DE10115401A1 - Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine mit einer den Kraftstoff fördernden Hochdruckpumpe und wenigstens einem Einspritzventil, mit einer die Hochdruckpumpe mit dem Einspritzventil verbindenden Zuführleitung mit einem Durchlaßquerschnitte aufweisenden Mehrwegeventil mit einem im Ventilgehäuse längsverschiebbar geführten Schieber, über dessen von einem Stellglied beinflußbare Schieberstellung eine Strömungsverbindung von der Hochdruckpumpe zum Einspritzventil oder von dem Einspritzventil zu einem niederdruckseitigen Rücklauf herstellbar ist, ferner mit einer Zulaufdrossel in der Strömungsverbindung, die als variable Drossel ausgebildet ist und mit einem zwischen dem als Regelventil ausgebildeten Mehrwegeventil und dem Einspritzventil angeordneten und den momentan vorliegenden Einspritzdruck erfassenden Drucksensor, der den Istdruck einem elektronischen Regler zurückmeldet, welcher nach einem Vergleich des Istdruckes mit einem Solldruck bei vorliegender Druckabweichung eine Stellgröße für das mit dem Regelventil zusammenwirkende Stellglied zur Verstellung des Schiebers ermittelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine mit einer den Kraftstoff fördernden Hoch­ druckpumpe und wenigstens einem Einspritzventil, mit einem die Hochdruckpumpe mit dem Einspritzventil verbindenden Zuführlei­ tung mit einem Durchlaßquerschnitte aufweisenden Mehrwegeventil mit einem im Ventilgehäuse längsverschiebbar geführten Schie­ ber, über dessen von einem Stellglied beeinflußbare Kolbenstel­ lung eine Strömungsverbindung von der Hochdruckpumpe zum Ein­ spritzventil oder von dem Einspritzventil zu einem niederdruck­ seitigen Rücklauf herstellbar ist, ferner mit einer Zulaufdros­ sel in der Strömungsverbindung.

Aus der DE 199 21 878 A1 ist ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei dem zwischen einem Hoch­ druckspeicher und Injektor ein von einem Magnetventil angesteu­ ertes Mehrwegeventil mit einem Drucksteuerkolben angeordnet ist. Der Einspritzdruck kann bei diesem System nur innerhalb bestimmter Grenzen gesteuert eingestellt werden. Unvermeidbar auftretende Toleranzen während des Einspritzdruckverlaufs kön­ nen mit diesem System nicht ausgeglichen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Kraft­ stoffeinspritzsystem dahingehend zu verbessern, daß im Falle von auftretenden Toleranzen während des Einspritzdruckverlaufes diesen Toleranzen durch einfache Maßnahmen wirksam begegnet werden kann.

Zur Lösung der Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.

In den Unteransprüchen sind noch vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen kann der Einspritzdruck vollständig geregelt werden. Der Einfluß der Bauteiletoleranzen auf die Einspritzung kann zumindest weitgehend ausgeregelt wer­ den. Durch die Drucksensierung lassen sich auch Fehlverhalten des Kraftstoffeinspritzsystems frühzeitig erkennen und eventu­ ell auftretende Schäden vermeiden.

Bei bestehenden Einspritzsystemen können die erfindungsgemäßen Maßnahmen als Nachrüstlösung problemlos eingesetzt werden, und zwar als ein Bauteil, bei dem Regelventil, Sensorik, Stellglied und Regler integriert sind. Es wird lediglich noch die entspre­ chende Stromversorgung sowie die Verbindung zu einem Zentral­ rechner zur Übermittlung der Solldruckwerte benötigt.

In der Zeichnung ist das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritz­ system dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem in der Zuführ­ leitung angeordneten Regelventil und einem Drucksensor,
jeweils in vergrößertem Maßstab in Schnittdarstellung in

Fig. 2 das Regelventil in Entlastungsstellung,

Fig. 3 das Regelventil in Drosselstellung,

Fig. 4 das Regelventil in ungedrosselter Stellung.

Ein in Fig. 1 gezeigtes Kraftstoffeinspritzsystem 1 entspricht einem Common-Rail-Einspritzsystem und besteht aus einem Rail als Hochdruckspeicher 2, einer Zuführleitung 3 und einem Ein­ spritzventil 4, das Teil eines magnetventilgesteuerten Injek­ tors 5 ist, der einen federbelasteten Steuerkolben 6 und ein am Kopfteil des Injektors 5 befestigtes Magnetventil 7 aufweist.

Das Einspritzventil 4 enthält eine mit dem Steuerkolben 6 ver­ bundene Düsennadel 8, die von einer Druckkammer 9 umgeben ist, in die ein mit der Zuführleitung 3 verbundener Kraftstoffkanal 10 mündet. Ein weiterer Kraftstoffkanal 11, der ebenfalls von der Zuführleitung 3 wegführt, mündet in einem von dem Steuer­ kolben 6 begrenzten Steuerraum 12.

In der Zuführleitung 3 zwischen dem Hochdruckspeicher 2 und dem Injektor 5 ist ein Durchlaßquerschnitte aufweisendes Mehrwege­ ventil in der Ausführung als Regelventil 13 zwischengeschaltet, dessen Ventilgehäuse 14 eine zylindrische Aufnahmebohrung 15 für einen längsverschiebbar geführten Schieber 16 aufweist.

Die Durchlaßquerschnitte im Regelventil 13 sind einerseits durch eine am Schieber 16 vorgesehene obenliegende kleine Um­ fangsnut 17 und eine untenliegende große Umfangsnut 18 und an­ dererseits durch im Ventilgehäuse 14 mit Abstand voneinander­ liegende drei Radialbohrungen 19, 20, 21 gebildet.

Die ebenfalls mit Abstand voneinander angeordneten Umfangsnuten 17 und 18 sind durch eine diagonal verlaufende Verbindungsboh­ rung 22 miteinander verbunden. Die Verbindungsbohrung 22 kann mit ihrem oberen Ende in eine den Schieber 16 durchsetzende Querbohrung 23 münden, die ihrerseits in die obenliegende Um­ fangsnut 17 mündet.

Diese Umfangsnut 17 weist eine kleine Nutbreite auf, die zumin­ dest dem Durchmesser der mit der Zuführleitung 3 verbundenen Radialbohrung 19 entspricht. Umfangsnut 17 und Radialbohrung 19 bilden je nach Stellung des Schiebers 16 die variable Zulauf­ drossel 24.

Die untenliegende Umfangsnut 18 ist mit einer relativ großen Nutbreite versehen, die bei der Entlastungsstellung des Schie­ bers 16 die beiden untenliegenden Radialbohrungen 20 und 21 überdeckt. Somit wird eine Entlastungsverbindung von dem Injek­ tor 5 zu einem Tank 25 geschaffen.

In der Zuführleitung 3 zwischen dem Regelventil 14 und dem In­ jektor 5 ist ein Drucksensor 26 angeordnet, der die aktuellen Einspritzdrücke einem elektronischen Regler 27 zurückgemeldet. Aus dem gemessenen aktuellen Einspritzdruck und einem Druck­ sollwert berechnet der Regler 27 den erforderlichen Verbin­ dungsquerschnitt bzw. die notwendige Drosselung zur Darstellung des gewünschten Druckes.

Der Drucksollwert ist ein von einem Motorsteuergerät (nicht dargestellt) vorgegebener Solldruckverlauf. In diesem Mo­ torsteuergerät sind die Solldruckverläufe in Abhängigkeit von Last und Drehzahl kennfeldmäßig abgelegt.

Mit der vom Regler 27 ermittelten Stellgröße kann ein mit dem Schieber 16 des Regelventiles 14 mechanisch verbundenes Stell­ glied 28 die variable Zulaufdrossel 24 einstellen. Das Stell­ glied 28 kann den Schieber 16 piezoelektrisch oder elektromoto­ risch verstellen.

Die Wirkungsweise des Einspritzsystems wird anhand des Ausfüh­ rungsbeispieles gemäß den Fig. 2, 3 und 4 erläutert:
In der Entlastungsstellung bzw. Einspritzpause gemäß Fig. 2 ist der Injektor 5 mit dem Rücklauf zum Tank 25 verbunden, der In­ jektor 5 also druckentlastet. In der Einspritzphase gemäß Fig. 3 wird die Verbindung zwischen dem Injektor 5 und dem Rücklauf verschlossen und eine Strömungsverbindung von dem Hochdruck­ speicher 2 über die Zuführleitung 3 und die Durchlaßquerschnit­ te im Regelventil 13 zum Injektor 5 hergestellt, wobei je nach Stellung des Schiebers 16 nur ein Teil des durch die Radialboh­ rung 19 und Umfangsnut 17 gebildeten Verbindungsquerschnittes bzw. Drosselstellung oder der gesamte Verbindungsquerschnitt, also ungedrosselte Stellung gemäß Fig. 4, zur Verfügung steht. Der veränderliche Verbindungsquerschnitt entspricht der variab­ len Drossel 24 (Fig. 3).

Der Drucksensor 26 mißt ständig den aktuellen Einspritzdruck. Aus diesem Einspritzdruck und dem Drucksollwert berechnet der elektronische Regler 27 den erforderlichen Verbindungsquer­ schnitt bzw. die zur Darstellung des gewünschten Druckes not­ wendige Drosselstellung. Mit der von dem Regler 27 ermittelten Stellgröße kann das Stellglied 28 den Schieber 16 auf die ge­ wünschte Drosselstellung einstellen.

Claims (3)

1. Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine mit einer den Kraftstoff fördernden Hochdruckpumpe und wenigstens einem Einspritzventil, mit einem die Hochdruckpumpe mit dem Einspritzventil verbindenden Zuführleitung mit einem Durchlaß­ querschnitte aufweisenden Mehrwegeventil mit einem im Ventilge­ häuse längsverschiebbar geführten Schieber, über dessen von ei­ nem Stellglied beeinflußbare Schieberstellung eine Strömungs­ verbindung von der Hochdruckpumpe zum Einspritzventil oder von dem Einspritzventil zu einem niederdruckseitigen Rücklauf her­ stellbar ist, ferner mit einer Zulaufdrossel in der Strömungs­ verbindung, dadurch gekennzeichnet, daß die Zulaufdrossel als variable Drossel (24) ausgebildet ist und daß zwischen dem als Regelventil (13) ausgebildeten Mehrwe­ geventil und dem Einspritzventil (4) ein den momentan vorlie­ genden Einspritzdruck erfassender Drucksensor (26) angeordnet ist, der den Istdruck einem elektronischen Regler (27) zurück­ meldet, welcher nach einem Vergleich des Istdruckes mit einem Solldruck bei vorliegender Druckabweichung eine Stellgröße für das mit dem Regelventil (13) zusammenwirkende Stellglied (28) zur Verstellung des Schiebers (16) ermittelt.

2. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromotorische oder piezoelektrische Stellglied (28) mit dem stangenförmig ausgebildeten Schieber (16) mechanisch verbunden ist und daß im Regelventil (13) die Durchlaß­ querschnitte einerseits durch mit Abstand voneinander liegende drei Radialbohrungen (19; 20; 21) in dem Ventilgehäuse (14) und andererseits durch eine Querbohrung (23) und mit an seinem Au­ ßenumfang mit Abstand voneinander angeordnete Umfangsnuten (17; 18) sowie eine diese verbindende Verbindungsbohrung (22) in dem Schieber (16) gebildet und derart angeordnet sind, daß der Schieber (16) in einer der Entlastungsstellung entsprechenden ersten Stellung eine Strömungsverbindung von dem Einspritzven­ til (4) zum niederdruckseitigen Rücklauf, in einer zweiten Stellung eine gedrosselte Strömungsverbindung von der Hoch­ druckpumpe zum Einspritzventil (4) und in einer dritten Stel­ lung diese Strömungsverbindung ungedrosselt freigibt.

3. Kraftstoffeinspritzsystem nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Drossel (24) durch die im Ventilgehäuse (14) obenliegende und mit der Zuführleitung (3) verbundene Radial­ bohrung (19) und durch die im Regelventil (13) obenliegende Um­ fangsnut(17) gebildet wird, wobei der durchlaßbestimmende Dros­ selquerschnitt von der durch das Stellglied (28) bestimmten Stellung des Schiebers (16) abhängig ist.