DE2735448A1 - Kraftstoffeinspritzsystem fuer dieselmotoren - Google Patents

Kraftstoffeinspritzsystem fuer dieselmotoren

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DE2735448A1 DE19772735448 DE2735448A DE2735448A1 DE 2735448 A1 DE2735448 A1 DE 2735448A1 DE 19772735448 DE19772735448 DE 19772735448 DE 2735448 A DE2735448 A DE 2735448A DE 2735448 A1 DE2735448 A1 DE 2735448A1
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Description

cUi/zo - 5 -
MASCHINENFABRIK AUOSSURG-Nf/Rt-iSSHO
Aktiengesellschaft
München, den 5. August 1977
Kraftstoffeinspritzsystem für Dieselmotoren
Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem für Dieselmotoren. Der Realisierung eines elektronisch steuerbaren Kraftstoffeinspritzsystems für Dieselmotoren stehen insbesondere bei schnellaufenden LKW-Motoren erhebliche Schwierigkeiten im Wege. Dies liegt daran, daß sich das bisher gebräuchliche System aus Pumpe und Düse für getrennte unabhängige Steuerung von Einspritzmenge und Einspritzzeitpunkt nicht eignet.
Versuche mit anderen Systemen, wie z.B., mit konstantem Kraftstoffdruck und gesteuerten Ventilöffnungszeiten haben gezeigt, daß die für Leerlauf erforderlichen geringen Einspritzmengen nur mit extrem kurzen Einspritzzeiten erreichbar sind, die sich aber mit elektronischen und servohydraulisehen Steuerventilen nicht ausreichend reproduzierbar realisieren lassen.
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Erfindungsgamäß wird dieses Problem dadurch gelöst, 2αέ8 5 A A die Hinspritzmenge nicht mehr von der Öffnungszeit des Einspritzventils sondern von einer volumetrischen Dosierung bestimmt wird.
Nach einer vorteilhafen Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die volumetrische Bemessung der Einspritzmenge mittels eines Dosierspeichers, in welchem die einzuspritzende Kraftstoffmenge druckabhängig der Düse vorgelagert wird. Der Speicher kann nach einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung als Eederdruckspeicher oder auch als h7/dropneumatischer Speicher ausgeführt sein. Die Ladung dieses Speichers erfolgt in den ausreichend langen Pausen zwischen den Einspritzungen, über einen drehzahlsynchron und phasenstarr angetriebenen Verteiler.
Der Kolben des Dosierspeichers wird vorteilhafterweise so ausgeführt, daß er zusätzlich die Funktion eines Absperrventils zur Ausflußbegrenzung übernimmt. Damit wird erreicht, daß die Kraftstoffdruckleitung zwischen Verteiler und Dosierspeicher am Ende des Einspritzvorganges nicht ganz drucklos wird und sich entleert, und daß sich der Einspritzvorgang nach Austritt der vorgelagerten Menge selbsttätig abrupt beendet.
Der wesentliche steuerungstechnische Vorteil des erfindungs^emäßen Kraftstoffeinspritzsystems besteht darin, daß der Hubmagnet nur kurzzeitig zur Einleitung
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2735U8
einer Öffnungsbewegung der Kinspritznadel angesteuert v/erden muß und die Dauer seiner Erregung nicht mehr bestimmend ist für die eingespritzte Menge. Diese Tatsache erlaubt es ohne teure elektrohydraulische Servoventile auszukommen, da für die Realisierung dieser Funktion einfachere Hubmagnete ausreichen.
Zur Erzeugung des Einspritzdruckes wird dem Verteiler erfindungsgemäß eine druckgeregelte Kraftstoffpumpe vorgeschaltet. Diese Pumpe wird vorteilhafterweise als verstellbare Axialkolbenpumpe ausgeführt, deren Druckregler vom Fahrpedal aus gesteuert wird. Der Druckregler paßt die Fördermenge der Pumpe automatisch so dem Bedarf an, daß der durch die Pedalstellung vorgegebene Druck konstant gehalten wird. Diese Art der Druckregelung, bei der nur soviel gefördert wird als nötig ist, reduziert die Antriebsenergie der Kraftstoffpumpe auf das gerade nötige Maß. Um periodische Schwankungen der Fördermengen und Drücke zu dämpfen ist nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ein hydropneumatischer Speicher zwischen Kraftstoffpumpe und Verteiler angeschlossen. Eine Elektronikschaltung sorgt abhängig von Kurbelwinkelimpulsen und Fahrpedalstellung für einen phasenstarren motorsynchronen Verteilerantrieb und für Drehzahl und lastabhängigen Einspritzbeginn, durch entsprechende Steuerung des Nadelventils-Hubmagneten. Anstelle eines Antriebes des Verteilers mittels elektrischem Schrittmotor kann dieser z.B. auch direkt mechanisch vom
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Dieselmotor angetrieben werden, ohne daß dies die elektronische Steuerbarkeit des Einspritzsystems beeinflussen würde. Als besonderer Vorteil des Verteiler systems ist noch anzuführen, daQ es gegenüber anderen Systemen mit konstantem Einspritzdruck eine höhere Betriebssicherheit aufweist, was sich durch die zeitliche Trennung von Förderung und Einspritzung ergibt.
Gemäß einer weiteren vorteilhafen Ausgestaltung der Erfindung sind das Nadelventil und der Dosierspeicher zu einer Einheit zusammengefaßt. Dabei ergibt sich als besonderer Vorteil, daß die einzuspritzende Kraftstoffmenge unmittelbar an der Spitze des Nadelventils vorgelagert werden kann, was eine rasche Beendigung des Einspritzvorganges ohne Nachspritzen sicherstellt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzsystem in sohematIsoher Darstellung und
Fig. 2 ein erfindungsgemäßen Einspritzventil mit integriertem Speicher.
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzsystem für einen vierzylindrigen Dieselmotor, der nicht dargestellt ist.
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weist eins druckgeregelteKraftstoffpumpe 1 auf, die mit einem Druckregler 2 gekoppelt ist, der von einem Fahrpedal 3 aus gesteuert wird. Die Kraftstoffpumpe 1 wird von dem Dieseln motor angetrieben und ist zur Förderung von Kraftstoff aus einem Tank k mit einem Kraftstoffverteiler 5 verbunden, der von einem Schrittmotor β angetrieben wird. Zwischen Verteiler 5 und Kraftstoffpumpe 1 ist ein Dämpfungsspeicher 20 geschaltet. Der Verteiler 5 verteilt im Betrieb die von der Kraftstoffpumpe 1 geförderte Menge in zeitlich definierten Abständen auf 4 Kraftstoffleitungen % von denen jede jeweils einem Zylinder des Dieselmotors zugeordnet ist und von denen nur eine dargestellt ist. Jede Kraftstoffleitung 7 führt zu einem Dosierspeicher 8, der ein Gehäuse 9 aufweist, in dem ein Speicherkolben 10 und eine auf den Speicherkolben 10 in Schließrichtung wirkende Druckfeder 11 untergebracht sind. Der Hubweg des Kolbens 10 wird durch einen mechanisch verstellbaren Anschlag 12 begrenzt. Eine weitere Kraftstoffleitung 13 führt von dem Dosierspeicher 8 zu einem elektromagnetisch betätigten Einspritzventil 14, das dem entsprechenden Zylinder des Dieselmotors zugeordnet ist. Das Einspritzventil 14 hat ein Gehäuse 15* in dem eine axial bewegliohe Düsennadel 16,eine auf die Düsennadel 16 in Schließrichtung wirkende Feder 17 und ein Magnet 18 untergebracht sind, der mit der Düsennadel 16 verbunden ist. Durch Erregen des Magnetes 18 wird die Düsennadel 16 entgegen der Wirkung der Schließfeder 17 angehoben, um die strahlenförmig angeordneten Ausströmöffnungen des Ventils freizugeben, so
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daß Kraftstoff in den Brennraum des entsprechenden Zylinders einströmen kann. Der Hubmagnet 18 und der Schrittmotor 6 werden von einerElektronikeinrichtung 19 gesteuert, in die Parameter trie Temperatur A des Motors, Kurbelwinkelstellung" B und Fahrpedalstellung C eingegeben werden.
In Fig. 2 1st ein erfindungsgemäßes Einspritzventil 25 für das in Fig. 1 dargestellte Kraftstoffeinspritzsystem dargestellt. Mit dem Bezugszeichen 26 ist die Düsennadel des Sinspritzventils 25 bezeichnet. Mit der Bezugsziffer 21 ist der Speicherraura und mit der Bezugsziffer 22 die Speicherfeder bezeichnet. Der Hubmagnet trägt das Bezugszeichen 23, und ein in die Kraftstoffzufuhrleitung eingebauter Filter ist mit dem Bezugszeichen 24 bezeichnet.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    (l Λ Kraftstoffeinspritzsystera für Dieselmotoren mit mindestens einem elektromagnetisch betätigtem Einspritzventil, dadurch gekennzeichnet, daß die Bemessung der Einspritzmenge volumetrisch erfolgt.
    2. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die volumetrische Bemessung abhängig vom Kraftstoffeinspritzdruck erfolgt.
    3. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die volumetrische Bemessung durch extern verstellbare mechanische Anschläge begrenzt wird.
    k. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur voluntetrisehen Bemessung vorgesehen ist, die in der
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    Art eines Speichers ausgeführt ist. 27 35 4
    5. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher möglichst nahe am Nadelventil angeordnet ist.
    6. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher in das Einspritzventil integriert ist und die Düsennadel konzentrisch umschließt.
    7. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche k bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherkolben gleichzeitig als Ventil zur Ausflußbegrenzung dient.
    8. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche h bis 7* dadurch gekennzeichnet, daß die Ladung des Speichers zeitunkritisch in den Pausen zwischen den Einspritzungen erfolgt.
    9. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ladung des Speichers, bzw. der Speicher, ein vom Verbrennungsmotor mechanisch angetriebener Verteiler vorhanden ist.
    10. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladung des Speichers während
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    der Einspritzpausen durch ein in der Fördermenge steuerbares Einspritzpumpenelement herkömmlicher Art erfolgt.
    11. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Verteilers alternativ Über einen elektronisch gesteuerten Schrittmotor phasenstarr und synchron zur Motordrehzahl erfolgt.
    12. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile des Einspritz-Nadelventils so bemessen sind, daß das Ventil durch kurzzeitige Ansteuerung eines Hubmagneten in einen hydraulisch unterstützten Öffnungsvorgang gebracht werden kann, in dem es auch nach Entregung des Hubmagneten bis zur Beendigung des Einspritzvorganges verbleibt, wobei es danach durch Wegfall des hydraulischen Öffnungsdruckes unter Wirksamwerden der Federkraft in die Schließstellung zurückkehrt.
    13. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des erforderlichen Einspritzdruckes eine Kraftstoffpumpe mit regelbarer Fördermenge verwendet wird.
    14. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördermenge von einem Druckregler gesteuert wird, dessen Einstellung mit dem Fahrpedal
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    , ,. . . 2735U8
    gekoppelt ist.
    15. Kraftstoffeinspritssystem nach Anspruch IjJ oder lh, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderpumpe ein Hydraulikspeicher' zur Dämpfung von Förderschwankungen und Druckpulsationen nachgeschaltet ist.
    16. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die elektrische Ansteuerung der Nadelventile und/oder des Verteilerantriebes eine Elektronikeinrichtung vorhanden ist,
    welche eine automatische Verschiebung des Öffnungszeitpunktes des Nadelventils, abhängig von verschiedenen
    Parametern, wie z.B. Motordrehzahl, Fahrpedalstellung
    (Last) und Betriebstemperaturen bewirkt.
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    5.8.1977
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