitung 70 in
der Nähe
des oberen Endes des Gehäuses 40 angeordnet
sein, so dass der gesammelte überschüssige Kraftstoff
oberhalb des Kraftstoffreglers 20 verbleiben kann und anschließend in
Richtung des Bodens des Kraftstofftanks 30 geleitet werden
kann. Es können
jedoch andere Faktoren (z.B. Verpackungsanforderungen) vorliegen,
die eine andere Anordnung des Einlasses 80 rechtfertigen.
Vorzugsweise sollte der Auslass 85 unterhalb eines Kraftstofffluidniveaus
im Kraftstofftank 30 angeordnet sein, um zu verhindern,
dass Luft in die Kraftstoffdruck-Regleranordnung 10 eindringt.
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4 betrifft
eine Kraftstoffabdeckung 60. Die Kraftstoffabdeckung 60 besteht
aus einem gegossenen Kunststoffmaterial und weist auch wenigstens
einen Schnappmechanismus 90 auf, der nachgibt, wenn er
am Gehäuse 40 befestigt
ist. In der bevorzugten Ausführungsform
ist der wenigstens eine Schnappmechanismus 90 ein Vorsprung,
der als ein Clip dient, um den Kraftstoffdruckregler 20 an
seinem Platz zu halten. Ein Fachmann kann auch wählen, keine Kraftstoffabdeckung 60 am
Kraftstoffdruckregler 20 zu befestigen. Auf ähnliche
Weise können
andere Fachleute wählen,
die Kraftstoffabdeckung 60 hermetisch am Gehäuse 40 abzudichten.
Die Kraftstoffabdeckung 60 kann auch dazu dienen, den Kraftstoffdruckregler 20 zu
jeder Zeit während
des Kraftstoffflusses im Kraftstoff eingetaucht zu halten, was die
Lebensdauer des Kraftstoffdruckreglers 20 erhöht und jedes
Vibrationsgeräusch
der Kraftstoffregleranordnung 10 dämpft. Dies fördert die
Langlebigkeit der Feder (nicht dargestellt), die in der Kraftstoffdruck-Regleranordnung 10 verwendet
wird. Die Ansammlung von Kraftstoff in der Kammer unterhalb der
Kraftstoffabdeckung 60 und oberhalb des Ventilelements 50 dient
dazu, den Druckregler 20 im Kraftstoff eingetaucht zu halten.
Dieser Aufbau schützt auch
die anderen Reglerkomponenten, d.h. die Blattfeder (nicht dargestellt),
während
der Bearbeitung, des Verschiffens und des Zusammenbaus vor Beschädigung.
Auf ähnliche
Weise stellt das Eintauchen des Kraftstoffdruckreglers 20 in
den Kraftstoff sicher, dass der Kraftstoff nicht mit Luft versetzt
wird, was die Motorleistung maximiert, und dass der Kraftstoff den
Regler in einem organisierten Fluss zurück zum Kraftstofftank 30 verlässt. Abhängig von
der Ausrichtung des Kraftstoffdruckreglers 20 und der Kraftstoffabdeckung 60 können die
Kraftstoffabdeckungsöffnungen 95 in
einer vertikalen Richtung gegenüberliegen,
was es ermöglichen
würde,
dass der Kraftstofffluss von links eintreten und nach rechts austreten
kann. In 3 können Fachmänner beispielsweise den Kraftstoffdruckregler 90 drehen,
um es zu ermöglichen,
dass Kraftstoff im Gegensatz zum Boden von der Seite eintritt.
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5 betrifft
eine alternative Ausführungsform
der Kraftstoffabdeckung 60. In dieser Ausführungsform
weist die Kraftstoffabdeckung 60 wenigstens drei Einschnappmechanismen 90 auf,
um die Kraftstoffabdeckung 60 am Gehäuse 40 zu befestigen.
Auf ähnliche
Weise weist die Kraftstoffabdeckung 60 einen Kraftstoffauslass 100 zum
Leiten des Kraftstoffwegs vom Kraftstoffdruckregler 20 zurück zum Kraftstofftank 30 auf.
Der Kraftstoff wird an die obere Oberfläche 110 der Kraftstoffabdeckung 60 stoßen und
anschließend
durch den seitlichen Kraftstoffauslass 100 zum Kraftstofftank 30 hin
austreten.
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Nachdem
die vorangehende Beschreibung und die Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung dargestellt haben, wird es einem Fachmann
klar sein, dass verschiedene Änderungen
und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang
der vorliegenden Erfindung abzuweichen.