DE10261414B4 - Fuel injection system - Google Patents
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Abstract
Kraftstoffeinspritzanlage für einen Verbrennungsmotor, umfassend eine Hochdruckpumpe (13), die Kraftstoff von einer vorgeschalteten Kraftstofffördereinrichtung in einen Hochdruck-Vorratsbehälter (14) pumpt, wobei zwischen der Kraftstofffördereinrichtung und der Hochdruckpumpe (13) ein steuerbares Ventil (12) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das steuerbare Ventil (12) ein hysteresebehaftetes Einlassdrosselventil ist und dass ausgangsseitig des Einlassdrosselventils (12) eine Leckageöffnung angeordnet ist, über welche Kraftstoff zur Erhöhung des Durchflussvolumens durch das Einlassdrosselventil (12) zu einer eingangsseitig des Einlassdrosselventils (12) liegenden Stelle der Anlage leitbar ist, so dass die Hysterese des Einlassdrosselventils (12) verringert wird.Fuel injection system for an internal combustion engine, comprising a high-pressure pump (13), the fuel from an upstream Fuel conveyor in a high-pressure reservoir (14), wherein between the fuel delivery device and the high-pressure pump (13) a controllable valve (12) is provided, characterized the controllable valve (12) is a hysteresis intake throttle valve is and that the output side of the intake throttle valve (12) a leakage opening is arranged over which fuel to increase the flow volume through the intake throttle valve (12) to a Input side of the intake throttle valve (12) lying point of Plant is conductive, allowing the hysteresis of the intake throttle valve (12) is reduced.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzanlage für einen Verbrennungsmotor, umfassend eine Hochdruckpumpe, die Kraftstoff von einer vorgeschalteten Kraftstofffördereinrichtung in einen Hochdruck-Vorratsbehälter pumpt, wobei die von der Kraftstofffördereinrichtung der Hochdruckpumpe zugeführte Kraftstoffmenge mittels eines steuerbaren Einlassdrosselventils regelbar ist.The The invention relates to a fuel injection system for a Internal combustion engine, comprising a high-pressure pump, the fuel from an upstream fuel conveyor into a high pressure reservoir, being that of the fuel conveyor fed to the high pressure pump Fuel quantity by means of a controllable intake throttle valve is controllable.
Derartige Vorrichtungen finden vielfach Anwendung bei modernen Motoren von Kraftfahrzeugen, insbesondere bei sog. Common-Rail-Diesel- oder Benzin-Direkteinspritzmotoren. Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau, 20. Aufl., Berlin [u.a]: Springer, 2001, S. P71 offenbart den klassischen Aufbau solcher Einspritzanlagen. Der Kraftstoff wird über eine Niederdruck-Kraftstofffördervorrichtung an eine Hochdruckpumpe gefördert, die ihn in einen Hochdruck-Vorratsbehälter (Rail) pumpt. Das Rail ist mit Injektoren verbunden, über die der Kraftstoff in die Brennkammern des Motors eingespritzt wird. Bei den Injektoren kann es sich beispielsweise um elektrisch ansteuerbare Einspritzventile handeln, die von einer Steuerungsvorrichtung in Bezug auf Öffnungszeitpunkt, -dauer und Einspritzmenge angesteuert werden.such Devices are widely used in modern engines Motor vehicles, especially in so-called. Common rail diesel or Gasoline direct injection engines. Dubbel, Paperback for Mechanical Engineering, 20th ed., Berlin [ua]: Springer, 2001, p. P71 discloses the classical Construction of such injection systems. The fuel is over one Low-pressure fuel delivery device promoted to a high pressure pump, which pumps it into a high-pressure reservoir (rail). The rail is connected with injectors, over the fuel is injected into the combustion chambers of the engine. The injectors may be, for example, electrically controllable Injectors act by a control device in Relation to opening time, Duration and injection quantity are controlled.
Als Schnittstelle zwischen der Niederdruck-Fördervorrichtung und der Hochdruckpumpe ist in der Regel ein als Magnetventil oder andere elektrisch ansteuerbare Vorrichtung ausgeführtes Einlassdrosselventil vorgesehen, mit dem die Fördermenge der Hochdruckpumpe in Abhängigkeit von dem aktuellen Kraftstoffbedarf reguliert werden kann. Ziel dieser Maßnahme ist es, in dem Rail stets einen angemessenen Druck vorliegen zu haben und andererseits unnötige Pumpleistung der Hochdruckpumpe zu vermeiden.When Interface between the low pressure conveyor and the high pressure pump is usually as a solenoid valve or other electrically controllable Device executed inlet throttle valve provided with which the flow rate the high pressure pump in dependence can be regulated by the current fuel demand. Goal of this measure is to always have adequate pressure in the rail and unnecessary To avoid pumping power of the high pressure pump.
Allerdings zeigen die üblicherweise verwendeten Einlassdrosselventile bei geringen Durchflussmengen eine erhebliche Hysterese. Das bedeutet, der Volumenstrom durch sie hindurch ist nicht nur abhängig von dem die Ventilspule durchfließenden Strom, sondern auch von der Ansteuerungs-Vorgeschichte. So ist bei gegebenem Spulenstrom die Durchflussmenge z. B. größer, wenn der Strom gerade von einem höheren auf ein niedrigeres Niveau absinkt (also etwa bei Reduktion des Schubes des Motors), als wenn der Strom gerade von einem niedrigeren auf ein höheres Niveau ansteigt (also etwa bei der Beschleunigung des Fahrzeugs). Diese Hysterese muss durch aufwendige Anpassung des Steuerprogramms ausgeglichen werden, was zusätzliche Kosten verursacht und aufgrund der zunehmenden Komplexität des Gesamtsystems zu erhöhter Fehleranfälligkeit führt.Indeed usually show that used intake throttle valves at low flow rates a significant hysteresis. This means the volume flow through she is not only dependent on it from the flow through the valve spool, but also from the drive history. This is the case for a given coil current the flow rate z. B. larger, if the current is just a higher one falls to a lower level (that is, for example, when the Thrust of the engine), as if the current is just from a lower one to a higher one Level rises (ie when accelerating the vehicle). This hysteresis has to be done by costly customization of the control program be compensated, resulting in additional costs caused and due to the increasing complexity of the overall system too high error rate leads.
Aus
der
In
der
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffeinspritzanlage zur Verfügung zu stellen, durch die die genannten Probleme des Standes der Technik überwunden werden, wobei insbesondere der Einfluss des Hystereseverhaltens des Einlassdrosselventils reduziert werden soll.It The object of the present invention is a fuel injection system to disposal to overcome the problems of the prior art overcome in particular the influence of the hysteresis behavior of the intake throttle valve to be reduced.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.These The object is achieved with the features of claim 1.
Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.advantageous embodiments The present invention is defined in the dependent claims.
Die Erfindung baut auf der gattungsgemäßen Vorrichtung dadurch auf, dass das steuerbare Ventil ein hysteresebehaftetes Einlassdrosselventil ist und dass ausgangsseitig des Einlassdrosselventils eine Leckageöffnung angeordnet ist, über welche Kraftstoff zur Erhöhung des Durchflussvolumens durch das Einlassdrosselventil zu einer eingangsseitig des Einlassdrosselventils liegenden Stelle der Anlage leitbar ist, so dass die Hysterese des Einlassdrosselventils verringert wird.The invention is based on the gattungsgemä Device in that the controllable valve is a hysteresis intake throttle valve and that a leakage opening is arranged on the output side of the intake throttle over which fuel to increase the flow volume through the intake throttle valve to an input side of the intake throttle valve location of the plant is conductive, so that the hysteresis of Inlet throttle valve is reduced.
Dieser Maßnahme liegt die Idee zugrunde, den Volumenstrom durch das Einlassdrosselventil stets oberhalb desjenigen Bereichs zu halten, in dem die Hysterese des Ventils eine wesentliche Rolle spielt. Dieser vermehrte Durchfluss darf jedoch nicht zu einer übermäßigen Befüllung des Kraftstoffrails und damit zu einem übermäßigen Druck darin führen. Daher ist erfindungsgemäß vorgesehen, einen hydraulischen Kurzschlusskreislauf für einen Teil des geförderten Kraftstoffs zu schaffen, so dass zwar die Durchflussmenge durch das Einlassdrosselventil erhöht wird, in dem Kraftstoffrail jedoch nach wie vor die für eine optimale Ansteuerung des Motors erforderlichen Mengen- und Druckverhältnisse herrschen. Der niedrigste Arbeitdruck ist dabei maßgeblich durch die Kennlinien der jeweils einzusetzenden Einspritzventile bestimmt. Er ist dabei so vorgegeben, dass eine maximal einzuspritzende Kraftstoffmasse durch das Ventil innerhalb einer vorgegebenen maximalen Zeitdauer eingespritzt werden kann, die durch die jeweilige Zylindersegmentzeitdauer vorgegeben ist.This measure The idea is based on the flow rate through the intake throttle valve always above the range where the hysteresis of the Valve plays an essential role. This increased flow However, it must not lead to excessive filling of the Fuel trails and thus lead to excessive pressure in it. Therefore is provided according to the invention, a hydraulic short circuit for part of the pumped Fuel to create, so while the flow rate through the inlet throttle valve increases However, in the fuel rail is still the optimal for Control of the engine required volume and pressure conditions to rule. The lowest working pressure is decisive here by determines the characteristics of each injectors to be used. He is so predetermined that a maximum fuel mass to be injected by the valve is injected within a predetermined maximum period of time which is predetermined by the respective cylinder segment duration.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Leckageöffnung mittels eines Leckageventils geöffnet bzw. geschlossen werden kann. Hierdurch bietet sich nämlich die Möglichkeit, die Leckage in Abhängigkeit von der aktuellen Bedarfssituation zu steuern. Insbesondere wäre eine Steuerung günstig, die in Fällen geringen Kraftstoffbedarfs das Leckageventil öffnet, um den geringen Durchfluss durch das Einlassdrosselventil zu erhöhen, jedoch in Fällen hohen Kraftstoffbedarfs das Leckageventil schließt, um die Förderleistung der Anlage möglichst effizient und ohne Leckageverluste nutzen zu können.there it is particularly advantageous if the leakage opening by means of a leakage valve open or can be closed. This offers namely the Possibility, the leakage in dependence from the current need situation. In particular, one would Control cheap, in cases low fuel demand the leakage valve opens to the low flow through the intake throttle valve, but in cases of high fuel demand the leakage valve closes, about the delivery rate the plant as possible to use efficiently and without leakage losses.
Insbesondere zur Erreichung dieses Ziels kann es günstig sein, wenn die Leckageöffnung hochdruckseitig der Hochdruckpumpe angeordnet ist. Damit wird zwar auch die Hochdruckpumpe von einer größeren Kraftstoffmenge durchsetzt, was zusätzliche Pumpleistung erfordert. Es überwiegt jedoch der Vorteil, dass die Leckagemenge durch diese Maßnahme von den aktuellen Druckverhältnissen in dem Rail abhängig gemacht werden kann. Insbesondere bei Verwendung eines Leckageventils kann dessen Ansteuerung so ohne einen besonderen, getrennt von dem Leckageventil angeordneten Drucksensor und entsprechenden Regelkreis erfolgen.Especially To achieve this goal it may be beneficial if the leakage opening high pressure side the high-pressure pump is arranged. Although this is also the high-pressure pump from a larger amount of fuel interspersed, what additional Pumping power required. It predominates However, the advantage that the amount of leakage by this measure of the current pressure conditions in depending on the rail can be made. Especially when using a leakage valve can its control so without a special, separated from the Leakage valve arranged pressure sensor and corresponding control circuit respectively.
Zur Steigerung der Fördereffizienz kann bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass die durch die Leckageöffnung abgeleitete Kraftstoffmenge an einer hydraulisch zwischen der Kraftstoffförderanlage und dem Einlassdrosselventil gelegenen Stelle der Anlage wieder zugeführt wird. Damit wird der Durchfluss durch das Einlassdrosselventil zwar in der gewünschten Weise gesteigert, die Förderleistung der Niederdruck-Fördervorrichtung muss jedoch nicht entsprechend erhöht werden. Dies führt zu Einsparungen beim Energieverbrauch sowie bei der Auslegung der Komponenten.to Increase in production efficiency can in a particularly advantageous embodiment of the invention be provided that the amount of fuel derived through the leakage opening at a hydraulic between the fuel delivery system and the intake throttle valve location of the plant is fed back. This is the flow through Although the intake throttle valve increased in the desired manner, the output the low pressure conveyor however, it does not have to be increased accordingly. This leads to savings in energy consumption and in the design of components.
Wie bereits angedeutet, kann bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Leckageventil in Abhängigkeit von dem in dem Vorratsbehälter herrschenden Druck betätigbar ist. Der Druck in dem Rail ist nämlich diejenige Größe, die zur Erzielung der bestmöglichen Motorleistung zu optimieren ist. Auch ist der Druck in dem Rail in vielen Fällen ein Maß für die aktuell benötigte Kraftstoffmenge. Liegt etwa in dem Rail ein zu geringer Druck an, ist dies ein Anzeichen dafür, dass die Fördermenge in das Rail gesteigert werden muss. In diesen Fällen ist es günstig, wenn die Leckageöffnung verschlossen wird, um die Förderleistung der Anlage möglichst effizient zu nutzen und einen schnellen Druckanstieg zu erreichen. Ist der Solldruck dagegen erreicht, kann die Hysteresevermeidung Vorrang haben, so dass das Leckageventil geöffnet und der Durchfluss durch das Einlassdrosselventil über den hysteresebehafteten Bereich gesteigert werden kann.As already indicated, can in an advantageous embodiment of the Invention be provided that the leakage valve in dependence from that in the reservoir prevailing pressure actuated is. Namely, the pressure in the rail is the size, the to achieve the best possible Engine performance is to optimize. Also, the pressure in the rail in many cases a measure of the current needed Fuel quantity. Is there too little pressure in the rail, for example? is this an indication that the flow rate must be increased in the rail. In these cases it is favorable if the leakage opening is closed to the flow rate the plant as possible to use efficiently and to achieve a rapid increase in pressure. If the target pressure is reached, the hysteresis can be avoided Take precedence so that the leakage valve is open and the flow through the intake throttle valve over can be increased hysteresebehafteten area.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn ein Auslösedruck definiert ist, unterhalb dessen das Leckageventil geschlossen und oberhalb dessen es geöffnet ist. Dieser stimmt vorzugsweise mit dem im Leerlauf des Motors im Vorratsbehälter herrschenden Druck überein oder liegt geringfügig darunter. Damit kann ein Startvorgang, vor dem der Druck in dem Rail unterhalb des Solldrucks liegt, effizient gestaltet werden. Im Leerlauf oder bei geringen Drehzahlen des Motors dagegen, der Kraftstoffbedarf des Motors besonders niedrig ist, muss der erfindungsgemäße hydraulische Kurzschluss gewährleistet sein.Especially it is advantageous if a trigger pressure is defined below of which the leakage valve is closed and above which it is open. This is preferably true with the idling of the engine in the reservoir Pressure match or is slightly underneath. This can be a boot process before the pressure in the Rail is below the target pressure, efficiently designed. At idle or at low engine speeds, on the other hand, the Fuel consumption of the engine is particularly low, the inventive hydraulic Short circuit guaranteed be.
Besonders einfach und kostengünstig lässt sich diese Funktionalität dadurch erreichen, dass das Leckageventil ein selbsttätig arbeitendes, mechanisches Überdruckventil ist. Dieses kann durch die Auslegung seiner Komponenten, so eingestellt werden, dass das oben beschriebene oder ein anderes gewünschtes Verhalten gewährleistet ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, stattdessen ein elektrisch ansteuerbares Ventil zu verwenden.Especially easy and inexpensive let yourself this functionality achieve that the leakage valve is an automatically working, mechanical pressure relief valve is. This can be adjusted by the design of its components be that described above or another desired one Behavior guaranteed is. Of course it is also possible instead to use an electrically controllable valve.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitende Zeichnung anhand einer bevorzugten Ausführungsform beispielhaft erläutert.The Invention will now be described with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment exemplified.
Es zeigt: Fig.: ein hydraulisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Einspritzanlage.It 1 shows a hydraulic block diagram of an injection system according to the invention.
Die
Figur stellt ein. hydraulisches Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzanlage
Die
Hochdruckpumpe
Bei
bekannten Einspritzanlagen ist ein als Block
Das
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung vorgesehene Leckageventil
Das
erfindungsgemäße Leckageventil
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