DE3540811A1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung fuer brennkraftmaschinen, insbesondere pumpe-duese fuer luftverdichtende einspritzbrennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritz­ vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-OS 32 24 769 ist eine Kraftstoffeinspritz­ vorrichtung dieser Art bekannt, bei der ein drehzahl- und lastabhängiges elektronisches Steuergerät einerseits ein mit der Regelstange der Pumpe-Düse verbundenes elektrisches Stellglied, das mit einem Stellungsgeber zusammenwirkt, um eine Regelung des Einspritzbeginns zu ermöglichen, und andererseits ein elektromagnetisches Schaltventil als Zweistellungsmagnetventil ansteuert, das über einen Füll­ kanal mit dem Pumpenarbeitsraum verbunden ist. Hier wird über das Schaltventil die einzuspritzende Kraftstoffmenge vorgelagert. Der Pumpenkolben ist mit einer Steuerkante versehen, die je nach Stellung des Kolbens die Steuer­ bohrung im Pumpenzylinder während des Druckhubes abge­ steuert und somit den Einspritzbeginn steuert. Das Förderende wird durch einen mit dem Pumpenkolben zusammen­ wirkenden sogenannten Freikolben gesteuert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoff­ einspritzvorrichtung mit von einem elektronischen Steuer­ gerät magnetventilbetätigtem Ein- und Auslaß am Pumpen­ arbeitsraum zu schaffen, die neben einer exakten Steuerung des Einspritzbeginns auch eine exakte Steuerung der Einspritzmenge ermöglicht.

Zur Lösung der Aufgabe dienen die im Kennzeichen des An­ spruchs 1 angegebenen Merkmale.

In den Unteransprüchen sind noch vorteilhafte und förderliche Maßnahmen beansprucht.

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß sowohl die Einspritzmenge als auch der Ein­ spritzbeginn mit einem einzigen Schaltventil gesteuert werden. Der Einspritzbeginn muß aus thermodynamischen Gründen auf die Position des Hubkolbens der Brennkraft­ maschine zu seinem oberen Totpunkt bezogen werden, wobei diese Position einer bestimmten Position der Kurbelwelle zugeordnet ist. Durch die besondere Kombination, nämlich die Einspritzmenge von der Nockenwelle und den Einspritz­ beginn von der Kurbelwelle aus zu steuern, sind unzu­ lässige Fehler ausgeschaltet.

Eine an sich bekannte kurbelwellenseitige Steuerung der Einspritzmenge und nockenwellenseitige Steuerung des Ein­ spritzbeginns würde wegen der Elastizität der Antriebs­ verbindung zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle und der dadurch möglichen beträchtlichen Drehschwingungen zu ungenau.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

Darin zeigt:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritz­ vorrichtung in schematischer Darstellung für eine Brennkraftmaschine mit gerader Zylinderzahl Fig. 2 einen Teil der Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit magnetventilbetätigtem Ein- und Auslaß am Pumpenarbeitsraum der Pumpe-Düse.

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Kraftstoff­ einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit ungerader Zylinderzahl Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 gemäß den Fig. 1 und 2 für eine luftverdichtende Einspritz­ brennkraftmaschine weist eine mit 2 bezeichnete Pumpe-Düse mit einem elektromagnetisch betätigten Schaltventil 3 als Zweistellungsmagnetventil bzw. 2/2-Wege-Ventil auf, das von einem von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine abhängigen elektronischen Steuergerät 4 ansteuerbar ist, derart, daß Einspritzbeginn und Einspritzmenge lediglich über dieses einzige 2/2-Wege-Ventil 3 gesteuert werden.

Zur Ansteuerung dieses Ventiles 3 ist maßgebend für den Einspritzbeginn ein Impulsrad 5 auf der Kurbelwelle 6 der Brennkraftmaschine, dessen Zähne 7 der halben Zylinder­ zahl der in Fig. 1 gezeigten 4-Zylinder-Brennkraftmaschine entsprechen, da die Kurbelwelle 6 gegenüber der Nocken­ welle 10 aufgrund der Antriebsübersetzung mit doppelter Drehzahl umläuft.

Die Kraftstoffeinspritzung ergibt sich direkt aus dem Förderhub des im Pumpenzylinder 8 lediglich axial ver­ schiebbar geführten und von einem Nocken 9 der Nocken­ welle 10 über einen Kipphebel 11 angetriebenen Pumpen­ kolbens 12 (Fig. 2). Der Förderhub ist über die Form des Nockens 9 dem Drehwinkel der Nockenwelle 10 zugeordnet und während des Förderhubes befindet sich das 2/2-Wege­ Ventil 3 weitgehend in Schließposition.

Die Einspritzmenge wird durch ein auf der Nockenwelle 10 angeordnetes Impulsrad 13 bestimmt, das mit durch zahl­ reiche Zähne gebildeten Markierungen 14 versehen ist, deren Anzahl zweckmäßigerweise ein ganzes Vielfaches der Zylinderzahl sein soll.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 entspricht weit­ gehend demjenigen nach Fig. 1, da jedoch die Kraftstoff­ einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer ungeraden Zylinderzahl vorgesehen ist, in diesem Fall für eine 5-Zylinder-Brennkraftmaschine, sind auf dem Kurbelwellenimpulsrad 5 fünf Zähne 7 und auf dem Nockenwellenimpulsrad 13 eine Orientierungszahnlücke 15 vorgesehen, die bei Brennkraftmaschinen mit ungerader Zylinderzahl für die Kraftstoffeinspritzung zwecks richtiger Zuordnung der Pumpe-Düsen 2 zu den jeweiligen Zylindern notwendig ist.

Die Wirkungsweise der Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß Fig. 1:

Mit Auslösen eines Steuerimpulses an der Kurbelwelle 6 erfolgt nach aus abgelegtem Kennfeld entnommener Ver­ zögerungszeit im Steuergerät 4 der gewünschte Ein­ spritzbeginn durch Schließen des 2/2-Wege-Ventiles 3.

Der kurbelwellenseitige Steuerimpuls wirkt also zunächst entsprechend dem gewünschten Einspritzbeginn zeitlich voraus und gleichzeitig mit dem Einspritzbeginn wird durch anschließendes Zählen der Nockenwellenimpulse der für die gewünschte Einspritzmenge erforderliche Dreh­ winkel an der Nockenwelle 10 abgefahren und erst dann das 2/2-Wege-Ventil 3 geöffnet. Die gewünschte Ein­ spritzmenge ergibt sich hierbei aus dem Fahrerwunsch (Lastabhängigkeit) sowie anderen Betriebsgrößen, z.B. Temperatur usw., die als Eingangssignale a, b dem elektronischen Steuergerät zugeführt und gemeinsam mit den sich aus den Impulsen von dem Nockenwellen­ und Kurbelwellenrad ergebenden Signalen zu einem Ausgangssignal für die Ansteuerung des 2/2-Wege-Ventiles 3 umgewandelt werden.

Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß Fig. 3 sowie deren Wirkungsweise unterscheidet von derjenigen nach Fig. 1 dadurch, daß sie bei einer Brennkraftmaschine mit ungerader Zylinderzahl eine Orientierungszahnlücke 15 als Ausgangsmarkierung auf dem Nockenwellenimpulsrad 14 sowie eine der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine entsprechende Zähnezahl am Kurbelwellenimpulsrad 5 haben muß. Da allerdings während eines Arbeitstaktes von Kurbel­ wellenimpulsrad zweimal soviel Steuerimpulse abgegeben werden wie Zylinder vorhanden sind bzw. Einspritzungen erfolgen müssen, sind durch Auslassen jedes zweiten Impulses am Kurbelwellenimpulsrad 5 die jeweils in der Nähe des gewünschten Einspritzzeitpunktes liegenden Impulse aus­ zuwählen. Dies wird dadurch erreicht, daß ausgehend von dem Impuls der Orientierungszahnlücke 15 der nächste Impuls am Kurbelwellenimpulsrad 5 für den zeitverzögerten Einspritzbeginn verwendet wird. Zum Zeitpunkt dieses Einspritzbeginns beginnt gleichzeitig das Zählen der Impulse am Nockenwellenimpulsrad, deren Anzahl von dem jeweiligen Lastsignal abhängig und ein Maß für die Einspritzmenge ist.

Um Einspritzmengenfehler durch Drehschwingungen, bei dem der Einspritznocken gegenüber der Kurbelwelle unter­ schiedliche Positionen haben kann, zu vermeiden, können am Nockenwellenimpulsrad 14 der Anzahl der Motorzylinder entsprechende Orientierungszahnlücken angeordnet sein. Diese Orientierungszahnlücken stehen jeweils in der gleichen Position zu den einzelnen Einspritznocken. Das elektronische Steuergerät kann dann unabhängig davon, in welcher Position sich der Nocken infolge von Dreh­ schwingungen zur Kurbelwelle befindet, ermitteln, an welcher Stelle der Einspritzbeginn liegt und daraus über den im Steuergerät abgelegten Nockenhub/Dreh­ winkelverlauf die Einspritzmenge bzw. Einspritzende durch Wahl eines korrigierten Einspritzwinkels genau bestimmen.

Claims (3)

1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraft­ maschine, insbesondere Pumpe-Düse für eine luftver­ dichtende Einspritzbrennkraftmaschine, mit einem im Pumpenzylinder geführten und von einer Nockenwelle ange­ triebenen Pumpenkolben sowie einem mit der Einspritz­ düse über einen Druckkanal in Verbindung stehenden Pumpen­ arbeitsraum, dem einer Niederdruckkraftstoffquelle ent­ nommener Kraftstoff über ein elektromagnetisches Schalt­ ventil zuführbar ist, das von einem drehzahl- und lastab­ hängigen elektronischen Steuergerät angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß am Schaltventil (3) nach einem von der Kurbelwelle (6) der Brennkraftmaschine ausgelösten Steuerimpuls durch Zählen von auf der Nockenwelle (10) angebrachten Markierungen (14) der Einspritzbeginn und dann das für die gewünschte Einspritzmenge erforderliche Einspritzende bestimmt wird.

2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Kurbelwelle (6) ein für den jeweiligen Einspritzbeginn vorgesehenes Impulsrad (5) mit einer Zähnezahl angeordnet ist, die bei einer Brennkraft­ maschine mit einer geraden Zylinderzahl gleich der halben Zylinderzahl ist, und daß auf der Nockenwelle (10) ein den Einspritzbeginn und die Einspritzmenge be­ stimmendes Impulsrad (13) mit durch zahlreiche Zähne ge­ bildeten Markierungen (14) vorgesehen ist, wobei zum Zeit­ punkt des Einspritzbeginns durch Zählen der Impulse am Impulsrad (13) der für eine definierte Einspritzmenge er­ forderliche Drehwinkel abgefahren und das ab dem Einspritz­ beginn geschlossene Schaltventil (3) geöffnet wird.

3. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Kurbelwelle (6) ein für den jeweiligen Ein­ spritzbeginn vorgesehenes Impulsrad (5) mit einer der ungeraden Zylinderzahl der Brennkraftmaschine entsprechenden Zähne­ zahl und auf der Nockenwelle (10) ein den Einspritzbe­ ginn und die Einspritzmenge bestimmendes Impulsrad (13) mit durch zahlreiche Zähne gebildeten Markierungen (14) sowie einer Orientierungszahnlücke (15) angeordnet sind, wobei durch die Orientierungszahnlücke (15) und Auslassen jedes zweiten kurbelwellenseitigen Steuerimpulses die jeweils in der Nähe des gewünschten Einspritzzeitpunktes liegenden Steuerimpulse für den Einspritzbeginn ausge­ wählt und zum Zeitpunkt des Einspritzbeginns durch Zählen der Impulse am Impulsrad (13) der für eine definierte Einspritzmenge erforderliche Drehwinkel abgefahren und das ab dem Einspritzbeginn geschlossene Schaltventil (3) geöffnet wird.