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Die
Erfindung betrifft eine Kraftstoffzuführeinrichtung zur Versorgung
der Injektoren an Brennräumen
einer Brennkraftmaschine, bei der den Injektoren von einer Pumpenanordnung
Kraftstoff in einer Druckleitung unter statischem Druck bereitstellbar ist.
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Es
sind Verfahren und Kraftstoffzuführeinrichtungen
bekannt, bei denen Kraftstoff mit einer Pumpenanordnung, die mindestens
eine Kraftstoffpumpe umfasst, aus einem Kraftstofftank gefördert wird
und in einer Druckleitung den Injektoren einer Brennkraftmaschine
unter statischem Druck zur Einspritzung bereitgestellt wird. Eine
zuschaltbare Einrichtung zur Erhöhung
des Einspritzdruckes ermöglicht
dabei eine Verbesserung der Gemischbildung durch Verfeinerung des
Kraftstoffsprays beim Einspritzvorgang. Insbesondere bei der Inbetriebnahme einer
Brennkraftmaschine kann für
die ersten Verbrennungen eine gezielt dosierte Kraftstoffmenge zur Verfügung gestellt
werden, um Wandfilmablagerungen entgegenzuwirken und homogene Kraftstoffgemische
zu bilden, die schadstoffarm verbrennen können und so die Abgasemission
der Brennkraftmaschine senken.
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Aus
der
DE 101 27 516
A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem für den Startvorgang der Brennkraftmaschine
der Kraftstoff mit einem Druck von 45 bar bis 55 bar bereitgestellt
wird. Hierfür
ist eine derartige Kraftstoffzuführeinrichtung
vorgesehen, bei der eine von der Brennkraftmaschine angetriebene Kraftstoffpumpe
statischen Einspritzdruck in einer Kraftstoff-Sammelleitung erzeugt,
an welche die Injektoren der Brennkraftmaschine angeschlossen sind.
Da im Stillstand der Brennkraftmaschine der hohe Einspritzdruck
in der Kraftstoff-Sammelleitung nachteilig ist, wird der Druck abgelassen.
Um den Einspritzdruck beim Start der Brennkraftmaschine im Hinblick
auf das Abgasverhalten der Brennkraftmaschine rasch herzustellen,
ist bei dem bekannten Kraftstoffsystem eine zusätzliche, elektrisch angetriebene
Kraftstoffpumpe vorgesehen, welche direkt in die Kraftstoff-Sammelleitung fördert und
für die Dauer
des Anlassvorganges der Brennkraftmaschine zur Bereitstellung des
erhöhten
Kraftstoffdruckes eingeschaltet wird. Die
DE 101 27 516 A1 schlägt auch eine
Bauart mit zwei seriellen Kraftstoffpumpen unterschiedlicher Leistung
vor, bei denen der von der ersten Pumpe geförderte Kraftstoff von einer
Hochdruckpumpe in die Kraftstoff-Sammelleitung eingespeist wird.
Bei dieser Bauart soll bei der bekannten Einrichtung der mechanische
Antrieb der Kraftstoffpumpen mit einer schaltbaren Kupplung von
dem Motortrieb abgekuppelt werden und an einem elektrischen Antrieb
angekuppelt werden, um die Hochdruckpumpe zur Erhöhung des
Kraftstoffdruckes in der Anlassphase einzusetzen. Bei der bekannten Einrichtung
ist ein hoher baulicher Aufwand erforderlich, um eine Zuschaltung
einer Einrichtung zur Erhöhung
des Einspritzdruckes zu erreichen, da entweder eine ausschließlich für den Anlassbetrieb
vorgesehene Kraftstoffpumpe vorgesehen werden muss oder in der Bauart
mit abgestufter Druckerzeugung mittels Niederdruck- und Hochdruckpumpe
ein aufwendiger Kupplungsapparat für die Erhöhung des Einspritzdruckes erforderlich
ist.
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Aus
DE 100 05 589 A1 ist
eine Kraftstoffversorgungsanlage bekannt, bei der ein Druckregler
den für
die Brennkraftmaschine relevanten Einspritzdruck wahlweise auf unterschiedliche
Druckniveaus einstellt. Dabei soll zur Ermöglichung eines sicheren Heißstarts
der Brennkraftmaschine der Kraftstoffdruck kurzfristig erhöht werden,
um dem Einfluß der Dampfblasenbildung
im warmen Brennstoff entgegen zu wirken. Dabei wird ein relevanter
Druck von 3,5 bar für
hohen Kraftstoffbedarf und ein erhöhter Druck von 6 bar für den Heißbetrieb
vorgeschlagen, welche von zwei Kraftstoffpumpen mit jeweils 3 bar Verdichtungsvermögen erzeugt
werden sollen, die in Abhängigkeit
vom vorgesehenen Druckniveau parallel oder in Reihe geschaltet werden.
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Ein
Verfahren mit einer zusätzlichen
Einspritzpumpe zum Aufbau des erforderlichen Hochdrucks während der
Motorstartphase ist auch aus der
DE 199 39 051 A1 bekannt. Die zusätzliche
Kraftstoffpumpe ist elektrisch betreibbar und schaltbar und fördert direkt
in die Druckleitung, so dass in der Startphase, in der die mechanisch
arbeitende Kraftstoffpumpe das erforderliche Hochdruckniveau in
der Druckleitung noch nicht aufbauen kann, ein wesentlich höherer Druck
zur Verfügung
steht. Die zusätzliche
Elektropumpe arbeitet parallel zur mechanischen Pumpe und soll zur
Aufrechterhaltung des Kraftstoffhochdrucks auch bei laufendem Verbrennungsmotor beitragen.
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Die
DE 195 39 885 A1 beschreibt
ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und eine Kraftstoffzuführeinrichtung,
bei der eine erste elektrisch angetriebene Verdrängerpumpe einer nachgeordneten
mechanisch vom Motor angetriebenen Hochdruckpumpe Kraftstoff zufördert. Dabei
soll die Verdrängerpumpe
mehr Kraftstoff fördern
als erforderlich ist und zuviel geförderter Kraftstoff durch einen
Rücklauf
zum Tank abfließen.
Der so entstandene Speisedruck an der Hochdruckpumpe wird weiter
komprimiert und in der Druckleitung auf den erforderlichen Einspritzdruck
gebracht. Um dem Problem der Dampfblasenbildung in den Kraftstoffleitungen nach
Druckabbau bei abgestellter Brennkraftmaschine zu begegnen, sieht
die bekannte Einrichtung für die
Startphase der Brennkraftmaschine vor, den Rücklauf der elektrischen Vorförderpumpe
zu unterbinden, so dass die elektrische Verdrängerpumpe einen erhöhten Speisedruck
erzeugt, mit dem die Kraftstoffleitungen gespült werden und Dampfblasen ausgeschoben
werden. Eine bedarfsweise Erhöhung des
Kraftstoffdrucks zur Verfeinerung des Einspritzsprays bei bestimmten
Betriebsbedingungen über das übliche Betriebsdruckniveau
ist bei der bekannten Einrichtung nicht vorgesehen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit möglichst
geringem baulichen Aufwand eine Kraftstoffzuführeinrichtung zu schaffen, mit
der ohne Einschränkungen
des Normalbetriebs der Einspritzdruck, insbesondere in der Startphase der
Brennkraftmaschine, erhöht
werden kann und dabei eine genaue Dosierung der Kraftstoff-Einspritzmenge möglich ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1, 7 oder 15 gelöst.
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Die
Bereitstellung von Kraftstoff mit einem erhöhten Druck von lediglich ca.
10 bar bis 15 bar in der Druckleitung vor den Injektoren vor dem
Starten der Brennkraftmaschine hat den Vorteil, dass lediglich eine
begrenzte Leistung von elektrisch angetriebenen Pumpen erforderlich
ist und trotzdem eine feine Zerstäubung des Kraftstoffs im Brennraum
möglich
ist. In Abhängigkeit
mindestens eines Kriteriums für
die Beendigung der Startphase wird dann der Druck auf ein Normaldruckniveau
von ca. 3 bar bis 5 bar abgesenkt.
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In
der erfindungsgemäßen Kraftstoffzuführeinrichtung
nach Anspruch 1 ist eine auf niedrigen Druck ausgelegte Kraftstoffpumpe
vorgesehen, der als zuschaltbare Einrichtung zur Erhöhung des
Einspritzdruckes eine Hochdruckpumpe seriell nachgeordnet ist, wobei
an einem stromab der Hochdruckpumpe liegenden Abschnitt der Druckleitung
eine Entlastungsleitung angeschlossen ist, welche andererseits mit
einem vor der Hochdruckpumpe liegenden Niederdruckabschnitt verbunden
ist. Die Entlastungsleitung ist durch eine schaltbare Sperreinrichtung
freigebbar, so dass durch Verschließen der Entlastungsleitung
das Druckniveau durch Zuschaltung der Hochdruckpumpe erhöht wird.
Auf diese Weise ist mit einfachen baulichen Mitteln eine Anordnung geschaffen,
bei der mit einer einfach ausgestalteten Sperreinrichtung die Hochdruckpumpe
zuschaltbar ist und bei freigegebener Entlastungsleitung das niedrige
Druckniveau von der vorgeschalteten Kraftstoffpumpe erzeugt wird.
Die Sperreinrichtung kann dabei ein Magnetventil sein, welches im
Normalbetrieb stromlos und damit offen ist und zur Zuschaltung der
Hochdruckpumpe zum Zwecke der Druckerhöhung in die Sperrstellung gebracht
wird. Zweckmäßig ist
die Hochdruckpumpe elektrisch betrieben und kann so bei der Inbetriebnahme
der Brennkraftmaschine sofort das gewünschte erhöhte Druckniveau in der Druckleitung
der Injektoren erzeugen.
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Ist
der Hochdruckpumpe eine mit einem Rückschlagventil ausgestattete
Bypassleitung zugeordnet, so ist für den Fall, dass das Magnetventil nicht
ordnungsgemäß arbeiten
sollte, bei Abschaltung der elektrischen Hochdruckpumpe weiterhin
die Einspritzung im Rahmen eines Notbetriebes gewährleistet.
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Alternativ
kann gemäß Anspruch
7 in einer erfindungsgemäßen Kraftstoffzuführeinrichtung
als zuschaltbare Einrichtung zur Druckerhöhung ein Druckspeicher vorgesehen
werden, welcher über eine
Anschlussleitung und ein Ventil auf der Saugseite der Kraftstoffpumpe
in die Förderleitung
stromauf der Kraftstoffpumpe mündet
und bei Freigabe der Anschlussleitung ein erhöhtes Druckniveau augenblicklich
bereitstellt. Ein kompakter Aufbau der Kraftstoffzuführeinrichtung
ist dabei möglich,
indem der Druckspeicher aus einer Speiseleitung mit Kraftstoff gespeist
wird, welcher hinter einem in der Druckleitung angeordneten Druckregler
abzweigt. Der Rücklauf des
Druckreglers, der für
das niedrige Druckniveau ausgelegt ist, wird geschlossen, wodurch
die Kraftstoffpumpe ein über
den Nenndruck hinausgehendes Druckniveau im Schubbetrieb erreicht.
Für die
Regelung des Einspritzdrucks in der Betriebsart mit erhöhtem Einspritzdruck
ist eine Vorsteuerung durch eine variable Drossel in der Anschlussleitung
des Druckspeichers zweckmäßig.
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Die
Zuschaltung des Druckspeichers kann vorteilhaft durch eine Steuereinheit
erfolgen, welche auch die Injektoren ansteuert, wobei die Steuereinheit
an Drucksensoren am Druckspeicher und in der Druckleitung angeschlossen
ist und bei einem möglichen
Abfall des Vordrucks des Druckspeichers bzw. bei einem Druckabbau
vom Hochdruck auf den niedrigen Normaldruck die Einspritzzeiten
der Injektoren an den vorliegenden Einspritzdruck im Hinblick auf das
optimale Einspritzergebnis anpasst, insbesondere unter Heranziehung von
abgelegten Kennfelddaten. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der
Erfindung ist eine regelbare Kraftstoffpumpe vorgesehen, welche
von der Steuereinheit unter Berücksichtigung des
vom Druckspeicher bereitstellbaren Vordruckes angesteuert wird,
so dass eine genaue Einstellung des Einspitzvorganges der Injektoren
möglich
ist.
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Eine
sehr kompakte Bauweise der Kraftstoffzuführeinsrichtung ist gegeben,
wenn die Pumpenanordnung zur Bereitstellung von Kraftstoff unter
statischem Druck und bedarfsweise erhöhtem Einspritzdruck eine mit
dem Einspritzdruck als Regelgröße regelbare
Kraftstoffpumpe ist, da auf zusätzliche
Einrichtungen zur Erhöhung
des Einspritzdruckes verzichtet werden kann. Dabei ist zweckmäßig in der Druckleitung
ein regelbares Drucksteuerventil angeordnet, um das gewünschte Druckniveau
sicherzustellen. Ein rascher Druckabbau bei der Umschaltung von
Hochdruckbetrieb auf Niederdruckbetrieb ist möglich, wenn aus der Druckleitung
eine mittels eines Ventils freigebbare Entlüftungsleitung abzweigt.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1a – 1c schematische
Schaltskizzen einer Kraftstoffzuführeinrichtung mit zwei Kraftstoffpumpen,
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2a – 2c schematische
Schaltskizzen von Kraftstoffzuführeinrichtungen
mit zwei Kraftstoffpumpen und einer an einem Druckregler angeschlossenen
Entlastungsleitung,
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3a, 3b schematische
Schaltskizzen einer Kraftstoffzuführeinrichtung mit einem Druckspeicher
als schaltbare Einrichtung zur Druckerhöhung,
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4a, 4b Kraftstoffzuführeinrichtungen
mit zwei parallel geschalteten Druckerzeugungseinheiten,
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5a, 5b Kraftstoffzuführeinrichtungen
mit einer regelbaren Kraftstoffpumpe als Druckerzeugungseinheit.
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1 zeigt eine Kraftstoffzuführeinrichtung 1 zur
Versorgung der in einen Brennraum 36 ragenden Injektoren 2 einer
Brennkraftmaschine mit Kraftstoff. Die Kraftstoffzuführeinrichtung 1 umfasst
eine Pumpenanordnung, welche über
eine Förderleitung 7 Kraftstoff
aus einem Kraftstofftank 3 in einer Druckleitung 8 unter
statischem Druck zur Einspritzung bereitstellt. An die Druckleitung 8 sind
die Injektoren 2 angeschlossen und werden aus dieser gespeist,
wobei die Druckleitung 8 in ihrem Endabschnitt als Druckschiene
ausgebildet ist, aus dem sämtliche
Injektoren gemeinsam gespeist werden (Common Rail). Die Pumpenanordnung
umfasst eine elektrische Kraftstoffpumpe 4, deren Eingang
an die aus dem Kraftstofftank 3 führende Förderleitung 7 angeschlossen
ist. Die Kraftstoffpumpe 4 ist auf den für den Normalbetrieb
der Brennkraftmaschine vorgesehenen Einspritzdruck ausgelegt, im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
3,8 bar. Die Pumpenanordnung weist darüber hinaus eine zuschaltbare
Einrichtung 6 zur Druckerhöhung auf, welche den von der
Kraftstoffpumpe 4 in der Druckleitung 8 erzeugten
Betriebsdruck bedarfsweise anhebt.
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Die
zuschaltbare Einrichtung 6 weist als wirksames Mittel zur
Druckerhöhung
eine elektrisch angetriebene Kraftstoffpumpe 5 auf, welche
auf einen höheren
Betriebsdruck ausgelegt ist als die Kraftstoffpumpe 4 und
dieser in Serie nachgeordnet ist. Der erhöhte Betriebsdruck der Hochdruckpumpe 5 liegt
im Bereich von ca. 10 bar bis 15 bar und beträgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel
14 bar. Der erhöhte
Betriebsdruck ist durch eine Entlastungsleitung 13 schaltbar,
in der ein schaltbares Magnetventil 10 angeordnet ist.
Die Entlastungsleitung 13 zweigt stromauf der Hochdruckpumpe 5 aus
der Druckleitung 8 und mündet in einen Niederdruckabschnitt 9 der
Kraftstoffleitung ein. Das Magnetventil 10 befindet sich
im Normalbetrieb ohne jeden Energieaufwand in geöffnetem Zustand und hält so den
Einspritzdruck des in den Injektoren 2 in der Druckleitung
bereitgestellten Kraftstoffs auf den Betriebsdruck der Niederdruckleitung
von ca. 3 bar bis 5 bar und im vorliegenden Ausführungsbeispiel 3,8 bar. Zur
Aufschaltung des erhöhten
Einspritzdrucks wird das Magnetventil 10 und damit die
Entlastungsleitung 13 geschlossen und gleichzeitig die
Hochdruckpumpe 5 eingeschaltet, so dass die Hochdruckpumpe 5 das
Einspritzdruckniveau in der Druckleitung 8 sofort anhebt.
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Sowohl
der Niederdruckpumpe 4 als auch der Hochdruckpumpe 5 ist
ein jeweils nachgeordneter Druckregler 11, 12 zugeordnet,
wobei an den auf den niedrigen Betriebsdruck der Kraftstoffpumpe 4 ausgelegten
Druckregler ein in den Tank 3 zurückführender Rücklauf 14 angeschlossen
ist. An den Druckregler 12 für die Hochdruckpumpe 5 ist
ein Rücklauf 15 angeschlossen,
welcher in den zwischen den Kraftstoffpumpen 4 und 5 liegenden
Niederdruckabschnitt 9 der Druckleitung 8 einmündet. Zwischen den
Kraftstoffpumpen 4 und 5 und den ihnen jeweils nachgeordneten
Druckreglern 11, 12 ist jeweils ein Rückschlagventil 16 vorgesehen,
welches ein Rückströmen des
unter Druck stehenden Kraftstoffs verhindert.
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Bei
der Kraftstoffzuführeinrichtung
nach 1b umfasst die zuschaltbare Einrichtung zur Druckerhöhung 6 zusätzlich zu
der Entlastungsleitung 13 eine mit einem Rückschlagventil 16 ausgestattete
Bypassleitung 17 zur Umgehung der Hochdruckpumpe 5.
Die Bypassleitung 17 ermöglicht dabei einen Notbetrieb
für den
Fall, dass das Magnetventil 10 in der Entlastungsleitung 13 nicht
geöffnet werden
kann. Bei dem Ausführungsbeispiel
nach 1a wird durch Einschaltung der beiden Kraftstoffpumpen 4 und 5 und
durch Einschaltung des Magnetventils 10 der erhöhte Einspritzdruck
von 14 bar in der Druckleitung 8 erzeugt; der Druckabbau
von 14 bar auf den Normaldruck erfolgt durch Ausschaltung der Hochdruckpumpe 5 und
des Magnetventils 10. Beim Ausführungsbeispiel nach 1b mit
einer Bypassleitung 17 der Hochdruckpumpe 5 wird
im Betrieb mit angehobenem Druckniveau in der Druckleitung 8 das
Magnetventil 10 ausgeschaltet. Zum Umschalten auf den niedrigeren
Betriebsdruck wird die Hochdruckpumpe 5 ausgeschaltet und
zur Beschleunigung des Druckabbaus das Magnetventil 10 eingeschaltet.
Im Normalbetrieb mit niedrigem Einspritzdruck kann das Magnetventil 10 ausgeschaltet
sein. Bei den Ausführungsbeispielen
nach den 1a und 1b ist
durch die integrierte Bauweise der Pumpenpakete 4, 5 ein
sehr kompakter Aufbau des Kraftstoffzuführeinrichtung 1 ermöglicht.
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Die
Kraftstoffzuführeinrichtung 1 nach 1c weist
eine Entlastungsleitung 13 mit darin angeordnetem Magnetventil 10 auf,
welche in den Rücklauf 15 zum
Kraftstofftank einmündet.
Bei dieser Ausgestaltung erfolgt ein schneller Druckabbau vom höheren Druckniveau
zum Normaldruckniveau im Vergleich zu den Ausführungsbeispielen nach den 1a und 1b,
bei denen der Druckabbau gegen die fördernde Niederdruckpumpe 4 erfolgen muss.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird der beim Druckabbau abgesteuerte Kraftstoff in den drucklosen
Rücklauf 15 zum
Tank abgegeben. Der Normaldruck nach der Nennleistung der Niederdruckpumpe 4 wird
durch ein Druckbegrenzungsventil 18 in der Entlastungsleitung 13 sichergestellt.
Die Hochdruckpumpe 5 kann im Normalbetrieb und niedrigem
Druckniveau in der Druckleitung 8 abgeschaltet werden,
da der Kraftstoff über
die mit Rückschlagventil 16 ausgestattete
Bypassleitung 17 geführt wird.
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Bei
den Ausführungsbeispielen
der erfindungsgemäßen Kraftstoffzuführeinrichtung 1 nach den 2a, 2b und 2c sind
jeweils hinter einer Kraftstoffpumpe 4 für den Normalbetrieb
seriell nachfolgende und zuschaltbare Hochdruckpumpen 5 vorgesehen,
wobei Druckregler 11 und 12 für das jeweilige Druckniveau
im Normalbetrieb und im Betrieb mit erhöhtem Druckniveau hinter beiden
Kraftstoffpumpen 4, 5 in der Druckleitung 8 angeordnet
sind. Die Druckreglereinheiten 11, 12 können mit
einem Kraftstofffilter 19 ausgestattet sein, welcher auf
den zu dem Injektor 2 fließenden Kraftstoff einwirkt.
Bei den Ausführungsbeispielen
nach 2a – 2c ist die
vom Magnetventil 10 zur Aufschaltung des erhöhten Betriebsdruckes
beherrschte Entlastungsleitung 13 an den Druckregler 11 angeschlossen,
welcher auf den niedrigeren Einspritzdruck gemäß der Niederdruck-Kraftstoffpumpe 4 ausgelegt
ist. Die Entlastungsleitung 13 ist dabei zugleich Rücklauf zum Kraftstofftank 3.
Das Magnetventil 10 kann dabei – wie in 2a gezeigt – hinter
dem Niederruckregler 11 angeordnet sein oder auch gemäß 2b und 2c vor
dem Druckregler 11. Durch Einmündung der Entlastungsleitung 13 in
den drucklosen Rücklauf in
den Kraftstofftank 3 sind Hystereseerscheinungen ausgeschlossen.
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Die
Bypassleitung 17 mit dem Rückschlagventil 16 erlaubt
bei der seriellen Anordnung gemäß 2a und 2c eine
Abschaltung der Hochdruckpumpe 5 im Normalbetrieb mit niedrigerem
Druckniveau in der Druckleitung 8. Im Ausführungsbeispiel nach 2b sind
die Druckregler 11, 12 in parallelen Leitungszweigen
der Druckleitung 8 angeordnet, von denen einer die Entlastungsleitung 13 bildet,
die von dem Magnetventil 10 zur Aufschaltung des erhöhten Betriebsdruckes
absperrbar ist.
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Das
Kraftstoffzuführsystem
nach 2c ist besonderes vorteilhaft für Injektoranordnungen
mit einer mehrere Injektoren 2 speisenden Sammelleitung
(Rail). Dabei bildet der über
dem letzten in der Reihe geschalteten Injektor 2 bis zum
freien Railende 20 hinausgehende Teil der Sammelleitung
die Entlastungsleitung zur Aufschaltung des erhöhten Betriebsdrucks in der
Druckleitung 8. Wird das Magnetventil 10 durch
Strombeaufschlagung geschlossen, so kann die in der seriellen Anordnung
zweier Kraftstoffpumpen 4, 5 nachgeordnete Hochdruckpumpe 5 den Betriebsdruck
in der Druckleitung 8 anheben.
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3a und 3b zeigen
Kraftstoffzuführeinrichtungen 1 zur
Versorgung der Injektoren 2 einer Brennkraftmaschine mit
Kraftstoff, bei der eine elektrische Kraftstoffpumpe 4 zur
Erzeugung des für
den Normalbetrieb vorgesehenen Druckniveaus in der Druckleitung 8 vorgesehen
ist. Zur Anhebung des Druckniveaus ist ein zuschaltbarer Druckspeicher 25 vorgesehen,
welcher über
eine Anschlussleitung 24 und ein Ventil 27 an
die Förderleitung 7 stromauf
der Kraftstoffpumpe 4 angeschlossen ist. Das Ventil 27 zur
Anbindung des Druckspeichers 25 kann – wie gezeigt – mit einem
Rückschlagventil 16 gegen
den drucklosen Kraftstofftank gesichert sein, wobei besonderes vorteilhaft
ein 3/2-Wegeventil
eingesetzt wird, dessen Schaltsymbol rechts neben dem Bezugszeichen 27 dargestellt
ist.
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Wie
in 3 gezeigt ist, kann mit dem Druckspeicher 25 das
Druckniveau im Einlassbereich der Kraftstoffpumpe 4 angehoben
werden und so das Gesamtdruckniveau in der Druckleitung 8 angehoben
werden. Hinter der Kraftstoffpumpe 4 ist ein Druckregler 11 vorgesehen,
welcher im Normalbetrieb das Druckniveau einregelt und überschüssigen Kraftstoff über den
Rücklauf 14 entlüftet. In
dem Rücklauf 14 ist
ein Magnetventil 10 angeordnet, welches bei einer Zuschaltung
des Druckspeichers 25 zur Anhebung des Druckniveaus geschlossen
wird. Zur Speisung des Druckspeichers 25 zweigt eine Speiseleitung 23 stromab
des Druckreglers 11 aus der Druckleitung ab und ist über ein
Mehrwegeventil 28 an den Druckspeicher 25 angeschlossen.
Die Aufladung des Druckspeichers 25 abhängig vom Speicherdruck kann
durch die Pumpenförderung
im Schubbetrieb gewährleistet
werden. Zur Druckregelung in der Betriebsart mit erhöhtem Betriebsdruck ist in
der Anschlussleitung des Druckspeichers 25 eine variable
Drossel 26 vorgesehen.
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Die
Druckzuschaltung durch den Druckspeicher 25 wird von einer
Steuereinheit 21 überwacht, welche über Signalleitungen 33 mit
einem Drucksensor 22 in der Druckleitung 8 und
mit einem Drucksensor 22 am Ausgang des Druckspeichers 25 zur
Erfassung des Innendruckes verbunden ist. Abhängig von den erfassten Daten
steuert die Steuereinheit 21 über Einstellung der variablen
Drossel 26 den Druck in der Druckleitung 8. Die
Steuereinheit 21 für
die Gemischbildung ist über
Steuerleitungen 35 mit den Injektoren 2 verbunden
und passt durch geeignete Variation der Einspritzparameter, insbesondere
der Einspritzzeit, die vorliegenden Istwerte der Druckzustände im Hinblick
auf die optimale Gemischbildung an. Zur Anpassung der Einspritzzeiten
der Injektoren 2 zieht die Steuereinheit 21 abgespeicherte
Daten aus einem Durchflusskennfeld heran. Zur Einstellung des Druckniveaus
in der Druckleitung 8 kann anstelle eines variabel einstellbaren
Drosselorgans 26 eine regelbare Kraftstoffpumpe 4 eingesetzt
werden, welche entsprechend vom Steuergerät 21 ansteuerbar ist.
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3b zeigt
eine alternative Ausgestaltung einer Kraftstoffzuführeinrichtung 1 mit
einem Druckspeicher 25 als zuschaltbare Einrichtung zur
Anhebung des Einspritzdrucks, bei der die Regelung des Druckniveaus
in der Druckleitung 8 durch zwei Druckregler 11, 12 vorgesehen
ist, welche jeweils in parallelen Leitungszweigen der Druckleitung 8 angeordnet
sind. Der Leitungszweig, in den der Druckregler 11 für das niedrigere
Druckniveau angeordnet ist, ist von einem Magnetventil 10 für den Betrieb
mit erhöhtem
Betriebsdruck absperrbar, wodurch der Kraftstoff durch die Bypassleitung 17 und
den darin angeordneten Druckregler 12 für den erhöhten Betriebsdruck den Injektoren 2 zugeführt wird.
Der im Normalbetrieb mit niedrigem Betriebsdruck freigegebene Leitungszweig
ist mit einem Rückschlagventil 16 gesichert.
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Bei
diesen bezüglich
des baulichen Aufwandes besonders günstigen Ausgestaltungen der
Kraftstoffzuführeinrichtung 1 mit
Druckspeichern wird der Druckspeicher 25 derartig ausgelegt,
dass unter Berücksichtigung
der Absteuermenge das erhöhte Druckniveau
in der Startphase der Brennkraftmaschine bereitgestellt wird. Dem
Druckspeicher ist dabei ein Drucksensor 22 oder Druckschalter
zugeordnet, mit dem nötigenfalls
auch ein Start der Brennkraftmaschine mit dem niedrigeren Druckniveau
durchgeführt
werden kann. Im Betrieb der Brennkraftmaschine kann zwischen zwei
Niveaus des Einspritzdruckes umgeschaltete werden, wobei die Programmierung von Übergangsfunktionen
bei der Umschaltung zwischen den Druckniveaus im Steuergerät der Brennkraftmaschine
nicht erforderlich sind.
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4a und 4b zeigen
Kraftstoffzuführeinrichtungen 1 mit
einer Pumpenanordnung seriell aufeinanderfolgender Kraftstoffpumpen 4, 5 und
einer parallel zu dieser Pumpenanordnung vorgesehenen zweiten Druckerzeugungseinheit,
welche eine auf den niedrigeren Einspritzdruck ausgelegte Kraftstoffpumpe 4 umfasst.
Die zweite Druckerzeugungseinheit 29 ist mit einem Druckregler 11 für den niedrigen
Normaldruck der Kraftstoffeinspritzung ausgestattet, dessen abgesteuerter
Kraftstoff über
einen Rücklauf 14 zum
Tank 3 zurückfließt. Die
Pumpenanordnung mit der Niederdruckpumpe 4 und der seriell nachfolgenden
Hochdruckpumpe 5 ist mit einem Druckregler 12 für das höhere Druckniveau
der Hochdruckpumpe 5 ausgestattet. An der Druckleitung 8 ist
stromab des Druckreglers 12 eine Entlastungsleitung 13 angeschlossen,
welche von einem Magnetventil 10 freigebbar ist. Die Entlastungsleitung 13 kann
in den drucklosen Rücklauf 15 zum Kraftstofftank 3 einmünden oder
wie in 4b dargestellt in den zwischen
den Kraftstoffpumpen 4 und 5 liegenden Niederdruckabschnitt 9 der
Druckleitung 8 führen.
Bei dieser Ausgestaltung der Kraftstoffzuführeinrichtung 1 kann
auf ein Druckbegrenzungsventil 18 gemäß 4a verzichtet
werden, wohingegen die Einmündung
der Entlastungsleitung 13 in den drucklosen Rücklauf 15 zu
einer Beschleunigung des Druckabbaus bei der Umschaltung vom Betrieb
mit höherem
Einspritzdruck zum Normalbetrieb führt.
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4b zeigt
eine Kraftstoffzuführeinrichtung mit
parallel zur Pumpenanordnung zweier serieller Kraftstoffpumpen 4, 5 vorgesehener
zweiter Druckerzeugungseinheit 29, bei der die Druckleitung 8 zur Speisung
der Injektoren 2 mit einem separaten Hochdruckrail 30 ausgestattet
sein kann. Dabei ist die Pumpenanordnung zur Erzeugung des zuschaltbaren
Hochdrucks mittels Schnellkupplungen 31 mit den weiteren
Anlagenteilen adaptierbar.
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Bei
den Kraftstoffzuführeinrichtungen 1 nach 5a und 5b ist
für die
zuschaltbare Anhebung des Einspritzdrucks in der Druckleitung 8 eine
regelbare Kraftstoffpumpe 34 vorgesehen. Abhängig von den
Steuersignalen einer nicht dargestellten Steuereinheit fördert die
Kraftstoffpumpe 34 das gewünschte Druckniveau in der durch
Rückschlagventil 16 gesicherten
Druckleitung 8 zu den Injektoren 2. Die Regelgröße für die Regelung
der Kraftstoffpumpe 34 bildet dabei der Einspritzdruck,
welcher durch einen an der Druckleitung 8 angeordneten
Drucksensor 22 ermittelt und der Steuereinheit für die Kraftstoffpumpe 34 zugeführt wird.
Gemäß 5a ist
ein Drucksteuerventil 32 in der Druckleitung 8 vorgesehen,
welches elektronisch geregelt wird und überschüssigen Druck über einen
Rücklauf 14 zum
Kraftstofftank 3 abbaut. 5b zeigt
eine demgegenüber
preisgünstigere Variante
einer Kraftstoffzuführeinrichtung
mit regelbarer Kraftstoffpumpe 34, bei der zum Druckabbau ein
Rücklauf 14 aus
der Druckleitung 8 vorgesehen ist, in dem ein Magnetventil 10 angeordnet
ist. Dabei wird beim Druckabbau zum Umschalten vom Betrieb mit höherem Einspritzdruck
zum Betrieb mit niedrigerem Einspritzdruck das Magnetventil 10 geöffnet und der
erforderliche Einspritzdruck durch die Kraftstoffpumpe 34 eingeregelt.
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Der
erfindungsgemäß zuschaltbare
Hochdruck erlaubt einen Start- und Warmlaufbetrieb der Brennkraftmaschine
mit erhöhtem
Kraftstoffdruck ohne Einschränkung
des Normalbetriebszustandes und eröffnet die Möglichkeit von Mehrfacheinspritzungen
zur Verbesserung der Abgasemission. Durch die Verwendung von Druckspeichern
kann schon bei der ersten Zündung
bei Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine ein idealer Kraftstoffdruck
durch die sofortige Anhebung des Druckniveaus bereitgestellt werden.
Die bedarfsweise Erhöhung
des Einspritzdruckes durch eine zuschaltbare Einrichtung kann auch
in höheren
Lastbereichen der Brennkraftmaschine genutzt werden, um mit erhöhtem Einspritzdruck
dem größeren Bedarf
an Kraftstoff nachzukommen. Die Ausgestaltung der Kraftstoffzuführeinrichtung
mit einer parallel angeordneten zweiten Druckerzeugungseinheit erlaubt
zusätzlich
die Möglichkeit,
die Brennkraftmaschine mit unterschiedlichen Kraftstoffsorten zu
betreiben.