Beschreibung

Titel

Kompakte Einspritzvorrichtung mit druckgesteuerter Düse

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzvorrichtung mit einer Kraftstoffpumpe, einem Druckregler, einem Injektor mit druckgesteuerter Düse 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. Dadurch kann die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung insbesondere bei Kleinbrennkraftmaschinen, z.B. bei Zweirädern oder Rasenmähern o.a., verwendet werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Einspritzvorrichtung eine Kraftstoffpumpe, einen Druckregler zur Regelung eines Einspritzdrucks, einen Injektor mit druckgesteuerter Düse und einen Luftsteller umfasst, welche integrale Bestandteile eines Einspritzmoduls sind. Das Einspritzmodul ist ein kompaktes, kleinbauendes Bauteil, in welchem die Kraftstoffpumpe, der Druckregler, der Injektor und der Luftsteller angeordnet sind. Da der Injektor eine druckgesteuerte Düse umfasst, kann der Injektor besonders einfach und kostengünstig bereit gestellt werden. Die druckgesteuerte Düse umfasst dabei einen Druckraum, einen Düsenkörper sowie eine elastische Membran. Erfindungsgemäß wird unter dem Begriff elastische Membran ein elastisches Bauteil verstanden, welches eine vorbestimmte Verformung bei einer Druckerhöhung im Druckraum bereitstellt, um ab einem vorbestimmten Druckniveau im Druckraum eine Einspritzung von Kraftstoff zu ermöglichen. Durch die druckgesteuerte Düse weist die Einspritzvorrichtung somit einen sehr einfachen und kostengünstigen Aufbau auf. 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. Dadurch eignet sich die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung besonders für einen Einsatz in Kleinmaschinen.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Die Einspritzvorrichtung umfasst vorzugsweise 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.

Vorzugsweise umfasst der Düsenkörper des Injektors einen Dichtsitz. An dem Dichtsitz liegt die Membran an und die Membran weist wenigstens eine Spritzöffnung auf. Somit hat die Membran zusätzlich noch die Wirkung eines Schließglieds für den Injektor, wobei sich die Membran vom Dichtsitz abhebt, wenn der Druck im Druckraum über den vorbestimmten Druck angestiegen ist, so dass Kraftstoff durch den Spalt zwischen dem Dichtsitz und der

Membran strömen kann und aus der Spritzöffhung der Membran ausgespritzt werden kann. Hierdurch kann die Teile Zahl der druckgesteuerten Düse sehr gering gehalten werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgeschaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die druckgesteuerte Düse einen Schließkörper, welcher an einer zum Druckraum gerichteten Seite der Membran an der Membran angeordnet ist. Dadurch wird der Membran eine verbesserte Stabilität gegeben, so dass insbesondere ein Einreißen der Membran während des Betriebs vermieden werden kann. Die druckgesteuerte Düse weist dadurch eine längere Lebensdauer auf. Der Schließkörper kann beispielsweise mittels Kleben oder Schweißen an der Membran befestigt werden. Um ein möglichst einfachen Aufbau aufzuweisen, ist der Dichtsitz am

Düsenköper vorzugsweise ringförmig ausgebildet. Dies hat ferner auch strömungstechnische Vorteile während des Einspritzvorgangs.

Weiter bevorzugt ist die Membran unmittelbar am Düsenkörper fixiert. Die Membran wird vorzugsweise mittels Laserschweißen am Düsenkörper befestigt, wobei der Düsenkörper an dem Bereich, in welchem die Membran befestigt werden soll, vorzugsweise zylindrisch ist. Dadurch ist möglich, dass sie Membran einen Aufbau ähnlich einer Halbkugel bzw. Schale aufweist.

Gemäß einer bevorzugten Alternative der vorliegenden Erfindung umfasst der Düsenkörper der druckgesteuerten Düse einen Dichtsitz und die Membran ist mit einem Schließkörper verbunden. Der Schließkörper arbeitet mit dem Dichtsitz zusammen und gibt einen Spalt zwischen Schließkörper und Dichtsitz für eine Einspritzung von Kraftstoff frei bzw. verschließt diesen wieder. Durch das Vorsehen des Schließkörpers an der Membran kann ebenfalls eine lange Lebensdauer der druckgesteuerten Düse sicher gestellt werden. Der Schließkörper ist dabei vorzugsweise eine Kugel, wobei die Membran am maximalen Umfang der Kugel fixiert ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die druckgesteuerte Düse vorzugsweise ein Rückstellelement, um die Membran in ihre

Ausgangsposition zurückzustellen. Hierdurch kann eine Rückstellung der Membran schneller ermöglicht werden, und die Membran aus einem kostengünstigen, flexiblen Material hergestellt werden.

Weiter bevorzugt ist ein Anschlag vorgesehen, um einen Hub der Membran zu begrenzen. Dadurch wird sicher gestellt, dass die Membran nicht aufgrund eines zu großen Hubes beschädigt wird.

- A -

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Membran mit einem Dichtring verbunden. Der Dichtring ist dabei mit radialem Spiel in einer Ringnut angeordnet, wobei die Ringnut im Düsenkörper gebildet ist. Dadurch hat die Membran über den Dichtring ein radiales Spiel, so dass sie sich gemeinsam mit einem Schließkörper im Dichtsitz zentrieren kann. Der Dichtring ist vorzugsweise ein O-Ring.

Weiter bevorzugt umfasst die Membran wenigstens eine oder mehrere konzentrische Wellen. Durch die konzentrischen Wellen weist die Membran ein weicheres Verhalten auf.

Vorzugsweise umfasst die Kraftstoffpumpe eine Pumpkammer und ferner ein erstes, ein zweites und ein drittes Rückschlagventil, welche an Zuleitungen bzw. Ableitungen der Pumpkammer angeordnet sind. Hierbei ist das erste Rückschlagventil zwischen einem Zuleitungsbereich für Kraftstoffe und der Pumpkammer angeordnet. Das zweite Rückschlagventil ist zwischen der Pumpkammer und dem Injektor angeordnet und das dritte Rückschlagventil ist zwischen der Pumpkammer und einem Ableitungsbereich bzw. Rückleitungsbereich von überdruckspitzen angeordnet. Die Verwendung der Pumpkammer ermöglicht dabei einen besonders kompakten und somit platzsparenden und kostengünstigen Aufbau und kann vorzugsweise auf einer gemeinsamen Achse mit dem Anker des Aktuators angeordnet werden. Die Pumpkammer weist dabei vorzugsweise ein Volumen auf, welches einem Volumen einer maximalen einspritzbaren Kraftstoffmenge bei maximalem Einspritzdruck entspricht.

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,

Figur 3 eine schematische Schnittansicht einer druckgesteuerten Düse gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,

Figur 4 eine schematische Schnittansicht einer druckgesteuerten Düse gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 5 eine schematische Schnittansicht einer druckgesteuerten Düse gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Figur 6 eine schematische Schnittansicht einer druckgesteuerten Düse gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Figur 7 eine schematische Schnittansicht einer druckgesteuerten Düse gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Figur 8 eine schematische Schnittansicht einer druckgesteuerten Düse gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und

Figur 9 eine schematische Schnittansicht einer druckgesteuerten Düse gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 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 Druckregler, einen Injektor 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 der Bypassleitung 12 liegt dabei unmittelbar benachbart zum Injektor des Einspritzmoduls 2.

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 erfmdungsgemäße 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 vorgesehen. Ein gemeinsamer Aktuator betätigt dabei gleichzeitig die Kraftstoffpumpe 20a und den Luftsteller 2Od. Der gemeinsame Aktuator umfasst dabei eine Spule 21 und einen Anker 22. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, ist am Anker 22 ein Schließglied 23 des Luftstellers 2Od befestigt, wobei das Schließglied 23 an einem Ventilsitz 12a einer Bypassleitung 12 die Bypassleitung 12 freigeben bzw. verschließen kann. Der Anker 22 ist ferner mit einem Kolben 24 zu fest verbunden, welcher in diesem Ausführungsbeispiel ein Teil der Kraftstoffpumpe 20a ist. Der Kolben 24 ist als Plungerkolben ausgebildet. Die Spule 21 betätigt dabei, wenn sie bestromt wird, gleichzeitig sowohl

das Schließglied 23 als auch den Kolben 24. Nach Wegfall der Bestromung der Spule 21 stellt eine Rückstellfeder 28 das Schließglied und den Kolben 24 wieder in die in Figur 2 gezeigten Ausgangspositionen zurück. Die in Figur 2 gezeigte Position ist dabei eine Position am Ende eines Ansaughubes der Kraftstoffpumpe 20a.

Das Einspritzmodul 2 umfasst ferner das mehrteiliges Gehäuse 25, umfassend ein erstes Gehäuseteil 25a, ein zweites Gehäuseteil 25b, ein drittes Gehäuseteil 25c und ein viertes Gehäuseteil 25d. Das erste Gehäuseteil 25a ist dabei dem Luftsteller 2Od zugeordnet und stellt den Ventilsitz 12a des Luftstellers 2Od bereit. Ferner hat das erste Gehäuseteil 25a noch die Funktion eines Führungselements für den Anker 22. Das zweite Gehäuseteil 25b deckt die Spule 21 ab. Das dritte Gehäuseteil 25c dient zur Aufnahme der Spule 21 und das vierte Gehäuseteil 25d dient als Führungselement für den Kolben 24 und stellt eine Pumpkammer 27 bereit. Im vierten Gehäuseteil 25d sind ferner Anschlüsse für die Kraftstoffzuleitung 6a sowie für eine Kraftstoffrückleitung 6b angeordnet. Die Kraftstoffzuleitung 6a mündet dabei in der Pumpkammer 27 und die Kraftstoffrückleitung 6b geht von der Pumpkammer 27 aus ab. Hierbei sei angemerkt, dass es auch möglich ist, dass die Kraftstoffrückleitung 6b nicht zurück in einen Tank führt, sondern mit der Kraftstoffzuleitung 6a verbunden ist. Im vierten Gehäuseteil 25d sind ein erstes Rückschlagventil 29, ein zweites Rückschlagventil 30 und ein drittes Rückschlagventil 31 angeordnet. Das erste Rückschlagventil 29 ist zwischen der Kraftstoffzuleitung 6a und der Pumpkammer 27 angeordnet. Das zweite Rückschlagventil 30 ist zwischen Pumpkammer 27 und einem Druckraum 41 einer druckgesteuerten Düse 40 angeordnet. Das dritte Rückschlagventil ist zwischen der Pumpkammer 27 und der Kraftstoffrückleitung 6b angeordnet. Das dritte Rückschlagventil 31 bildet dabei den Druckregler 20b, um einen gegebenenfalls in der dritten Pumpkammer 27 entstehenden überdruck abzubauen. Das zweite Rückschlagventil 30 ist weiter derart ausgelegt, dass es ab einem vorbestimmten Druck in der Pumpkammer 27 öffnet, so dass Kraftstoff in den Druckraum 41 strömen kann.

Wie insbesondere aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist, umfasst der Injektor 20c neben dem zweiten Rückschlagventil 30 auch eine druckgesteuerte Düse 40. Die druckgesteuerte Düse 40 ist im Detail in Figur 3 dargestellt. Die druckgesteuerte Düse 40 umfasst einen Düsenkörper 44, in welchem eine

Zulaufbohrung 45 angeordnet ist. Die Zulaufbohrung 45 stellt dabei eine Verbindung zwischen dem zweiten Rückschlagventil 30 und dem Druckraum 41 bereit. Der Druckraum 41 ist ringförmig am Ende der druckgesteuerten Düse 40 angeordnet. Am Düsenkörper 44 ist ferner noch ein Dichtsitz 46 gebildet, welcher in diesem Ausführungsbeispiel als Ring ausgebildet ist. Ferner umfasst die druckgesteuerte Düse 40 eine Membran 42, in welcher mehrere Spritzlöcher 43 gebildet sind. Die

Membran 42 ist mittels Laserschweißen am Düsenkörper 44 befestigt. Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, weist die Membran 42 im befestigten Zustand eine halbkugelförmige bzw. schalenartige Gestalt auf.

Dabei liegt die Innenseite der Membran 42 am Dichtsitz 46 an. Dadurch wird zwischen der Membran 42 und dem Innenbereich am Dichtsitz 46 ein Abspritzraum 47 gebildet.

Die Funktion des erfindungsgemäßen Einspritzmoduls 2 ist dabei wie folgt. Eine Ansaugphase der Kraftstoffpumpe 20a wird durch das Rückstellelement 28 eingeleitet, wobei die Ruhestellung des Rückstellelements 28 das Ende der Ansaugphase definiert. Während der Ansaugphase ist das erste Rückschlagventil 29 geöffnet und das zweite und dritte Rückschlagventil 30, 31 sind jeweils geschlossen. Dadurch kann Kraftstoff über das geöffnete erste Rückschlagventil 29 in die Pumpkammer 27 strömen. Anschließend erfolgt eine Bestromung der Spule 21, so dass der Anker 22 in Richtung des Pfeils A bewegt wird, um das sich in der Pumpkammer 27 befindliche Fluid mittels des Kolbens 24 unter Druck zu setzen. Dadurch schließt das erste Rückschlagventil 29 und solange noch ein geringes Druckniveau in der Pumpkammer 27 herrscht, bleiben das zweite und das dritte Rückschlagventil 30, 31 ebenfalls geschlossen. Ab einem vorbestimmten Druckniveau öffnet dann das zweite Rückschlagventil 30, so dass unter Druck stehendes Fluid in den Injektor 20c strömen kann und über die Zulaufbohrung 45 in den Druckraum 41 strömt. Da die Membran 42 aus einem elastischen Material hergestellt ist, wird, sobald der Druck im Druckraum 41 ein vorbestimmtes Druckniveau überschreitet, die Membran 42 verformt, so dass die Membran 42 vom Dichtsitz 46 abhebt. Dies ist in Figur 3 durch die gestrichelte Membran 42 'dargestellt. Dadurch kann Kraftstoff über die Spritzlöcher 43 in das Saugrohr 8 eingespritzt werden. Figur 3 zeigt schematisch ein Spray 48, welches aus den Spritzlöchern 43 ausgespritzt wird. Sollte ein Druck in der Pumpkammer 27 zu groß werden, d.h., größer als ein Referenzwert, öffnet das dritte Rückschlagventil 31, um derartige Druckspitzen in die Kraftstoffrückleitung abzubauen. Somit übernimmt das dritte Rückschlagventil 31 die Funktion des Druckreglers 20b. Gleichzeitig mit der Betätigung der Kraftstoffpumpe 20a wird bei einer Bestromung der Spule 21 auch das Schließglied 23 des Luftstellers 2Od vom Sitz 12a abgehoben. Hierdurch öffnet der Luftsteller 2Od, so dass Luft durch die Bypassleitung 12 strömen kann.

Wenn die Einspritzung beendet werden soll, wird die Bestromung der Spule 21 beendet, so dass der Anker 22 durch das Rückstellelement 28 wieder in die in Figur 2 gezeigte Ausgangsstellung zurückgestellt wird. Hierbei wird der Kolben 24 aus der Pumpkammer 27 herausgezogen, so dass ein Druckniveau in der Pumpkammer 27 reduziert wird. Dadurch schließt das zweite Rückschlagventil 30, so dass auch der Druck im Druckraum 41 verringert ist. Dadurch kann sich die Membran 42 wieder selbständig in ihre Ausgangsposition zurückstellen und liegt an dem ringförmigen Dichtsitz 46 an. Dadurch ist die Einspritzung beendet. Durch die Rückbewegung des Kolbens 24 beginnt ferner wieder die Ansaugphase, in welcher das erste Rückschlagventil 29 geöffnet wird und Kraftstoff über die Kraftstoffzuleitung 6a angesaugt wird. Um eine Verschmutzung insbesondere der Rückschlagventile sowie der druckgesteuerten Düse zu verhindern, ist ferner ein Filter 33 in der

Kraftstoffzuleitung angeordnet. Gleichzeitig wird durch die Rückstellung des Ankers 22 auch der Luftsteller 2Od wieder verschlossen

Durch die druckgesteuerte Düse 40 weist der Injektor 20c somit ein sehr einfachen und verschleißarmen Aufbau auf. Die Einspritzung von Kraftstoff erfolgt über eine Drucksteuerung, so dass keine aufwendige elektronische Steuerung o.a. notwendig ist. Die Einspritzung kann einfach durch Bestromen bzw. nicht Bestromen des Ankers realisiert werden. Dadurch kann insbesondere auf teuere, nach außen öffnende Düsen verzichtet werden.

Somit weist erfindungsgemäß 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.

Es sei angemerkt, dass die Einspritzvorrichtung sehr kompakt und kostengünstig aufgebaut ist und das Einspritzmodul 2 jeweils als integrale Bestandteile eine Kraftstoffpumpe 20a, einen Druckregler 20b, einen Injektor 20c mit druckgesteuerter Düse 40 und einen Luftsteller 2Od umfasst. Hierbei ist insbesondere ein gemeinsamer Aktuator für den Luftsteller 2Od und die Kraftstoffpumpe 20a mit einem Anker 22 vorgesehen. In dem Ausführungsbeispiel wurde als Aktuator dabei jeweils 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.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 4 eine Einspritzvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. Gleich bzw. funktional gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet. Die Einspritzvorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels weist dem Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel lediglich eine geänderte druckgesteuerte Düse 40 auf. Wie aus Figur 4 ersichtlich ist, ist an einer Innenseite der Membran 42 ein Schließkörper 49 angeordnet. Der Schließkörper 49 ist beispielsweise durch Kleben fest mit der Membran 42 verbunden. Der Schließkörper 49 verschließt dabei eine Verbindung zwischen dem Druckraum 41 und dem Abspritzraum 42 an einem Dichtsitz 46. Der Dichtsitz 46 ist wieder ringförmig ausgebildet und am Düsenkörper 44 gebildet. Der Dichtsitz ist dabei durch eine ringförmige flache Fläche gebildet, welche sich mit dem Schließkörper 49 in Kontakt befindet, um die Verbindung zwischen dem

Druckraum 41 und dem Abspritzraum 47 zu verschließen. Wenn, wie im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, ein Druckanstieg im Druckraum 41 erfolgt, wird ab einem vorbestimmten Druck eine Verformung der Membran 42 ausgeführt, so dass der Schließkörper 49 vom Dichtsitz 46 abhebt. Dadurch ist eine Verbindung zwischen dem Druckraum 41 und dem Abspritzraum 47 geöffnet, so dass Kraftstoff über die Spritzlöcher 43 in das Saugrohr 8 ausgespritzt werden kann. Eine Rückstellung der Membran 42 erfolgt dabei wie im ersten Ausführungsbeispiel durch eine Druckabsenkung im Druckraum 41. Wie aus Figur 4 ersichtlich ist, ist die Membran 42 des zweiten Ausführungsbeispiels ferner flach ausgebildet, so dass die Membran insbesondere frei von Spannungen am Düsekörper 44 fixiert werden kann. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass auf die dortgegebene Beschreibung verwiesen werden kann.

Figur 5 zeigt eine druckgesteuerte Düse 40 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel für eine Einspritzvorrichtung der Erfindung. Die druckgesteuerte Düse 40 des dritten Ausführungsbeispiels entspricht im wesentlichen der des zweiten Ausführungsbeispiels, wobei im Unterschied dazu der Dichtsitz 46 am Düsenkörper durch einen sich verjüngenden, insbesondere kegelförmigen, Bereich 46a gebildet ist. In entsprechender Weise ist am Schließkörper 49 eine Dichtfläche 49a in Kegelform gebildet. Ansonsten entspricht dieser Ausführungsbeispiel dem zweiten Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.

Figur 6 zeigt eine Einspritzvorrichtung mit einer druckgesteuerten Düse 40 gemäß einem vierten

Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gleich bzw. funktional gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bezeichnet.

Im Unterschied zu den vorherigen Ausführungsbeispielen umfasst die druckgesteuerte Düse 40 des vierten Ausführungsbeispiels zusätzlich ein Ventilkörper 50. Der Dichtsitz 46 ist kegelförmig ausgebildet und weist eine Durchlassöffnung 46a an einem oberen Ende des Kegels auf, welche mittels einer Membran 42 verschließbar ist. An der Rückseite der Membran 42 ist ferner eine Feder 51 angeordnet, welche sich gegen den Ventilkörper 50 abstützt. Weiter ist am Ventilkörper 50 ein Hubanschlag 52 gebildet. Die Funktion der druckgesteuerten Düse des vierten Ausführungsbeispiels ist dabei wie folgt. Sobald im Druckraum 41 eine Druckerhöhung stattfindet, wird die Membran 42 gegen die Federkraft der Feder 51 vom Dichtsitz 46 abgehoben. Dadurch kann Kraftstoff in den Abspritzraum 47 gelangen und von dort durch Spritzlöcher 43, welche in einer Lochscheibe 53 angeordnet sind, abgespritzt werden. Der Hubanschlag 52 begrenzt dabei einen Weg der Membran 42. Sobald der Druck im Druckraum 41 wieder reduziert wird, wie oben beschrieben, stellt die Feder 51 die Membran 42 wieder in die Ausgangsposition zurück. Dadurch liegt die Membran 42 wieder am Dichtsitz 46 an und die Einspritzung ist beendet. Der Düsenkörper 44 und der Ventilkörper 50 können dabei beispielsweise mittels Schweißen verbunden werden.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 7 eine Einspritzvorrichtung mit einer druckgesteuerten Düse gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind wieder mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen bezeichnet.

Wie aus Figur 7 ersichtlich ist, umfasst die druckgesteuerte Düse 40 des fünften Ausführungsbeispiels im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen eine Membran 42, welche fest mit einer als Kugel ausgebildetem Schließkörper 49 verbunden ist. Die Membran 42 weist ein kreisförmiges Loch auf, in welchem ein Teilabschnitt der Kugel angeordnet ist. Der Schließkörper 49 ist an der Membran 42 mittels Kleben oder Laserschweißen befestigt. Die Membran 42 selbst ist an einem Düsekörper 44 mittels Laserschweißen fixiert. Der Schließkörper 49 liegt im geschlossenen Zustand an einem am Düsenkörper 44 gebildeten Dichtsitz 46 an. Dem Dichtsitz 46 in Strömungsrichtung nachgeordnet ist eine Bohrungsöffnung 56, welche mit einer Lochscheibe 53 abgedeckt ist. In der Lochscheibe 53 sind mehrere Spritzlöcher 43 vorgesehen, aus welchen ein Spray 48 bei geöffneter Düse austritt. Wenn der druckgesteuerten Düse 40 unter Druck stehender Kraftstoff über die Zulaufbohrung 45 in den Druckraum 41 zugeführt wird, beginnt ab einem vorbestimmten Druckniveau eine Verformung der Membran 42, wobei sich gleichzeitig auch der Schließkörper 49 vom Dichtsitz 46 abhebt. In Figur 7 ist die verformte Membran mit dem Bezugszeichen 42' und der abgehobene Schließkörper 49 mit den Bezugszeichen 49 'gekennzeichnet. Dadurch wird eine Verbindung zwischen dem Druckraum 41 und der Bohrungsöffnung 56 frei gegeben, so dass Kraftstoff durch die Spritzlöcher 43 nach außen strömen kann. Sobald der Druck im Druckraum 41 wieder sinkt, stellt die Membran 42 sich selbst aufgrund ihrer Eigenelastizität wieder in die Ausgangsstellung zurück, wobei der Schließkörper 49 wieder am Dichtsitz 46 anliegt und diesen verschließt. Dadurch ist die Einspritzung beendet. Das Vorsehen der Lochscheibe 53 hat ferner den Vorteil, dass die druckgesteuerte Düse einen Grundaufbau für verschiedene Einsatzzwecke aufweisen kann, wobei durch einfachen Austausch der Lochscheibe 53 unterschiedliche Sprays für unterschiedliche Einsatzzwecke erzeugt werden können. Dadurch können die Herstellungskosten für die druckgesteuerte Düse sehr gering gehalten werden. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel den vorherigen Ausführungsbeispielen, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 8 eine druckgesteuerte Düse 40 gemäß einem sechstem Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. Gleich bzw. funktional gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen bezeichnet.

Die druckgesteuerte Düse 40 des sechsten Ausführungsbeispiels entspricht dem wesentlichen der des

fünften Ausführangsbeispiels, beim Unterschied dazu zusätzlich noch eine Rückstellfeder 51 und ein Hubeinschlag 52 vorgesehen sind. Der Hubanschlag 52 begrenzt dabei einen öffnungsgrad der Düse, da bei einer Drucksteigerung der Schließkörper 49 gegen den Hubanschlag 52 anschlägt und somit ein weiteres öffnen am Dichtsitz 46 nicht mehr möglich ist. Durch das Vorsehen der Rückstellfeder 51 kann die Membran 42 ferner sehr kostengünstig bereit gestellt werden, da die Membran 42 keine eigenen Rückstellkräfte aufbringen muss und somit aus einen kostengünstigen Material hergestellt werden kann. Der Hubanschlag 52 ist dabei an einem Zusatzteil 44a des Düsenkörpers 44 befestigt. Ein Raum 54, in welchem der Hubanschlag 52 und die Rückstellfeder 51 eingeordnet sind, ist mit einem kompressiblem Medium vorzugsweise Luft, gefüllt. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, so dass auf die dort gebende Beschreibung verwiesen werden kann.

Ferner umfasst die Membran 42 zwei konzentrische Wellen 42a, welche konzentrisch um eine Mitte der Membran angeordnet sind. Durch das Vorsehen der konzentrischen Wellen 42a wird die Membran weicher und kann dadurch eine schnellere Reaktion auf Druckänderungen bereitstellen,

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 9 eine druckgesteuerte Düse gemäß einem siebtem Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. Gleich bzw. funktional gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen mit bezeichnet.

Wie aus Figur 9 ersichtlich ist, entspricht das siebte Ausführungsbeispiel wesentlich dem sechsten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zum sechsten Ausführungsbeispiel ist beim siebten Ausführungsbeispiel jedoch die Befestigung der Membran 42 am Düsenkörper 44 unterschiedlich ausgestaltet. Wie aus Figur 9 ersichtlich ist, ist die Membran 42 mit einem O -Ring 55 an ihrem äußerem Umfang verbunden. Der O-Ring 55 ist in einer Ringnut 44b im Düsenkörper 44 angeordnet. Wie aus Figur 9 ersichtlich ist, weist der O-Ring 55 ein seitliches radiales Spiel Sl nach innen und ein seitliches radiales Spiel S2 nach außen auf. Dies hat den Vorteil, dass die Membran 42 und dadurch auch der Schließkörper 49, welcher fest mit der Membran 42 verbunden ist, sich selbst zentrieren kann. Dadurch sind die Toleranzanforderungen an die Einzelteile etwas geringer, so dass eine kostengünstigere Herstellung möglich ist. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel den vorhergehenden Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegeben Beschreibung verwiesen werden kann.