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Dokumentenidentifikation DE3427396A1 30.01.1986
Titel Vorrichtung zum Einbau in die Zuführungs- und Rückführungsleitung des Kraftstoffes zu bzw. von Dieselmotoren
Anmelder Helphos GmbH, 3388 Bad Harzburg, DE
Erfinder Scholz, Hans-Dieter, 3388 Bad Harzburg, DE
Vertreter Döring, R., Dr.-Ing., 3300 Braunschweig; Fricke, J., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 8000 München
DE-Anmeldedatum 25.07.1984
DE-Aktenzeichen 3427396
Offenlegungstag 30.01.1986
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.01.1986
IPC-Hauptklasse F02M 31/16

Beschreibung[de]

"Vorrichtung zum Einbau in die Zuführungs- und Rückführungs-

leitung des Kraftstoffes zu bzw. von Dieselmotoren" Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einbau in die Zuführungs- und Rückführungsleitung des Kraft stoffes zu bzw.

von Dieselmotoren.

Es ist bekannt, Dieselmotoren den Kraftstoff pro Zeiteinheit in einer solchen Menge zuzuführen, daß dieser von dem Motor nicht voll verbraucht, sondern über eine Rückführungsleitung wieder in den Tank zurückgefördert wird. Es ist weiterhin bekannt, die Wirtschaftlichkeit eines Dieselmotors beim Kaltstart dadurch zu erhöhen, daß der ihm zugeführte Dieselkraftstoff vorgewärmt wird. Hierzu dienen besondere Heizeinrichtungen, die üblicherweise von der Fahrzeugbatterie gespeist werden, bis der Motor seine Betriebstemperatur erreicht hat und der Kraftstoff hierdurch auf seinem Wege zur Dosiereintung des Motors bzw. zu der Sprühdüse durch die Motorwärme auf eine für die Betriebsweise des Motors günstige Temperatur gebracht wird. Die Zuführung des Kraft stoffes im Uberschuß dient u.a. auch dazu, bei einem auf Betriebstemperatur befindlichen Dieselmotor eine Uberhitzung des ihm zugeführten Kraftstoffes zu vermeiden, da die Betriebstemperatur des Motors wesentlich höher ist als die gewünschte Temperatur des dem Motor zuzuführenden Kraftstoffes.

Die Vorwärmung des Kraftstoffes beim Kaltstart des Dieselmotors durch eine von der Batterie gespeiste Wärmeeinrichtung bedeutet einen zusätzlichen Energieaufwand, welcher zudem durch den rückgeführten Kraftstoff nicht voll ausgenutzt wird, sondern als Verlustenergie verlorengeht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art zu schaffen, durch welche die bisher notwendige Einrichtung zur Vorwärmung des Kraftstoffes mit einer von der Batterie oder dgl. gespeisten Energiequelle in Fortfall kommt und eine sehr kurzfristige Erwärmung des Kraftstoffes auf die Betriebstemperatur erreicht wird.

Zur Lösung vorstehender Aufgabe kennzeichnet sich die eingangs genannte Vorrichtung durch eine Ventilanordnung mit einem Durchströmkanal für den dem Motor zuzuführenden Kraftstoff und einer mit einem Ein- und einem Abströmkanal für den rückzuführenden Kraftstoff verbundenen Kammer sowie einem in dem Durchströmkanal und in der Kammer ausmündenden Verbindungskanal, dessen Mündung in der Kammer dem Abströmkanal unter Belassung eines Spaltes gegenüberliegt, in welchem eine Schaltmembran so gehalten ist, daß sie temperaturabhängig entweder den Abströmkanal oder den Verbindungskanal gegen das Kammerinnere abschließt.

Die vorgenannte Ventilanordnung ermöglicht somit, zu Beginn des Kaltstartes den überschüssigen und üblicherweise in den Tank zurückzuführenden Kraftstoff innerhalb der Ventilanordin den Durchströmkanal zu leiten, in welchem er sich mit dem vom-Tank zugeführten Kraftstoff mischt. Auf diese Weise wird vom Beginn der Erwärmung des Motors an die dem rückzuführen den Kraftstoff zugeführte Wärme wieder ausgenutzt und hierdurch eine beschleunigte Erwärmung des Kraftstoffes auf seine gewünschteTemperatur erreicht. Wenn der Motor seine Betriebstemperatur erzielt hat, wird durch die temperaturabhängig betätigbare Schaltmembran die Zuführung des überschüssigen Kraftstoffes zur erneuten Zuleitung zu dem Motor durch Einleitung in den Durchströmkanal unterbunden und über den Abströmkanal in die Rückführungsleitung zum Tank zurückgeführt. Wie bei Motoren herkömmlicher Art wird auf diese Weise eine Uberhitzung des dem Motor zugeführten Kraft stoffes mit Erreichen der Betriebstemperatur des Motors vermieden.

Die neue Ventilanordnung stellt im Vergleich mit den bisher für die Verbesserung des Kaltstartes von Dieselmotoren verwendeten Heizelementen und zugehörigen Schaltungsanordnungen eine sehr einfache Einrichtung dar, welche zudem keinen zusätzlichen Energiebedarf für die Verbesserung des Kaltstartes erfordert.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn bei der erfindungsgemäß vorgesehenen Ventilanordnung der Abströmkanal und der Verbindungskanal in fluchtend gegenüberliegenden, in die Kammer ragenden Stutzen enden, welche die Sitzfläche der Schaltmembran bilden.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Kammer einen die Stutzen umschließenden Ringraum bildet, in welchen Widerlagerstützen hineinragen, die auf dem Umfang verteilt an dem Rand der Schaltmembran angreifen. Hierdurch ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau der Ventilanordnung, wobei die Schaltmembran schnappartig in den genannten Widerlagerstützen gehalten werden kann.

Die Schaltmembran kann in verschiedener Form ausgebildet sein bzw. betätigt werden. So ist es z.B. möglich, die Schaltmembran über Temperaturfühler bzw. über Bimetallabstützungen in die verschiedenen Schaltstellungen temperaturabhängig zu überführen. Dabei können derartige Bimetallabstützungen von den Widerlagerstützen gebildet oder in den Widerlagerstützen angeordnet sein.

Eine besonders einfache Ausgestaltung ergibt sich, wenn die Schaltmembran als konvex gewölbte Bimetallscheibe ausgebildet ist, welche temperaturabhängig in gegensinnig gewölbte Stellungen umspringt, in denen sie entweder den Abströmkanal oder den Verbindungskanal gegen das Kammerinnere abschließt. Bei dieser Ausgestaltung wird die Membran zweckmäßig in den Widerlagerstützen schnappartig und unter Vorspannung gehalten.

Die Ventilanordnung kann aus einem metallischen Werkstoff oder Kunststoff bestehen. Eine besonders rationelle Fertigung ergibt sich, wenn sie aus Kunststoff hergestellt und aus zwei Spritzgußteilen zusammengesetzt ist. Bei dieser Ausführung können die Widerlagerstützen für die Schaltmembran integral mit dem einen Teil der Ventilanordnung hergestellt werden, so daß nach Einsetzen der Schaltmembran die beiden Kunststoffteile lediglich noch miteinander zu verbinden sind. Dies kann beispielsweise durch ein Verschweißen mit Hilfe von Ul traschall erfolgten.

Die Zeichnung gibt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wieder.

Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht der neuen Ventilanordnung nach der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt durch die Ventilanordnung nach Fig. 1 entlang der Schnittlinie II-II, Fig. 3 einen Schnitt durch die Anordnung nach Fig. 2 entlang der Schnittlinie III-III, wobei jedoch nur die Schnittfläche gezeichnet ist, Fig. 4 und 5 jeweils in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt aus der Fig.2, in der die verschiedenen Schaltstellungen der Schaltmembran wiedergegeben sind.

Die in den Figuren wiedergegebene Ventilanordnung besteht in diesem Beispiel aus zwei Spritzgußteilen A und B aus Kunststoff, welche entlang der in Fig. 2 wiedergegebenen Trnnungsebene C durch Ultraschallverfahren gasdicht miteinander verschweißt sind.

Die von den Kunststoffteilen A und B gebildete Ventilanordnung weist einen von einer rohrartigen Wandung 1 umschlossenen Durchströmkanal 2 auf, durch den in Richtung des Pfeiles 3 der dem Motor zuzuführende Kraftstoff hindurchgeleitet wird.

Von einer ebenfalls rohrförmigen Wandung 4 der Ventilanordnung ist ein Einströmkanal 5 sowie von einer weiteren rohrförmigen Wandung 6 ein Abströmkanal 7 umschlossen, welche zur Rückführung des dem Dieselmotor zugeführten überschüssigen Kraft stoffes dienen.

Der Einströmkanal 5 und der Abströmkanal 7 münden in einer von den beiden Spritzgußteilen A und B gebildeten Kammer 8, in welcher auch ein Verbindungskanal 9 ausmündet, welcher andersendig mit dem Durchströmkanal 2 in offener Verbindung steht.

Der Abströmkanal 7 und der Verbindungskanal 9 enden in der Kammer 8 in fluchtend gegenüberliegenden Stutzen 10 und 11 unter Belassung eines Spaltes 12, durch den hindurch sich eine Schaltmembran 13 erstreckt. Die Enden der Stutzen 11 und 12 bilden dabei gleichzeitig Sitzflächen der Schaltmembran in ihren verschiedenen noch zu beschreibendenESchaltstellungen.

Die Kammer 8 bildet in dem dargestellten Beispiel einen die Stutzen 10 und 11 umgebenden Ringraum, in welchen an dem Spritzgußteil B angeformte Widerlagerstützen 14 auf dem Umfang verteilt an dem äußeren Rand der Schaltmembran angreifen. Dies geht besonders deutlich aus der Darstellung der Fig. 3 hervor. Die Schaltmembran ist in dem dargestellten Beispiel schnappartig in Einkerbungen bzw. Spalten der Widerlagerstützen 14 gehalten und in diesem Beispiel als konvex gewölbte Bimetallscheibe ausgebildet, welche temperaturabhängig in gegensinnig gewölbte Stellungen umspringt, wie dies in vergrößerter Darstellung in den Fig. 4 und 5 wiedergegeben ist. Dabei nimmt die als Schaltmembran 13 ausgebildete Bimetallscheibe im kalten Zustand die in Fig. 4 wiedergegebene Stellung ein, während sie bei Erwärmung über einen vorgegebenen Soll-Wert in die in Fig. 5 wiedergegebene Stellung umspringt.

Bei einer Einschaltung der Ventilanordnung in die Zuführungs-und Rückführungsleitung für den Kraftstoff zum Betrieb eines Dieselmotors wird im kalten Zustand des Motors diesem der Kraftstoff durch den Durchströmkanal 2 zugeleitet. Der von dem Motor nicht verbrauchte überschüssige Kraftstoff gelangt über die Rückführungsleitung in den Einströmkanal 5 und von dort in die Kammer 8. Der in diese Kammer gelangende Kraftstoff umspült die Schaltmembran 13, so daß diese etwa die Temperatur des rückfließenden Kraftstoffes annimmt. Solange diese Temperatur unterhalb eines vorgegebenen von der normalen Betriebstemperatur des Dieselmotors abhängigen Wertes liegt, nimmt die Membran die in Fig. 4 wiedergegebene Stellung ein und verschließt die Mündung des Stutzens 10 des Abströmkanales 7, so daß ein Abfließen des überschüssigen Kraftstoffes durch die Rückführungsleitung zum Tank nicht möglich ist. Vielmehr strömt der in die Kammer 8 gelangende überschüssige Kraftstoff in Richtung der in Fig. 4 wiedergegebenen Pfeile in den Verbindungskanal 9 und von dort in den Durchströmkanal 2 und wird auf diese Weise vermischt mit dem frisch eugeführten Kraftstoff erneut dem Dieselmotor zugeleitet.

Bei Erwärmung des Dieselmotors, die bereits nach wenigen Umdrehungen beginnt, wird auch der aus dem Motor zurückgeführte Kraftstoff entsprechend erwärmt und führt durch seine Vermischung mit dem frisch zugeführten Kraftstoff in dem Durchströmkanal 2 zu einer entsprechenden Anwärmung des zum Motor fließenden Kraftstoffes. Wenn mit zunehmender Erwärmung des Motors die Temperatur des rückfließenden Kraft stoffes in der Kammer 8 einen bestimmten vorgegebenen Wert überschritten hat, springt die Schaltmembran 13 infolge ihrer Ausbildung als gewölbte Bimetallscheibe in die in Fig. 5 wiedergegebene Stellung um und verschließt auf diese Weise den Stutzen 11 des Verbindungskanales 9, so daß der nunmehr in die Kammer 8 einströmende rückgeführte und erwärmte Kraftstoff durch den Spalt zwischen der Schaltmembran 13 und dem Stutzen 10 des Abströmkanales 7 in Richtung der in Fig. 5 eingezeichneten Pfeile in diesen Abströmkanal überführt wird und von dort über die angeschlossene Rückströmleitung zum Tank zurückgeleitet wird. Auf diese Weise wird eine Uberhitzung des Kraftstoffes verhindert, die bei Erreichen der Betriebstemperatur des Motors eintreten würde, wenn dem Motor in diesem Zustand noch vorgewärmter Kraftstoff zugeleitet wird.

Die Ventilanordnung arbeitet ohne irgendeinen von außen zu betätigenden Schaltmechanismus automatisch und weist lediglich die Schaltmembran als bewegliches Teil auf.

Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel können der Zu- und Abströmkanal in andere Richtungen weisen und auch der Durchströmkanal 2 von einer nicht geradlinig durchgehenden Rohrwandung 1 umschlossen sein. Es kann statt der beschriebenen Ausbildung aus den Kunststoffspritzgußteilen A und B die Ventilanordnung auch in Form eines Ventilblockes ausgeführt sein, welcher mit entsprechenden Bohrungen für die beschriebenen Kanäle und die Kammer ausgerüstet ist.

- Leerseie -


Anspruch[de]

Ansprüche 0 Vorrichtung zum Einbau in die Zuführungs- und Rückführungsleitung des Kraftstoffes zu bzw. von Dieselmotoren, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Ventilanordnung mit einem Durchströmkanal (2) für den dem Motor zuzuführenden Kraftstoff und einer mit einem Ein- und einem Abströmkanal (5 bzw. 7) für den rückzuführenden Kraftstoff verbundenen Kammer (8) sowie einem in dem Durchströmkanal und in der Kammer ausmündenden Verbindungskanal (9), dessen Mündung in der Kammer dem Abströmkanal unter Belassung eines Spaltes (12) gegenüberliegt, in welchem eine Schaltmembran (13) so gehalten ist, daß sie temperaturabhängig entweder den Abströmkanal oder den Verbindungskanal gegen das Kammerinnere abschließt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Abströmkanal (7) und der der bindungskanal (9) in fluchtend gegenüberliegenden in die Kammer (8) ragenden Stutzen (10;11) enden, welche die Sitz flächen der Schaltmembran (13) bilden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kammer (8) einen die Stutzen (1O;11) umschließenden Ringraum bildet, in welchen Widerlagerstützen (14) hineinragen, die auf dem Umfang verteilt an dem Rand der Schaltmembran (13) angreifen.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schaltmembran (13) als konvex gewölbte Bimetallscheibe ausgebildet ist, welche temperaturabhängig in gegensinnig gewölbte Stellungen umspringt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ventilanordnung aus Kunststoff besteht und aus zwei Spritzgußteilen (A;B) zusammengesetzt ist.







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