DE19815042A1 - Starthilfesystem für eine selbstzündende Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Es ist bekannt, daß bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen mittels einer Flammglühkerze die Ansaugluft durch Verbrennen von Kraftstoff erwärmt werden kann. Das System funktioniert bei konventionellen Einspritzsystemen zuverlässig, wobei aber hier Voraussetzung ist, daß der Kraftstoffdruck für dieses System sehr gleichmäßig sein muß. DOLLAR A Erfindungsgemäß weist die Dosiereinrichtung ein Druckregulier-Absperrventil 13 auf, das zusätzlich zu einer Flammglühkerze 14 zugeordneten Konstantdrossel kraftstoffrückleitungslos in die Kraftstoffversorgungsleitung 4b zu der Flammglühkerze 14 eingeschaltet ist. Dabei ist von besonderem Vorteil, daß die erfindungsgemäße Ausgestaltung kraftstoffrückleitungslos ausgestaltet ist und somit die Verlegung von Leitungen in diesem Bereich der Brennkraftmaschine auf das technisch mögliche Minimum beschränkt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Starthilfesystem für eine selbstzündende Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine Kurbel­ welle drehbar gelagert ist, an der zumindest ein einen Kolben tragen­ des Pleuel angelenkt ist, wobei der Kolben in einem von einem Zylin­ derkopf unter Bildung eines Arbeitsraums abgedeckten Zylinder be­ weg bar ist und dem Arbeitsraum von einer Einspritzpumpe geförder­ ter Kraftstoff über eine Einspritzleitung und ein Einspritzventil sowie einem mit einer Vorwärmeinrichtung bestehend aus einer Flammglüh­ kerze und einer Dosiereinrichtung in deren Kraftstoffversorgungslei­ tung versehenen Ansaugluftsystem Brennluft zuführbar sind sowie ein Verfahren zum Betreiben dieses Starthilfesystems.

Aus der Publikation "Diesel-Einspritztechnik" der Fa. Bosch, erschie­ nen im VDI-Verlag (ISBN 3-18-419116-8), Ausgabe Juni 1993, Seiten 198 und 199, ist bekannt, daß bei selbstzündenden Brennkraftma­ schinen mittels einer Flammglühkerze die Ansaugluft durch Ver­ brennen von Kraftstoff erwärmt werden kann. Dabei führt die Kraft­ stofförderpumpe der Einspritzanlage den Kraftstoff über ein Magnet­ ventil der Flammglühkerze zu. In die Flammglühkerze ist ein Filter und eine Dosiereinrichtung integriert. Diese Dosiereinrichtung in Form einer Konstantdrossel läßt eine jeweils auf die Brennkraftma­ schine abgestimmte Kraftstoffmenge durchfließen, die in einem um den Glühstift angeordneten Verdampferrohr verdampft und sich dann mit der Ansaugluft vermischt. Das Gemisch entflammt am vorderen Teil der Flammglühkerze an deren über 1000°C heißen Glühstift. Dieses System funktioniert bei konventionellen Einspritzsystemen zu­ verlässig, wobei aber hier Voraussetzung ist, daß der Kraftstoffdruck für dieses System sehr gleichmäßig sein muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges System weiterzubilden, so daß dieses System bei allen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine zuverlässig arbeitet. Zudem ist ein ent­ sprechendes Verfahren zum Betreiben eines solchen Starthilfe­ systems anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dosiereinrichtung ein Druckregulier-Absperrventil aufweist, das zu­ sätzlich zu einer der Flammglühkerze zugeordneten Konstantdrossel kraftstoffrückleitungslos in die Kraftstoffversorgungsleitung zu der Flammglühkerze eingeschaltet ist. Dieser Ausbildung legt die Er­ kenntnis zugrunde, daß für einen zuverlässigen Betrieb der Vor­ wärmeinrichtung dieser bei den jeweiligen Betriebszuständen eine zeitlich bezogen möglichst konstante Kraftstoffmenge zugeführt wer­ den muß. Das heißt aber, daß der Kraftstoffdruck konstant sein muß. Insbesondere beim Startvorgang einer Brennkraftmaschine ist aber der Systemdruck in dem Kraftstoffsystem zu der Einspritzeinrichtung, von dem bekanntermaßen der Kraftstoff für die Vorwärmeinrichtung entnommen wird, abweichend von dem späteren Betriebsdruck. Durch das Druckregulier-Absperrventil und die Konstantdrossel wird der Kraftstoffdruck vor der Flammglühkerze auf einen angenähert konstanten Wert gehalten, so daß ein sicherer und störungsfreier Be­ trieb der Brennkraftmaschine sichergestellt ist. Dies wirkt sich positiv für den gesamten Betrieb einschließlich der Abgasemissionen der Brennkraftmaschine aus. Dabei ist von besonderem Vorteil, daß die erfindungsgemäße Ausgestaltung kraftstoffrückleitungslos ausge­ staltet ist und somit die Verlegung von Leitungen in diesem Bereich der Brennkraftmaschine auf das technisch mögliche Minimum be­ schränkt ist. Dies hat weitere Vorteile bezüglich des Montageauf­ wands, der Betriebssicherheit und auch des äußeren Erscheinungs­ bildes der Brennkraftmaschine.

In Weiterbildung der Erfindung umfaßt das Druckregulier-Absperrven­ til einen Ventilgrundkörper, in dem ein Ventilkörper mit einer Ventil­ körpersitzfläche von einer Druckfeder gegen einen Ventilsitz preßbar und von einem Magnetventil in dieser Stellung feststellbar ist. Da­ durch ist in einfacher Ausgestaltung mit diesem Druckregulier-Ab­ sperrventil zunächst ein konventionelles Absperrventil geschaffen, das zum Abstellen der Vorwärmeinrichtung benötigt wird. Dabei ist dieses Magnetventil als einfaches Ein-/Aus-Magnetventil ausgebildet, so daß an dessen Funktionsumfang keine großen Anforderungen ge­ stellt sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Ventilkörper eine mit einer Kraftstoffzuführöffnung in dem Ventilgrundkörper zu­ sammenwirkende Einschnürung auf, die ihrerseits über eine Gegen­ einschnürung in dem Ventilgrundkörper mit der Ventilkörpersitzfläche, die eine Kraftstoffabgabeöffnung zu der Kraftstoffversorgungsleitung beherrscht, verbunden ist. Diese Ausbildung ermöglicht in Verbindung mit der Konstantdrossel die selbstregulierende Kraftstoffdruckein­ stellung, indem nach dem Start des Systems durch Freigabe des Ventilkörpers zunächst aufgrund des Kraftstoffdrucks in der Kraft­ stoffzuführöffnung der Ventilkörper von dem Ventilsitz abhebt. Somit fließt der Kraftstoff zur Flammglühkerze. Beim weiteren Hochlauf der Brennkraftmaschine steigt der Kraftstoffdruck, bis der Ventilkörper mit einer Steuerkante den Kraftstofffluß unterbricht. Der Druck vor der Flammglühkerze wird nun über die Konstantdrossel abgebaut, bis das Druckregulier-Absperrventil wieder öffnet. Folglich wird Kraftstoff nachgefördert, so daß der Druck vor der Flammglühkerze wieder an­ steigt, bis die Steuerkante die Nachförderung erneut unterbricht. Da­ durch wird aber der Kraftstoffdruck hinter der Konstantdrossel auf ei­ nem konstanten Niveau gehalten.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Einspritzsystem ein Hochdruck-Einspritzsystem, das im übrigen mit gehäuselosen Ein­ zeleinspritzpumpenelementen ausgestattet sein kann. Diese Ein­ zeleinspritzpumpenelemente sind direkt in das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine eingesetzt und über kurze Einspritzleitungen mit den Einspritzventilen verbunden. Gerade in einem derartigen System ist während der Startphase der Brennkraftmaschine der Systemdruck, der von einer Kraftstofförderpumpe aufgebaut wird, stark schwan­ kend, wobei die Druckschwankungen in der Größenordnung von ca. 5 bar (1 bar Systemdruck während der Startphase und 6 bar System­ druck während der normalen Betriebsphase) liegen können.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind der Zeichnungsbe­ schreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Gesamtschaltschema des Kraftstoffversorgungs­ systems für die Einspritzvorrichtung und die Vorwärmein­ richtung und

Fig. 2 einen Schnitt durch das Druckregulier-Absperrventil.

Das Hochdruck-Einspritzsystem einer selbstzündenden Brennkraft­ maschine ist gemäß dem Ausführungsbeispiel für eine vierzylindrige Brennkraftmaschine ausgelegt. Eine Kraftstofförderpumpe 1 saugt den Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 2 an und fördert diesen durch einen Kraftstoffilter 3 über eine Kraftstoffversorgungsleitung 4a zu vier Einzeleinspritzpumpenelementen 5, die gehäuselos in das Kur­ belgehäuse der Brennkraftmaschine eingesetzt sind. Die Kraftstoff­ versorgungsleitung 4a ist im übrigen ebenfalls in das Kurbelgehäuse integriert. Die Einzeleinspritzpumpenelemente 5 sind über kurze Ein­ spritzleitungen 6 mit Einspritzventilen 7 verbunden, die in dem dem jeweiligen Zylinder bzw. Arbeitsraum zugeordneten Zylinderkopf-(teil) der Brennkraftmaschine eingesetzt sind und die den von den Ein­ zeleinspritzpumpenelementen 5 geförderten Kraftstoff in den Arbeits­ raum einspritzen. Jedes der Einspritzventile 7 ist mit einer Lecköllei­ tung 8 verbunden, die in eine gemeinsame Sammelleitung 9 einmün­ den. Diese Sammelleitung 9 mündet wiederum in den Kraftstofftank 2. Weiterhin mündet in die Sammelleitung 9 eine Überströmleitung 10, die die Weiterführung der Kraftstoffversorgungsleitung 4a hinter der letzten Einzeleinspritzpumpe 5 darstellt und wobei in die Über­ strömleitung eine Drossel 11 sowie parallel dazu ein Überströmventil 12 eingeschaltet sind. Die Drossel 11 gewährleistet, daß die Kraft­ stoffversorgungsleitung 4a immer von einer kleinen Kraftstoffmenge durchströmt wird, so daß beispielsweise eine gleichmäßige Tempe­ ratur in der gesamten Kraftstoffversorgungsleitung 4a herrscht. Ins­ besondere sorgt die Drossel 11 für ein gegendruckloses Kraftstoff­ system beim Start der Brennkraftmaschine. Dadurch ist ein ver­ bessertes Ansaugen der Kraftstofförderpumpe 1 ermöglicht. Bedingt durch das Hochdruck-Einspritzsystem herrscht in der Kraftstoffver­ sorgungsleitung 4a ein Kraftstoffdruck, der je nach Betriebszustand der Brennkraftmaschine im Bereich von ca. 1 bar bis ca. 6 bar schwankt.

Von der Kraftstoffversorgungsleitung 4a zweigt hinter dem Kraft­ stoffilter 3 die Kraftstoffversorgungsleitung 4b ab, wobei diese über ein Druckregulier-Absperrventil 13 mit einer Flammglühkerze 14 ver­ bunden ist. Die Flammglühkerze 14 ist auf der Lufteintrittsseite in das Ansaugluftsystem der Brennkraftmaschine eingesetzt und dient ins­ besondere beim Kaltstart der Brennkraftmaschine als Vorwärmein­ richtung für die den Brennräumen zuzuführende Brennluft. Dabei wird die Vorwärmeinrichtung bis zum Erreichen einer vorgebbaren Be­ triebstemperatur der Brennkraftmaschine betrieben. Die Flammglühkerze 14 besteht im übrigen im wesentlichen aus einem Glühstift, der in einer Mischkammer zur Vermischung von Kraftstoff und Luft eingesetzt ist. Der Kraftstoff wird dieser Mischkammer über eine in die Flammglühkerze 14 integrierte Konstantdrossel von der Kraftstoffversorgungsleitung 4b zugeführt, während die Luft dem An­ saugluftsystem entnommen wird.

Das Druckregulier-Absperrventil 13 weist gemäß Fig. 2 folgenden Aufbau auf: Ein Ventilgrundkörper 15 weist eine zylindrische Aus­ nehmung auf, in die ein Ventilkörper 16 bewegbar eingesetzt ist. Der Ventilkörper 16 weist eine Ventilkörpersitzfläche 17 auf, die von einer Druckfeder 18, die an den Ventilkörper 16 angreift, gegen einen Ven­ tilsitz 19 gedrückt wird. Dadurch ist der Kraftstofffluß von einer Kraft­ stoffzuführöffnung 20 zu einer Kraftstoffabgabeöffnung 21, die in die Kraftstoffversorgungsleitung 4b eingeschaltet sind, unterbrochen. An den Ventilkörper 16 greift über ein Betätigungselement 22 ein nicht dargestelltes Magnetventil an, das den Ventilkörper 16 in der darge­ stellten Position feststellt oder aber freigibt. Ist der Ventilkörper 16 freigegeben, kann er gegen die Druckfeder 18 von dem Ventilsitz 19 abheben und den Kraftstofffluß von der Kraftstoffzuführöffnung 20 zu der Kraftstoffabgabeöffnung 21 freigeben. Dies geschieht in der Art, daß der Kraftstoff von der Kraftstoffzuführöffnung 20 über eine Ein­ schnürung 23 in dem Ventilkörper 16 zu einer Gegeneinschnürung 24 in dem Ventilgrundkörper 15 geleitet wird. Der so geführte Kraftstoff übt eine Kraft auf den Ringbereich 25 der Ventilkörpersitzfläche 17 aus, so daß diese von dem Ventilsitz 19 abhebt. Wenn der Ventilkör­ per 16 von dem Ventilsitz 19 genügend weit abgehoben hat, beendet eine Steuerkante 26 zusammenwirkend mit einer Steuerkante 26a an dem Ventilgrundkörper 15 den weiteren Kraftstofffluß zu der Kraft­ stoffabgabeöffnung 21. Zusammen mit der Konstantdrossel in der Flammglühkerze 14 ist dieses System so abgestimmt, daß dadurch ein konstanter Druck beispielsweise von 0,8 bar eingestellt wird, unter dem Kraftstoff der Mischkammer der Flammglühkerze zugeführt wird.

Claims (6)

1. Selbstzündende Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist, an der zumindest ein einen Kolben tragendes Pleuel angelenkt ist, wobei der Kolben in einem von einem Zylinderkopf unter Bildung eines Arbeitsraums ab­ gedeckten Zylinder bewegbar ist und dem Arbeitsraum von einer Ein­ spritzpumpe geförderter Kraftstoff über eine Einspritzleitung und ein Einspritzventil sowie einem mit einer Vorwärmeinrichtung bestehend aus einer Flammglühkerze und einer Dosiereinrichtung in deren Kraftstoffversorgungsleitung versehenen Ansaugluftsystem Brennluft zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinrichtung ein Druckregu­ lier-Absperrventil (13) aufweist, das zusätzlich zu einer der Flamm­ glühkerze (14) zugeordneten Konstantdrossel kraftstoffrückleitungs­ los in die Kraftstoffversorgungsleitung (4b) zu der Flammglühkerze (14) eingeschaltet ist.

2. Selbstzündende Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckregulier-Absperrventil (13) einen Ventilgrundkörper (15) umfaßt, in dem ein Ventilkörper (16) mit einer Ventilkörpersitzfläche (17) von einer Druckfeder (18) gegen einen Ventilsitz (19) preßbar ist und von einem Magnetventil in dieser Stellung feststellbar ist.

3. Selbstzündende Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß der Ventilkörper (16) eine mit einer Kraftstoffzuführöffnung (20) in dem Ventilgrundkörper (15) zusam­ menwirkende Einschnürung (23) aufweist, die ihrerseits über eine Gegeneinschnürung (24) in dem Ventilgrundkörper (15) mit der Ven­ tilkörpersitzfläche (17), die eine Kraftstoffabgabeöffnung (21) zu der Kraftstoffversorgungsleitung (4b) beherrscht, verbunden ist.

4. Selbstzündende Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß das Einspritzsystem ein Hochdruck- Einspritzsystem ist.

5. Verfahren zum Betreiben einer Vorwärmeinrichtung für die An­ saugluft einer Brennkraftmaschine, wobei die Vorwärmeinrichtung aus einer Flammglühkerze und einer Dosiereinrichtung in deren Kraft­ stoffversorgungsleitung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinrichtung ein Druckregu­ lier-Absperrventil (13) umfaßt, das den Kraftstoffdruck unabhängig von dem Kraftstoffversorgungsleitungsdruck in dem Kraftstoffsystem der Brennkraftmaschine auf einen zumindest angenähert konstanten Druck hält.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß das Druckregulier-Absperrventil (13) kraftstoffrückleitungslos ausgeführt ist.