[0001] Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritz-Einrichtung für Verbrennungsmotoren.
Insbesondere ist die Kraftstoffeinspritz-Einrichtung für Zweitaktmotoren geeignet.
[0002] Bekannte Kraftstoffeinspritz-Einrichtungen weisen eine Kraftstoffpumpe und eine Druckerzeugungs-Einrichtung
auf. Mit Hilfe der Kraftstoffpumpe wird der Kraftstoff dem Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors
zugeführt. Um eine möglichst feine Zerstäubung des Kraftstoffs in dem Verbrennungsraum
zu erzielen, ist die Druckerzeugungs-Einrichtung, wie beispielsweise ein Luftkompressor,
vorgesehen. Aufgrund der feinen Kraftstoffzerstäubung kann die Motorleistung erhöht
werden. Ferner erfolgt hierdurch eine vollständige Verbrennung, so dass die Schadstoffemission
reduziert ist.
[0003] Bei bekannten Kraftstoffeinspritz-Einrichtungen ist eine elektrische Kraftstoffpumpe
vorgesehen. Der Kompressor zur Erzeugung der Druckluft ist beispielsweise an dem Motorgehäuse
angeflanscht und wird über den Verbrennungsmotor angetrieben. Das Vorsehen einer elektrischen
Kraftstoffpumpe hat den Nachteil, dass insbesondere bei Motorrädern und bei Kleinwagen
nur geringe elektrische Leistungen vorhanden sind. Es ist somit nicht möglich, den
Kraftstoff mit hohem Druck in den Verbrennungsraum zu fördern.
[0004] Ferner sind geeignete elektrische Kraftstoffpumpen, die einen relativ hohen Druck
erzeugen können, teuer.
[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstoffeinspritz-Einrichtung für Verbrennungsmotoren
zu schaffen, mit der hohe Kraftstoffdrücke erzielt werden können.
[0006] Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.
[0007] Erfindungsgemäß ist die elektrische Kraftstoffpumpe durch eine mechanische Kraftstoffpumpe
ersetzt. Zum Antrieb der Kraftstoffpumpe und der Druckerzeugungseinrichtung ist ein
Förderelement der Kraftstoffpumpe und ein Kompressionselement der Druckerzeugungseinrichtung
miteinander verbunden. Hierdurch ist ein gemeinsamer Antrieb mit der Kraftstoffpumpe
und der Druckerzeugungs-Einrichtung möglich. Hierbei ist vorzugsweise als Kraftstoffpumpe
eine Kolbenpumpe vorgesehen, deren Kolben als Förderelement für den Kraftstoff dient.
Derartigen mechanischen Kolbenpumpen können hohe Drücke von insbesondere mehr als
vier, insbesondere mehr als fünf bar erzeugt werden. Da der Antrieb der Kraftstoffpumpe
sowie der Druckerzeugungs-Einrichtung gemeinsam insbesondere durch eine mechanische
Verbindung mit dem Verbrennungsmotor erfolgt und somit keine elektrische Energie zum
Betreiben der Kraftstoffpumpe erforderlich ist, kann die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritz-Einrichtung
auch bei Motoren oder kleinen Kraftfahrzeugen, bei denen keine ausreichende elektrische
Energie zur Verfügung steht, eingesetzt werden.
[0008] Zum Antreiben der Kraftstoffpumpe und der Druckerzeugungs-Einrichtung ist das Förderelement
der Kraftstoffpumpe und/oder das Kompressionselement der Druckerzeugungs-Einrichtung
vorzugsweise mit einem Antriebselement verbunden. Das Antriebselement ist mit einer
Welle des Verbrennungsmotors verbunden, so dass der Antrieb der Kraftstoffpumpe und
der Druckerzeugungs-Einrichtung ausschließlich mechanisch, ohne der Notwendigkeit
des Zuführens elektrischer Energie, erfolgt. Bei dem Antriebselement handelt es sich
beispielsweise um einen Keilriemen, der mit der zur Lichtmaschine führenden Welle
verbunden ist.
[0009] Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist nicht nur die Kraftstoffpumpe
als Kolbenpumpe mit einem als Förderelement dienenden ersten Kolben, sondern auch
die Druckerzeugungs-Einrichtung als Kolbenpumpe mit einem zweiten Kolben vorgesehen.
Der zweite Kolben ist in einem Kompressionsraum zur Kompression von Luft sowie zum
Zuführen der komprimierten Luft in den Verbrennungsraum angeordnet. Sowohl das Fördern
und Komprimieren des Kraftstoffes als auch der Luft erfolgt somit durch Bewegen des
ersten und zweiten Kolbens. Da die Kolben eine Linearbewegung ausführen, erfolgt der
Antrieb der beiden Kolben vorzugsweise über eine Nocken- oder über eine Kurbelwelle.
Bei dem Antriebselement handelt es sich bei dieser Ausführungsform sodann um eine
Kolbenstange oder ein anderes vorzugsweise starres Verbindungselement, das beispielsweise
auf der Nocke gleitet, so dass die Drehbewegung der Nockenwelle eine Linearbewegung
der beiden Kolben hervorruft.
[0010] Hierbei können die beiden Kolben parallel oder in Reihe geschaltet sein, wobei die
beiden Kolben stets zum gemeinsamen Antrieb miteinander verbunden sind.
[0011] Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme
auf die anliegende Zeichnung näher erläutert.
[0012] Die Figur zeigt eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritz-Einrichtung.
[0013] Die Kraftstoffeinspritz-Einrichtung, die aufgrund der kompakten Bauweise insbesondere
für Zweitakt-Motoren geeignet ist, weist eine Kraftstoffpumpe 10 und eine Druckerzeugungseinrichtung
12 auf. Die Kraftstoffpumpe 10 weist einen zylindrischen Hohlraum 14 auf, in dem ein
Kolben 16 als Förderelement bewegbar angeordnet ist. Durch in der Zeichnung Auf- und
Abbewegen des Kolbens 16 erfolgt ein Ansaugen von Kraftstoff durch einen Einlasskanal
18 in den Kolbenraum 14 bzw. ein Ausstoßen von Kraftstoff aus dem Kolbenraum 14 durch
einen Auslasskanal 20. Der Einlasskanal ist mit einem Kraftstofftank und der Auslasskanal
mit dem Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors verbunden.
[0014] Der Einlasskanal 18 sowie der Auslasskanal 20 weisen jeweils ein die Strömungsrichtung
festlegendes Ventil 22 bzw. 24 auf. Der erste Kolben 16 wird über eine erste Kolbenstange
26 angetrieben. Hierzu ist die erste Kolbenstange 26 mit einem zweiten Kolben 28,
bei dem es sich um das Kompressionselement der Druckerzeugungseinrichtung 12 handelt,
verbunden. Der zweite Kolben 28 ist mit einer zweiten Kolbenstange 30 verbunden. Die
beiden Kolben 16,28 sind somit über die erste Kolbenstange 26 fest miteinander verbunden,
so dass ein Verschieben des zweiten Kolbens 28 stets auch zu einem Verschieben des
ersten Kolbens 16 führt. Die beiden Kolben 16,28 sind konzentrisch zueinander angeordnet.
Vorzugsweise sind auch die beiden Kolbenstangen 26,30 konzentrisch zueinander sowie
zu den Kolben 16,28 angeordnet.
[0015] Anstatt einer starren Verbindung der beiden Kolben 16,28 über eine Kolbenstange 26
kann beispielsweise zwischen der Kolbenstange 26 und dem Kolben 16 eine Federkupplung
vorgesehen sein. Insbesondere aufgrund der Federhärte kann eine variable Anpassung
der Fördermenge bzw. des durch den Kolben 16 erzeugten Drucks erfolgen. Diese alternative
Ausführungsform hat den Vorteil, dass trotz einer Verbindung der beiden Kolben 16,28
und somit eines möglichen gemeinsamen Antriebs der beiden Kolben die von den beiden
Kolben geförderte Kraftstoff- bzw. Luftmenge variabel anpassbar ist.
[0016] Die Druckerzeugungs-Einrichtung 12 weist einen zylindrischen Hohlraum 32 auf, in
dem der zweite Kolben 28 verschiebbar angeordnet ist. Mit dem Hohlraum 32 ist ein
Einlasskanal 34, durch den Luft angesaugt wird, sowie ein Auslasskanal 36, durch den
die Luft in Richtung des Verbrennungsraums mit hohem Druck von etwa vier bis sechs
bar gefördert wird, verbunden. Die beiden Kanäle 34,36 weisen jeweils ein die Strömungsrichtung
festlegendes Ventil 38 bzw. 40 auf.
[0017] Die zweite Kolbenstange 30, die als Antriebselement des zweiten Kolbens 28 sowie
des über die erste Kolbenstange 26 mit dem zweiten Kolben 28 verbundenen ersten Kolbens
16 dient, wird über eine Nockenwelle 42 angetrieben. Durch Drehen der Nockenwelle
42 um die Achse 44 erfolgt ein Bewegen der zweiten Kolbenstange bzw. des Antriebselements
30 in Richtung des Pfeils 46. Hierdurch erfolgt ein entsprechendes Bewegen der beiden
Kolben 16,28 ebenfalls in Richtung des Pfeils 46. Dies führt zum Ansaugen bzw. Ausstoßen
von Kraftstoff bzw. Luft mit Hilfe der Kraftstoffpumpe 10 bzw. der Druckerzeugungs-Einrichtung
12. Um sicherzustellen, dass die zweite Kolbenstange 30 stets an einer mit der Nockenwelle
42 verbundenen Nocke 48 anliegt, ist zwischen einem Gehäuse 50 und einer mit dem zweiten
Kolben 30 verbundenen Halterung 52 eine Feder 54 angeordnet, die die zweite Kolbenstange
30 in Richtung der Nocke 48, d.h. in der Zeichnung nach unten, drückt.
[0018] In dem dargestellten Ausführungsbeispiels ist das Gehäuse 50 derart ausgebildet,
dass sowohl die Kraftstoffpumpe 10 als auch die Druckerzeugungs-Einrichtung 12 in
einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
1. Kraftstoffeinspritz-Einrichtung für Verbrennungsmotoren, insbesondere für Zweitaktmotoren,
mit einer Kraftstoffpumpe (10) mit einem Förderelement (16) zum Fördern des Kraftstoffs
zu einem Verbrennungsraum und einer Druckerzeugungs-Einrichtung (12) zur Druckluftzufuhr
zu dem Verbrennungsraum, wobei die Druckerzeugungs-Einrichtung (12) ein Kompressionselement
(28) zur Druckerzeugung aufweist,
dadurch gekennzeichnet,dass das Förderelement (16) und das Kompressionselement (28) zum gemeinsamen Antrieb der
Kraftstoffpumpe (10) und der Druckerzeugungs-Einrichtung (12) miteinander verbunden
sind.
2. Kraftstoffeinspritz-Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein mit dem Förderelement (16) und/oder dem Kompressionselement (28) verbundenes
Antriebselement (30) das mit einer Welle (42) des Verbrennungsmotors verbindbar ist.
3. Kraftstoffeinspritz-Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffpumpe (10) als Kolbenpumpe mit einem als Förderelement dienenden ersten
Kolben (16) ausgebildet ist.
4. Kraftstoffeinspritz-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerzeugungs-Einrichtung (12) einen in einem Kompressionsraum (32) verschiebbar
angeordneten, als Kompressionselement dienenden zweiten Kolben (28) aufweist.
5. Kraftstoffeinspritz-Einrichtung nach einem Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kolben (16) über eine erste Kolbenstange (26) mit dem zweiten Kolben (28)
verbunden ist.
6. Kraftstoffeinspritz-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffpumpe (10) und die Druckerzeugungs-Einrichtung (12) in Reihe angeordnet
sind.
7. Kraftstoffeinspritz-Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Kolben (16,28) konzentrisch zueinander angeordnet sind.
8. Kraftstoffeinspritz-Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kolben (28) mit einer als Antriebselement dienenden zweiten Kolbenstange
(30) verbunden ist.