DE3007637A1

DE3007637A1 - Kraftstoffeinspritzanlage fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3007637A1
Application number: DE19803007637
Authority: DE
Inventors: Christoph Dipl.-Ing. 7050 Waiblingen Burckhardt
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1980-02-29
Filing date: 1980-02-29
Publication date: 1981-09-10
Also published as: FR2477227B1; FR2477227A1; GB2072261A; IT8147870A0; IT1142325B; GB2072261B

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 12 όθΐ/4

Stuttgart-Untertürkheim 27 «Febr. 1.980

Kraftstoffeinspritzanlage
für Brennkraftmaschinen

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzanlage der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art. Bei derartigen Kraftstoffeinspritzanlagen, die allgemein bekannt sind, erfolgt die Kraftstoffeinspritzung durch die Einspritzdüse kontinuierlich, wobei die Einspritzphase durch den Druckanstieg in der Kraftstoffzuleitung bestimmt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffes in der Brennkraftmaschine dadurch zu verbessern, daß die Kraftstoffeinspritzung während einer Einspritzphase diskontinuierlich erfolgt.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Kraftstoffeinspritzanlage bewirkt der intermittierende Durchfluß des Kraftstoffe; durch den Logistor eine diskontinuierliche Einspritzung des

130037/0283

- 5 - Daim 12 6Oi/4

Kraftstoffes in den Brennraum der Brennkraftmaschine. Die dadurch erreichten Teileinspritzungen ergeben eine sehr feine Verteilung des eingespritzten Kraftstoffes, was eine weiche und eindeutig zu definierende Verbrennung gewährleistet.

Die im Anspruch 2 angegebenen Merkmale ermöglichen eine Veränderung der einzelnen Teileinspritzmengen während einer Einspritzphase und damit die Anpassung des zeitlichen Verlaufs der Einspritzmenge an die Erforüernisse einer optimalen Verbrennung. Beispielsweise lassen sich damit mit einfachen Mitteln zeitlich getrennte Vor- und Haupteinspritzungen mit genau festgelegten Einspritzmengen erreichen.

Eine vorteilhafte und einfache Form der Druckaufprägung stellen die in Anspruch 3 angegebenen Merlanale dar. Dem das Steuerelement schaltenden Steuerorgan können die Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine wie Last und Drehzahl oder Luftdruck und -temperatur auf einfache Weise elektrisch zugeführt werden.

Die durch die Merkmale der Ansprüche 5 bis 10 gekennzeichneten Ausbildungen der Kraftstoffeinspritsanlage haben eine mechanisch-hydraulische Form der Druckaufprägung, deren Veränderung kontinuierlich erfolgen kann, so daß der Vorteil entsteht, daß der Logistor mit seiner sehr hohen möglichen Schwingungsfrequenz das einzige Schwingungssystem in der Einspritzanlage ist. Weitere Vorteile der einzelnen Ausbildungen der Einspritzanlage sind in der Zeichnungsbeschreibung angegeben.

130037/0283

- 6 - Daim 12 όθΐ/4

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 eine Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffeinspritzanlage mit elektro-hydraulischer Druckaufprägung in schematischer Darstellung,

Fig. 2 einen Teil der Einspritzanlage der Fig. 1 in größerem Maßs tab und die

Fig. 3 und 4 Teile von Einspritzanlagen mit mechanischhydraulischer Druckaufprägung.

Mit 1 ist die Brennkraftmaschine bezeichnet. Ihr wird von einem Tank 2 über eine Einspritzpumpe 3 > einen Speicher h und Einspritzdüsen 5 Kraftstoff zugeführt. In die Einspritzdüsen 5 ist, wie in Fig. 2 näher dargestellt, jeweils ein Logistor integriert, der jedoch auch räumlich getrennt von der zugehörigen Einspritzdüse angeordnet sein kann. Die einzelnen Logistoren und damit der Einspritzverlauf werden von einem Elektronikteil gesteuert, das auch ein VCO-Teil (Voltage Controlled Oscillator) zur Erzeugung eines elektrischen Rechtecksignals enthalten kann, dessen Frequenz von der elektrischen Eingangssteuerung abhängig ist. D^e Eingangsgrößen für das Elektronikteil 6 sind insbesondere die über einen Sensor 7 abgenommene Drehzahl der Brennkraftmaschine 1, die Stellung des Fahrpedals 8, der Luftdruck (Sensor 9) > die Lufttemperatur (Sensor 1O) oder eine vorgewählte Geschwindigkeit (Hebel 11).

Die in Fig. 2 dargestellte Einspritzdüse 5 mit integriertem Logistor enthält ein nach außen öffnendes Einspritz-

130037/0283

- 7 - Daim 12 βθΛ/k

ventil 12, das in seiner grundsätzlichen Arbeitsweise allgemein bekannt ist. Wenn in dem dem Einspritzventil 12 vorgelagertem Düsenraum 13 der Druck ein angegebenes Maß überschreitet, öffnet das Einspritzventil 12 und es wird Kraftstoff in den nicht näher dargestellten Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Der Düsenraum 13 ist gleichzeitig der durch die Logistorkugel 14 verschließbare Ausgang des Logistors.

In den Eingang 15 des Logistors mündet eine Kraftstoffleitung 16 vom Speicher k (Fig. 1). Der Eingang 15 ist über einen mit einer Drossel 17 versehenen Bypass 18 mit einem Steuereingang 19 des Logistors verbunden. An den Steuer eingang 19 ist eine Rücklaufleitung 20 angeschlossen, die durch ein kugelförmiges Steuerelement 21 verschließbar ist. Dieses wird von einem elektromagnetischen Steuerorgan 22 geschaltet. Das Steuerorgan 22 enthält einen Elektromagneten 23, dem über die elektrischen Leitungen 2k die im Elektronikteil 6 erzeugten elektrischen Rechtecksignale zugeführt werden.

Bei Betrieb der Brennkraftmaschine 1 wird der Einspritzdüse 5 unter gleichbleibendem Druck Kraftstoff über die Kraftstoffzuleitung 16 zugeführt. Bei geschlossenem Steuerelement 21 verschließt die Logistorkugel 14 den Düsenraum 13» es wird kein Kraftstoff eingespritzt. Wird das Steuerorgan 22 durch ein elektrisches Rechtecksignal erregt, so zieht der Elektromagnet 23 einen Steuerschieber 24a an, das Steuerelement 21 gibt die Verbindung zwischen der Rücklaufleitung 20 und dem Steuereingang 19 frei und in diesem fällt der Druck so weit, daß der im Eingang I5 herrschende Druck die Logis^orkugel 14 anheben kann. Es fließt nun

130037/0283

- 8 - Daim 12 6Oi/4

Kraftstoff vom Eingang 15 in den Düsenraum 13» das Einspritzventil 12 öffnet und es wird Kraftstoff eingespritzt, Erhält das Steuerorgan von dem Elektronikteil 6 ein elektrisches Nullsignal,schließt das Steuerelement 21, im Steuereingang 19 baut sich über den Bypass 18 der in der Kraftstoffzuleitung 16 herrschende Druck auf und die Logistorkugel 14 schließt den Düsenraum 13· Die Einspritzung wird unterbrochen. Die Läsige der einzelnen Teileinspritzungen und damit die Teileinspritzmengen sind somit von außen genau steuerbar und lassen sich in optimaler Weise an die Erfordernisse einer guten Verbrennung anpassen.

Bei Ost in der Fig. 3 dargestellten Einspritzanlage wird dem Eingang 15 eines Logistors 25 über eine Kraftstoffzuleitung 16 Kraftstoff zugeführt. In der Kraftstoffzuleitung ¹6 sind kurz vor dem Logistor 25 eine Drossel 26 und ein zum Logistor 25 hin öffnendes Rückschlagventil 27 angeordnet. Die Kraftstoffzuleitung 16 ist weiterhin vor der Drossel 26 und dem Rückschlagventil 27 über einen Bypass 13 mit dem Steuereingang 19 des Logistors 25 verbunden. Der Ausgang 28 führt,, ähnlich wie in Fig. 2 dargestellt, zum hier nicht dargestellten Einspritzventil.

Der Eingang I5 ist über eine Leitung 29 mit einem Speicher 30 verbunden, der durch einen von einer Feder 31 belasteten Kolben 3² abgeschlossen ist. Der Kolben 32 ist durch den Nocken 33 einer mit der halben Umdrehungszahl der Brennliraftmaschine sich drehenden Nockenwelle im Speicher 30 bewegbar und bestimmt in Abhängigkeit von der Stellung des Nockens 33 das Volumen des Speichers 30·^

In der Ausgangslage bei durch die Logistorkugel Ik geschlossenem Ausgang 28 des Logistors 25 herrscht im Ein-

130037/0283

- 9 - Daim 12 6Oi/4

gang 15, im Steuereingang 19 und im Speicher 30 der gleiche Druck wie in der Kraftstoffzuleitung 16. Wird nun der Kolben 32 durch die Nockenerhebung 34 in den Speicher 30 hineingeschoben, wird Kraftstoff aus diesem in den Eingang 15 gedrückt, der dadurch Üer entstehende Druckanstieg hebt die Logistorkugel 14 an und es fließt Kraftstoff über den Ausgang 28 zum Einspritzventil. Dadurch sinkt bei gleichbleibendem Druck im Steuereingang 19 der Druck im Eingang 15 und die Logistorkugel 14 schließt wieder den Ausgang 28 und die Kraftstoffeinspritzung ist unterbrochen. Dieses Spiel wiederholt sich mehrmals, solange der Kolben 32 durch die ansteigende Planke der Nockenerhebung 34 in den Speicher 30 gedrückt wird. Anschliessend wird vom Kolben 32 Kraftstoff über das Rückschlagventil 26 und die Drossel 27 in den Speicher 30 gesaugt, bis die Ausgangslage wieder erreicht ist.

Die Anzahl der Teileinspritzungen pro Einspritzphase und die einzelnen Teileinspritzmengen lassen sich genau durch die Abstimmung zwischen dem Kolben 32 und dem Logistor 25 sowie insbesondere den Verlauf der vorlaufenden Flanke der Nockenerhebung 34 festlegen. Der Einfluß der Last und anderen Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine läßt sich durch ein in die Leitung 29 eingebautes Regelelement 35 berücksichtigen, das den Überdruck im Eingang 15 entsprechend diesen Betriebsgrößen verändert. Es ist Aber auch möglich, den Nocken 33 als Raumnocken auszubilden, so daß in Abhängigkeit von den Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine verschieden ausgebildete vorlaufende Flanken der Nockenerhebung 34 am Kolben 3² angreifen.

Bei den in der Fig. 4 dargestellten Einspritzanlage ist die Kraftstoffzuleitung 16 mit dem Eingang 36 eines Vorlogi-

- 10 -

130037/0283

- 10 - Daim 12 601/4

stors37 und. über diesen mit dem Eingang: 15 eines Logistors 25 verbunden, dessen Ausgang 28 zum Einspritzventil führt. Der Ausgang 38 und der Steuereingang 39 des Vorlogistors 37 sowie der Steuereingang 19 des Logistors 25 sind untereinander und mit einem Speicher 30 verbunden, der entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 durch einen federbelasteten Kolben 3~ abgeschlossen ist. Der Kolben 32 ist durch einen Nocken 33 mit einer Nockenvertiefung 40 einer sich mit halber Drehzahl der Brennkraftmaschine drehenden Nockenwelle im Speicher 30 bewegbar.

In der Ausgangslage herrschen in den beiden Logistoren 25 und 37 sowie im Speicher 30 der gleiche Druck wie in der Kraftstoffzuleitung 16. Erreicht die vorlaufende Flanke der Kolbenvertiefung 40 den Kolbenangriffspunkt 41 am Nocken 331 wird der Kolben 32 durch die Feder 31 bewegt und das Volumen des Speichers 30 vergrößert sich. Dadurch wird Kraftstoff in den Speicher 30 gesaugt, der Druck im Steuereingang 19 des Logistors 25 verringert sich, die Logistorkugel 14 gibt den Ausgang 28 frei und es wird Kraftstoff eingespritzt. Gleichzeitig verringert sich auch der Druck im Steuereingang 39 des Vorlogistors 37» so daß dessen Logistorkugel 42 den Ausgang 38 freigibt und Kraftstoff von der Kraftstoffzuleitung 16 in den Speicher 30 und zu beiden Steuereingängen 19 und 39 fließt. Die beiden Logistorkugeln 14 und 42 schließen dann wieder die Ausgänge 28 und 38. Dieses Spiel wiederholt sich mehrmals, solange der Kolbenangriffspunkt 41 an der vorlaufenden Flanke der Kolbenvertiefung 40 anliegt, wobei die Anzahl und Längen der einzelnen Teileinspritzungen von der Form der vorlaufenden Flanke der Nockenvertiefung 40 sowie der Ab-

- 11 -

130037/0283

- 11 - Daim 12 6Oi/4

Stimmung zwischen den beiden Logistoren 25 und 37 und. dem Kolben 32 bestimmt sind.

Es ist weiterhin ein dritter Logistor 43 vorgesehen, dessen Eingang 44 mit dem Speicher 3° und dessen Ausgang 45 mit einer Kraftstoffrücklaufleitung 46 verbunden sind. Über diesen Logistor 43 läßt sich Kraftstoff aus dem Speicher abführen, wenn der Kolben 32 in den Speicher 30 hineingedrückt wird, solange der Kolbenangriffspunkt 41 an der nachlaufenden Flanke der Nockenvertiefuiig 40 entlanggleitet.

Ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel nach der Pig. 3 läßt sich der Einfluß der Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine durch ein Regelelement 35 in der Leitung 47 zum Speicher 30 oder durch die Ausbildung- des Nockens 33 als Raumnocken berücksichtigen.

130037/0283

Claims

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 12 6Oi/4

Stuttgart-Untertürkheim 27·Febr. 1980

Ansprüche

Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen mit einer Kraftstoffzuleitung, von der während der Einspritzphase Kraftstoff einer Einspritzdüse zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzuleitung den Eingang (15) eines Logistors (25) bildet und da£ von außen aufgeprägte Druckänderungen im Eingang (15; oder einem Steuereingang (19) des Logistors (25) einfen intermittierenden Durchfluß des Kraftstoffes durch den Logistor (25) durch dessen mehrmaliges Öffnen und Schließen während einer Einspritzphase erzeugen.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Öffnungszeiten des Logistors (25) durch Druckänderungen unterschiedlicher Höhe und/ oder Länge während einer Einspritzphase unterschiedliche Längen aufweisen.

130037/0283

- 2 - Daim 12 6Oi/4

· Anlage nach. Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Steuereingang (19) mit einer durch ein Steuerelement {21) verschließbaren Rücklaufleitung (20) verbunden ist und daß das Steuerelement (21) die Verbindung zwischen dem Steuersingang (19) und der Rücklaufleitung (20) mehrmals vährend einer Einspritzphase öffnet.

4. Anlage nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß ein von den Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine (1) abhängiges elektromagnetisches Steuerorgan (22) das Steuerelement (21) schaltet.

5· Anlage -nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen mit dem Eingang (15) des Logistors (25) verbundenen Speicher (3O), in dem während der Einspritzphase ein über dem Druck in der Kraftstoff-2mleitung (16) liegender sich zeitlich ändernder Druck erzeugbar ist.

6. Anlage nach Anspruch 5 > gekennzeichnet durch eine Drossel (27) und ein zum Logistor (25) hin sich öffnendes Rückschlagventil (26) in der Kraftstoffzuleitung (16) zwischen den Anschlußstellen des Speichers (30) und des Steuereingangs(19)·

7· Anlage nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen zweiten Logistor (37)» der in Offenstellung mit dem Eingang (19) des ersten Logistors (25) in Verbindung steht und dessen Ausgang (38) und Steuereingang (39) mit einem Speicher (30) verbunden

- 3 130037/0283

- 3 - Daim 12 6Oi/h

sind, in dem während der Einspritzphase ein unterhalb . des Rruckes in der Kraftstoffzuleitung (16) liegender sich zeitlich ändernder Druck erzeugbar ist.

8. Anlage nach den Ansprüchen 5 bis 7> gekennz e i. c. h η e t durch einen das Volumen des Speichers (30 ) veränderbaren Kolben (32), der durch, einen Nocken (33) angetrieben ist.

9· Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Nocken (33) ein Raumnocken ist, der in Abhängigkeit von der Last der Brennkraftmaschine (i) verstellbar ist.

10. Anlage nach den Ansprüchen 5 bis 8, gekennzeichnet durch ein Regelelement (35) in der Verbindung (Leitung 29) zwischen dem Speicher (30) und dem Logistor (25), das die Höhe des aufgeprägten Druckes in Abhängigkeit von der Last der Brennkraftmaschine (1) ändert.

130037/0283