DE3429129C2 - Dosiervorrichtung zur Zumessung von Flüssigkeitsmengen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Dosiervorrichtung zur Zumessung von Flüssigkeitsmengen, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Eine bekannte Dosiervorrichtung für eine Kraftstoff­ einspritzpumpe ist als 2/2-Wege-Magnetventil ausge­ bildet (DE-OS 33 18 236). Die Mengenzumessung des dem Pumpenarbeitsraum der Kraftstoffeinspritzpumpe zuge­ führten Kraftstoffs erfolgt während des Saug- oder Füllhubs des Pumpenkolbens durch die steuerbare Öff­ nungszeit des Magnetventils bei konstanter Druckdiffe­ renz am Dosierquerschnitt. Die zugemessene Kraftstoff­ menge wird einer Kraftstoffzulaufleitung entnommen, die von einem kraftstoffgefüllten Saugraum der Kraftstoff­ einspritzpumpe zu dem Magnetventil führt und in welcher mittels eines Drucksteuerventils ein konstanter Flüssig­ keitsdruck aufrecht erhalten wird. Vor Beginn der Zumessung ist die Flüssigkeitssäule in der Kraft­ stoffzulaufleitung vor dem Wegeventil in Ruhe, wo­ bei der relative Druck z. B. 1 bar beträgt. Mit Be­ ginn der Kraftstoffzumessung, also mit Öffnen des Wegeventils, sinkt bedingt durch die Trägheit der Flüssigkeitssäule der Druck am Dosierquerschnitt momentan ab. Dadurch ist die angestrebte Proportio­ nalität zwischen der Zumeßzeit und und der zugemes­ senen Kraftstoffmenge nicht mehr gewahrt, so daß es zu Fehlern in der zugemessenen Einspritzmenge kommt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dosiervorrichtung der gattungsgemäßen Art so weiter zu bilden, daß die Zumessung von Flüssigkeiten noch genauer dosiert werben kann. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung hat dabei den Vorteil, Flüssigkeitsmengen selbst in kurzen Zumeßzeiten hochgenau zu dosieren. Durch den erfindungsgemäßen Abfluß, der auch außerhalb der Zu­ meßzeit einen ständigen Flüssigkeitsstrom in der Flüssigkeitszulaufleitung zu der Dosiervorrichtung aufrecht erhält, wird der Druck vor der Dosiervor­ richtung derart stabilisiert, daß die Druckdifferenz am Dosierquerschnitt sich während des Dosiervorgangs nicht ändert. Dabei wird durch die Bemessung des Ab­ flusses außerhalb der Zumeßphase in der Flüssig­ keitszulaufleitung ein Mengenstrom erzeugt, der gleich dem während der Zumeßphase fließenden Mengenstrom ist. Mit Beginn der Zumeßphase wird dieser Mengenstrom dann nur noch zum Zumeßauslaß der Dosiervorrichtung umge­ lenkt und nicht mehr in seiner Größe verändert. Damit sind jegliche Druckveränderungen am Dosierquerschnitt während der Zumeßphase zuverlässig ausgeschaltet und die Zumeßmenge streng proportional der Öffnungszeit der Dosiervorrichtung.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich aus Anspruch 2, insbesondere in Verbindung mit den Ansprüchen 3 und 4. Durch diese Maßnahmen läßt sich die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung technisch ein­ fach realisieren.

Die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung ist mit Vorteil überall dort einzusetzen, wo zwangsläufig nur sehr kur­ ze Zumeßzeiten zur Verfügung stehen und es auf eine hochgenaue Zumessung der Flüssigkeitsmenge ankommt, wie dies bei Kraftstoffeinspritzpumpen für Brenn­ kraftmaschinen gefordert wird.

Bei einem solchen Einsatz der erfindungsgemäßen Dosier­ vorrichtung wird gemäß der Ausführungsform der Erfin­ dung nach Anspruch 5 zweckmäßigerweise der Abfluß mit dem Entlastungsausgang eines an die Kraftstoffzulauf­ leitung zur Dosiervorrichtung angeschlossenen Druck­ steuerventils verbunden. Da dieser mit dem Kraftstoff­ vorratsbehälter verbunden ist, wird die über den Ab­ fluß abströmende Kraftstoffmenge dem Vorratsbehälter wieder zur Förderung in die Kraftstoffzulaufleitung zugeführt.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt da­ bei eine schematische Darstellung eines Kraftstoffein­ spritzsystems einer Brennkraftmaschine mit einer Kraft­ stoffeinspritzpumpe und einer Dosiervorrichtung zur Zu­ messung der Kraftstoffmenge zu der Kraftstoffeinspritz­ pumpe.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Bei der in der Zeichnung schematisch dargestellten Kraftstoffeinspritzpumpe 10 ist in einem Pumpenge­ häuse 11 eine Bohrung 12 vorgesehen, in welcher ein Pumpenkolben 13 einen Pumpenarbeitsraum 14 begrenzt. Der Pumpenkolben 13 wird über eine Nockenscheibe 15, die auf einem seitlich daneben versetzt und um 90° gedreht gezeichneten Nockenring 16 läuft, angetrieben und führt dabei bei seiner Drehbewegung eine hin- und hergehende Pumpbewegung mit einem Saug- oder Füll­ hub und einem Förderhub aus. Die Kraftstoffversorgung des Pumpenarbeitsraums 14 erfolgt über einen Kanal 17, der über eine Fülleitung 18 mit dem Zumeßauslaß einer Dosiervorrichtung 20 verbunden ist. Eingangsseitig ist die Dosiervorrichtung 20 über eine Kraftstoffzulauflei­ tung 19 mit einem Pumpensaugraum 21 verbunden, der in der Zeichnung strichliniert angedeutet ist. In die Kraft­ stoffzulaufleitung 19 ist ein Drucksteuerventil 22 in Reihe mit einer Drossel 23 eingeschaltet, das den Druck in der Kraftstoffzulaufleitung 19 konstant hält und auf hier 2 bar begrenzt. Die Kraftstoffzulaufleitung 19 kann aber auch unterbrechungslos vom Pumpensaugraum 21 zur Do­ siervorrichtung 20 führen. Das Drucksteuerventil 22 ist dann an der Kraftstoffzulaufleitung 19 angeschlossen und die Drossel 23 ist in der Kraftstoffzulaufleitung eingeschaltet, und zwar in Strömungsrichtung gesehen vor dem Anschluß des Drucksteuerventils 22 an der Kraft­ stoffzulaufleitung 19. Der Pumpensaugraum 21 wird mit­ tels einer Kraftstofförderpumpe 24 aus einem Kraft­ stoffvorratsbehälter 25 mit Kraftstoff versorgt, wo­ bei der Druck im Pumpensaugraum 21 mit Hilfe eines weiteren Drucksteuerventils 26 eingestellt wird, das parallel zur Kraftstofförderpumpe 25 geschaltet ist.

Die während des Saughubs des Pumpenkolbens 13 von der Dosiervorrichtung 20 dem Pumpenarbeitsraum 14 zuge­ messene Kraftstoffmenge wird während des Förderhubs des Pumpenkolbens 13 über eine Förderleitung 27 einem Einspritzventil 28 zugeführt. Für jeden zu versorgen­ den Zylinder der Brennkraftmaschine ist ein Einspritz­ ventil 28 mit einer Förderleitung 27 vorgesehen. Bei der Drehung des Pumpenkolbens werden nacheinander die Förderleitungen mit dem Pumpenarbeitsraum verbunden.

Zur Beeinflussung des Einspritzzeitpunktes sind in be­ kannter Weise ein Absteuerkanal 29 und ein Spritzver­ stellkolben 30 vorgesehen, deren Aufbau und Funktions­ weise in der DE-OS 33 18 236 ausführlich beschrieben sind.

Die Dosiervorrichtung 20 ist als 3/2-Wege-Magnetventil 35 ausgebildet, dessen dritter Anschluß einen Abfluß 34 bil­ det und über eine Drossel 31 mit dem Entlastungsausgang 32 des Drucksteuerventils 22 verbunden ist, der seiner­ seits in dem Kraftstoffvorratsbehälter 25 mündet. In der zwischen dem Auslaß-Anschluß 38 des 3/2-Wege-Magnetven­ tils 35 und dem Kanal 17 der Kraftstoffeinspritzpumpe 10 angeschlossenen Fülleitung 18 ist ebenfalls eine Drossel 33 eingeschaltet.

Das 3/2-Wege-Magnetventil 35 verbindet den an der Kraftstoffzulaufleitung 19 angeschlossenen Einlaß- Anschluß 37 in seiner Ruhestellung mit dem Abfluß 34 und in seiner Arbeitsstellung mit der Fülleitung 18. Die Arbeitsstellung wird in der Zumeßphase der Do­ siervorrichtung 20 eingenommen. Zum Ansteuern des 3/2-Wege-Magnetventils 35 ist ein elektronisches Steuergerät 36 vorgesehen, das in Abhängigkeit von Parametern, die für die Bemessung und für die Zeit­ steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge zu berücksich­ tigen sind, arbeitet. Das sind Parameter wie z. B. die Drehzahl n, die Temperatur T, der Luftdruck PL, der Spritzbeginn SB zur Spritz­ beginnregelung und die Last L. Die Funktionsweise des Steuer­ gerätes 36 ist in der DE-OS 33 18 236 ausführlich be­ schrieben, so daß hierauf Bezug genommen wird.

Die Drosseln 31 und 33 in Abfluß 34 und Fülleitung 18 sind so dimensioniert, daß das Verhältnis der Drossel­ querschnitte gleich dem Kehrwert des reduzierten Ver­ hältnisses der an den Drosselquerschnitten auftreten­ den Druckdifferenzen gewählt ist. Wie bereits erwähnt, beträgt der Druck in der Kraftstoffzulaufleitung 19 konstant 2 bar absolut und der Druck am Entlastungs­ ausgang 32 des Drucksteuerventils 1 bar absolut. Der Druck im Kanal 17 soll 0 bar betragen. Nach dem Vorher­ gesagten beträgt damit das Verhältnis der Drosselquer­ schnitte an der Drossel 31 und an der Drossel 33 √17 : 1. Durch diese Bemessung der Drosselquerschnitte ist er­ reicht, daß die über den Abfluß 34 pro Zeiteinheit fließende Kraftstoffmenge gleich der in der Zumeßphase pro Zeiteinheit in den Kanal 17 zugemessenen Kraftstoff­ menge ist. Damit ist erreicht, daß sowohl in der Grund­ stellung des 3/2-Wege-Magnetventils 35 als auch in der Arbeitsstellung immer der gleiche Mengenstrom in der Kraftstoffzulaufleitung 19 fließt. Dieser Mengenstrom wird bei der Umschaltung des 3/2-Wege-Magnetventils 35 lediglich umgelenkt, so daß weder zu Beginn noch am Ende der Zumeßphase die Druckdifferenz am Do­ sierquerschnitt, also der Druck vor und hinter der Drosselstelle 33, sich ändert. Durch diese hochge­ naue Druckdifferenz-Konstanz ist die der Kraftstoff­ einspritzpumpe 10 zugemessene Kraftstoffmenge streng pro­ portional der Zumeßzeit und kann durch einen entsprechen­ den Steuerimpuls des Steuergerätes 36 mit entsprechen­ der Impulsdauer hochgenau bemessen werden.

Die Wirkungsweise des in der Zeichnung dargestellten Kraftstoffeinspritzsystems in Verbindung mit der Kraft­ stoffeinspritzpumpe ist an sich bekannt und in der DE-OS 33 18 236 ausführlich beschrieben. Verwiesen wird lediglich noch einmal darauf, daß die Zumessung der Kraftstoffmenge während des Saug- oder Füllhubs des Pumpenkolbens 13 erfolgt und das 3/2-Wege-Magnetventil 35 dann die in der Zeichnung dargestellte Arbeitsstellung einnimmt.

Claims (5)

1. Dosiervorrichtung (20) zur Zumessung von Flüssigkeitsmengen bei einer Kraftstoffeinspritzpumpe mit einem mit einer Flüssigkeitszu­ laufleitung verbindbaren Einlaß (37), mit einem mit einem Pumpenarbeitsraum (14) verbindbaren Auslaß (38) und mit einem während der Zumeßphase den Ein- und Auslaß miteinander verbindenden steuerbaren Dosier­ glied, gekennzeichnet durch einen Abfluß (34) mit dem der Einlaß (37) außerhalb der Zumeßphase ständig verbunden ist, wobei der Abfluß (34) so dimensioniert ist, daß die pro Zeiteinheit abfließende Flüssigkeitsmenge gleich der in der Zumeßphase pro Zeit­ einheit zugemessenen Flüssigkeitsmenge ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ein- und Auslaß (37, 38), Abfluß (34) und Dosier­ glied von einem elektromagnetisch gesteuerten 3/2-Wege-Ventil (35) gebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß den den Auslaß (38) und den Abfluß (34) bildenden Ventilanschlüssen des 3/2-Wege-Ventils (35) in Strömungs­ richtung jeweils eine Drosselstelle (33, 31) mit definiertem Drosselquerschnitt nachgeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Drosselquerschnitte gleich dem Kehrwert des radi­ zierten Verhältnisses der an den Drosselquerschnit­ ten auftretenden Druckdifferenzen gewählt ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (37) mit einer zum Saugraum (21) der Kraftstoffein­ spritzpumpe (10) führenden Kraftstoffzulaufleitung (19), der Auslaß (38) mit einer mit dem Pumpen­ arbeitsraum (14) verbindbaren Fülleitung (18) und der Abfluß (34) mit dem Entlastungsausgang (32) eines an die Kraftstoffzulaufleitung (19) angeschlos­ senen Drucksteuerventils (22) verbunden ist.