DE3600113A1 - Kraftstoff-einspritzeinrichtung fuer einen verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Anwaltsakte: 34 763

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für einen Verbrennungsmotor, und betrifft insbesondere eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, mit welcher eine eingespritzte Kraftstoffmenge mit hoher Genauigkeit ohne eine Erhöhung der Herstellungskosten eingestellt werden kann und welche insbesondere vorzugsweise als eine Injektoreinheit verwendbar ist.

\l\l Eine Einrichtung zum Verbessern der Genauigkeit der Einstellung der Msnge an Kraftstoff, die mittels einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Verbrennungsmotore eingespritzt worden ist, ist in der off engelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 38 631/82 beschrieben, wobei die Kraftstoffansaugmenge durch Steuern des Öffnungsabschnitts eines Magnetventils gesteuert wird, das auf der Kraftstoffansaugseite einer Kraftstoffeinspritzpumpe vorgesehen ist, und der Kraftstoffansaugabschluß von einem Absperrteil der Kraftstoffeinspritzpumpe vorgenommen wird. Um die Genauigkeit der Einstellung der Kraftstoffmenge zu verbessern, ist bei der Ausführung dieser vorgeschlagenen Einrichtung die Tatsache berücksichtigt, daß die Ansaugkraftstoff menge, welche mittels des Magnetventils eingestellt ist, so wie sie ist_teingespritzt wird, wenn der Kraftstoffansaugabschluß wieder bei dem Kraftstoffansaughub vorgenommen wird.

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Da jedoch in der vorgeschlagenen Einrichtung das Einstellen der Kraftstoffmenge mittels des Magnetventils durchgeführt . wird, welches synchron mit dem Ansaughub der Kraftstoffeinspritzpumpe arbeitet, hängt die Genauigkeit der Einstellung der Kraftstoffmenge von dem Betriebsverhalten des Magnetventils z.B. von dessen Ansprechkenndaten u.a., ab. Um folglich die Genauigkeit der Einstellung der Kraftstoffmenge

* zu erhöhen, muß ein verhältnismäßig teueres Magnetventil mit hohen Ansprechwerten verwendet werden, so daß die Herstellungskosten dadurch höher werden und eine Miniaturisierung der Einrichtung schwierig wird.

f\ Gemäß der Erfindung soll daher eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für einen Verbrennungsmotor geschaffen werden,mit welcher die Kraftstoffmenge mit hoher Genauigkeit einstellbar ist, ohne daß ein Magnetventil verwendet werden muß. Gemäß 10der Erfindung ist dies bei einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für einen Verbrennungsmotor durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von UnteranSprüchen.

einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Stellung des beweglichen Teils,welche erforderlich ist, um jeden Augenblick die optimale Kraftstoffexnspritzmenge zu erhalten, in der ein Steuersignal erzeugenden Einrichtung festgelegt. Wenn durch die Fühleinrichtung festgestellt wird,

20daß das bewegliche Teil die geforderte Stellung erreicht hat, wird das Steuersignal von der es erzeugenden Einrichtung erzeugt und an die Klemmeinrichtung angelegt, damit das bewegliche Teil in dieser Stellung festgeklemmt wird, wodurch dann die Kraftstoffansaugmenge eingestellt werden kann, und die

2Eeingestellte Kraftstoffmenge in einer zweiten Speichereinrichtung gespeichert wird. Das heißt, durch die Fühleinrichtung wird festgestellt, ob das bewegliche Teil entsprechend eingestellt ist oder nicht, um die festgesetzte optimale Kraftstoffmenge zu erhalten. Auf diese Weise wird die Steuerung

3(Her Kraftstoffmenge durchgeführt. Die eingestellte Kraftstoffmenge wird der Kraftstoffeinspritzpumpe zusammen mit dem abgetrennten (cut-off}Kraftstoff, welcher in der ersten Speichereinrichtung gespeichert ist, während des nächsten Kraftstoffansaughubs der Kraftstoffeinspritzpumpe zugeführt. Im

35Ergebnis kann dadurch eine extrem hohe Genauigkeitssteuerung der Kraftstoffmenge realisiert werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß der Erfindung, wobei eine Schnittansicht einer Kraftstoffeinspritzpumpe wiedergegeben ist; 10

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht eines

wichtigen Teils des Kraftstoffspeicher-.. mechanismus der Fig. 1;

Fig. 3 ein Blockdiagramm der Steuereinheit der

Fig. 1, und

Fig. 4A bis 4F Graphen, welche die Arbeitsweise des in

Fig. 1 wiedergegebenen Systems darstellen.

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In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Eine Kraftstoffe einspritzeinrichtung 1 weist eine Kraftstoffeinspritzpumpe 2, welche als eine Injektoreinheit ausgeführt ist, und eine Steuereinheit 60 auf, um die Stellung eines in der Kraftstoffeinspritzpumpe vorgesehenen Mengeneinstellteils zu steuern.

Die Kraftstoffeinspritzpumpe 2 hat ein Gehäuse 4, an dessen unteren Teil eine Kraftstoffeinspritzdüse 5a mittels einer Haltemutter 5 angebracht ist. Eine Führungsbohrung 6 ist in dem Gehäuse 4 festgelegt und ein Plungerkolben 7 ist in der Führungsbohrung 6 so vorgesehen, daß er in deren axialen . Richtung verschiebbar ist. Der obere Endteil des Plungerkolbens 4 steht in einen Zylinderteil 4a vor, welcher in dem oberen Teil des Gehäuses 4 festgelegt ist; eine Steuerbuchse 8, welche koaxial bezüglich des Plungerkolbens7 in dem Zylinderteil 4a angeordnet ist, ist mit dem Plunger-

— Q «.

kolben 7 durch einen Flanschteil 9 verbunden, der an dem oberen Teil des Plungerkolbens ausgebildet ist. Der Plungerkolben 7 und die Steuerbuchse 8 sind so verbunden, daß sich der Plungerkolben 7 in axialer Richtung unabhängig von der Steuerbuchse 8 bewegen kann, aber zusammen mit der Steuerbuchse 8 drehbar ist. Ein Ritzel 10 ist wirksam an dem oberen Endteil der Steuerbuchse 8 angebracht, und die Drehstellung des Plungerkolbens kann durch Einstellen der Position einer mit dem Ritzel 10 kämmenden Zahnstange 11 eingestellt werden.

Ferner ist ein Ansatz 12 vorgesehen, der als ein kappenförmiges Teil bezüglich des Zylinderteils 4a ausgebildet ist. Eine Expansionsfeder 15 ist zwischen einem Federauflager 13 in dem Ansatz 12 und einem weiteren Federauflager 14 vorgesehen, das an der unteren Fläche des Zylinderteils 4a vorgesehen ist; das obere Ende des Plungerkolbens 7 ist mit dem Federauflager 13 verbunden. Folglich ist der Plungerkolben 7 durch die Feder 15 immer nach oben vorgespannt.

An der oberen Endfläche 12a des Ansatzes 12 liegt mit Druck eine Kurvenscheibe C an, welche an einer Motorkurbelwelle 3 befestigt ist, so daß sich der Kolben 7 in axialer Richtung entsprechend der Rotation der Kurbelscheibe C, d.h. synchron mit der Drehbewegung der Kurbelwelle hin- und herbewegt.

Kraftstoff 17 in einem Kraftstofftank 16 wird durch eine ölpumpe 18 unter Druck gesetzt und wird als Ansaugkraftstoff über eine Kraftstoffleitung 19 der Kraftstoffeinspritzpumpe 2 zugeführt. Für ein vorübergehendes Speichern einer gewünschten Menge des Ansaugkraftstoffs ist ein Kraftstoffspeichermechanismus 20 an dem Gehäuse 4 angebracht.

Nunmehr wird die Anordnung des KraftstoffSpeichermechanismus ■ 20 anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben. Der Kraftstoffspeichermeehanismus 20 weist ein zylindrisch geformtes Gehäuse 22 auf, welches fest in eine mit Innengewinde versehene, in dem Gehäuse 4 vorgesehene Bohrung 21 geschraubt ist. Das Gehäuse 22 hat eine Innenbohrung 23, die an dem oberen oder

vorderen Teil 22a einen vergrößerten Teil aufweist, und ein Anschlag 24 sitzt in diesem erweiterten Teil. Eine Anzahl piezoelektrischer Ringe 25 erstrecken sich zwischen einem inneren Ende 24a des Anschlags 24 und einer Schulter 22b in der Bohrung 23 . Ein Mengeneinstellkolben 26 ist in der Bohrung 23 öldicht zwischen der Außenfläche des Kolbens 26 und der Innenfläche einen kleinen Durchmesser aufweisenden Teils der Bohrung 23 untergebracht, so daß Brennstoff in einer Kammer 27 gewissermaßen gespeichert werden kann, welche zwischen dem Kolben 26 und dem Anschlag 24 ausgebildet ist.

In Fig. 2 sind mit den Symbolen G1 und G2 Dichtungen bezeichnet, um den öldichten Zustand der Kammer 27 aufrechtzuerhalten. Eine Einstellschraube 28 ist in das andere Ende der Bohrung 23 geschraubt, und der Kolben 26 ist in der durch einen Pfeil A angezeigten Richtung durch eine Feder 29 vorgespannt, welche zwischen der Schraube 28 und dem Kolben 26 vorgesehen ist. Folglich wird der wenn der unter Druck gesetzte Kraftstoff in die Kairmer 27 eingeführt wird, was später noch beschrieben wird, der Mengeneinstellkolben 26 in einer zu dem Pfeil A entgegengesetzten Richtung bewegt. Ein Anschlag 30 ist zum Einstellen der maximalen Rückschubstellung des Kolbens 26 vorgesehen. Der Anschlag 30 ist in die Einstellschraube 28 geschraubt. Zum Blockieren der

25Einstellschraube 28 ist eine Sicherungsmutter 31 vorgesehen.

Ein Positionsfühler 34 zum Feststellen der Lage des Kolbens 26 ist in dem Gehäuse 22 vorgesehen. Der Positionsfühler 34 besteht aus einer Positionsfühlwicklung 32 und einem magnetischen Kern 33, wobei letzterer an dem hinteren Endteil des Kolbens 26 befestigt ist, so daß er sich in der Positionsfühlwicklung 32 entsprechend der Bewegung des Kolbens • 26 bewegt.

35Folglich ändert sich die Induktivität der Wicklung 32 entsprechend der Position des Kolbens 26. Die Wicklung 26 ist mit der Steuereinheit 60 verbunden, und die Position des

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Kolbens 26 kann jeden Augenblick in der Steuereinheit 60 auf der Basis des Induktivitätswert der Wicklung 32 festgestellt werden. Das Feststellen der Position wird in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben.
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Der Innendurchmesser der piezoelektrischen Ringe 25 ist etwas größer als der der Bohrung 23, wenn keine Spannung angelegt ist, wodurch der Kolben 26 in axialer Richtung frei bewegbar ist. Dagegen nimmt der Durchmesser der piezoelektrisehen Ringe 25 ab, wenn die Spannung angelegt ist, wodurch dann der Kolben 26 durch die piezoelektrischen Ringe 25 festgeklemmt ist und daran gehindert wird, sich zu bewegen. Ein Signal zum Steuern dieses Klemmvorgangs der piezoelektrischen Ringe 25 wird als ein Steuersignal S₁ von der Steuereinheit 60 erzeugt und an die piezoelektrischen Ringe 25 angelegt.

Ein Durchlaß 24b, um Kraftstoff in die bzw. aus der Kammer 27 durchzulassen, ist in dem Anschlag 24 festgelegt. Der Durchlaß 24b ist mit einem Ende eines in dem Gehäuse 4 fest-

20gelegten Durchlasses 35 verbunden, dessen anderes Ende mit der Führungsbohrung 6 in Verbindung steht. Ein Durchlaß 36, um Kraftstoff, welcher durch die Kraftstoffleitung 19 zugeführt worden ist, in die Führungsbohrung 6 zu leiten, ist an dem Durchlaß 35 vorgesehen. Der Durchlaß 36 ist in dem Gehäuse 4 in der Weise festgelegt, daß dessen inneres Ende mit der Führungsbohrung 6 in Verbindung steht und das andere Ende mit der Kraftstoffleitung 19 verbunden ist. Das innere Ende des Durchlasses 25 ist an dem inneren Ende des Durchlasses 36 angeordnet, und Kraftstoff kann über die Durchlässe 35 und 36 in den Kraftstoffspeichermechanismus 20 während der Zeit zugeführt werden, während welcher eine Nut 37, welche in der Seitenwand des Plungerkolbens 7 festgelegt • ist, mit dem inneren Ende des Durchlasses 35 sowie mit dem inneren Ende des Durchlasses 36 während der Abwärtsbewegung

35des Plungerkolbens 7 in Verbindung steht. Die Kraftstoffzufuhr zu dem Speichermechanismus 20 ist unmöglich, wenn der Plungerkolben aufwärts bewegt und das innere Ende des

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Durchlasses 36 durch die Seitenwandung des Plungerkolbens 7 verschlossen ist.

Ein Speicherzylinder 38 zum Unterbringen von abgetrenntem Kraftstoff ist von dem Speichermechanismus 20 her gesehen auf der gegenüberliegenden Seite der Führungsbohrung 6 vorgesehen. Der Zylinder 38 weist eine in dem Gehäuse 6 festgelegte zylindrische Kammer 39 und einen Kolben 41 auf, welcher in der Kammer 39 aufgenommen und durch eine Schraubenfeder 40 in Richtung der Führungsbohrung 6 vorgespannt ist. Das innere Ende der Kammer 39 steht mit der Führungsbohrung 6 über einen Durchlaß 42 in Verbindung, und ein Zwischenteil der Kammer 39 steht mit dem Kraftstofftank 16 über einen Durchlaß 34 und eine Rohrleitung 44 in Verbindung. Die öffnung 42a

^ des Durchlasses 42 liegt über den Plungerkolben 7 der öffnung am inneren Ende des Durchlasses 35 gegenüber.

Nunmehr wird der Betrieb beschrieben, bei welchem der abgetrennte Kraftstoff durch die Hin- und Herbewegung des Plungerkolbens 7 in dem Speicherzylinder 38 gespeichert wird, und der gespeicherte Kraftstoff in eine Hochdruckkammer 45 zurückgebracht wird, welche durch den Plungerkolben 7 und die Führungsbohrung 6 gebildet ist.

° Wenn der Plungerkolben 7 seine obere Endposition erreicht, steht eine ringförmige Nut 46, welche unter der Nut 36 des Plunterkolbens 7 festgelegt ist, mit dem Durchlaß 42 in Verbindung. Folglich wird der Kraftstoff, der in dem Zylinder 38 gespeichert ist (d.h. der abgetrennte Kraftstoff, der bei einem Hub früher erhalten worden ist) der Hochdruckkammer 45 über die ringförmige Nut 46 und eine vertikale Nut 47 zugeführt, über welche die ringeförmige Nut 46 mit der Hochdruckkammer 45 in Verbindung steht. Da außerdem, wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, das innere Ende des Durchlasses 35 zu diesem Zeitpunkt mit der ringförmigen Nut 46 in Verbindung steht, wird gleichzeitig auch der in dem Speichermechanismus 20 gespeicherte Kraftstoff hierüber in die Hochdruckkammer 45 . . - 12 -

eingebracht.

Wenn der Plungerkolben 7 sich abwärts zu bewegen und die Durchlässe 35 und 42 durch die Seitenwandung des Plungerkol-5bens 7 verschlossen werden, wird der Kraftstoff in der Hochdruckkammer 45 unter Druck gesetzt und aus der Kraftstoffeinspritzdüse 5 ausgestoßen. Wenn der Kolben 7 sich weiter nach unten bewegt und die öffnung des Durchlasses 4 2 gegenüber einer mit der vertikalen Nut 4 7 verbundenen Zuleitung 48 zu liegen kommt, wird der Kraftstoffeinspritzvorgang beendet, und der abgetrennte Kraftstoff wird über die Durchlässe

47 und 42 in dem Zylinder 38 gespeichert. Da außerdem, wie vorstehend erwähnt, über die Nut 37 der Durchlaß 35 mit dem Durchlaß 36 zu dem Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung in Verbindung steht, wird Kraftstoff aus dem Tank 16 zu derselben Zeit in dem Kraftstoffspeichermechanismus 20 gespeichert .

Die Zuleitung 48 ist, wie in Fig. 1 dargestellt, abgeschrägt, ^so äaß ^es möglich ist, den Zeitpunkt, an welchem die öffnung des Durchlasses 42 beginnt, in Gegenüberlage zu der Zuleitung

48 zu kommen, mit Hilfe der Zahnstange 11 und des Ritzels 10 zu steuern, um so die Drehstellung der Steuerbuchse 8 einzustellen. Folglich kann der Zeitpunkt des Endes der Kraftstoff-

25einspritzung eingestellt werden.

In Fig. 3 ist ein ins einzelne gehendes Blockdiagramm der inFig. 1 dargestellten Steuereinheit 60 wiedergegeben. Die Steuereinheit 60 hat einen Generator 61 zum Erzeugen von Zeit-Steuerimpulsen TP1 bis TP3, welche die zeitliche Steuerung der Kurvenscheibenwinkel Θ1, Θ5 bzw. Θ8 anzeigen (siehe Fig. 4 F). Ein Drehzahldetektor 62 spricht auf den Zeit-,steuerimpuls TP1 an, der wiederholt bei jeder Umdrehung der Kurvenscheibe 10 erzeugt worden ist, und erzeugt ein Drehzahlsignal N, welches die Drehzahl des der Kraftstoffeinspritzpumpe 2 zugeordneten Verbrennungsmotors anzeigt. Ein Beschleunigungsdetektor 63 erzeugt ein Beschleunigungssignal A,

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!welche die Größe einer Betätigung eines (nicht dargestellten) Gaspedals anzeigt. Das Drehzahlsignal N und das Beschleunigungssignal A werden an einen Optimalmengen-Kalkulator 64 angelegt, welcher die optimale Kraftstoffeinspritzmenge für 5den zugeordneten Verbrennungsmotor auf der Basis dieser Eingangssignale N und A anzeigt. Optimale Daten OD, welche das Rechenergebnis durch den Optimalmengen-Kalkulator 64 anzeigen, werden an einen Datenumsetzer 65 angelegt, in welchem die optimalen Daten OD in einen Sollposiitonsdatenwert Pt umge-10setzt werden, welcher die gewünschte Position des Mengeneinstellkolbens 26 anzeigt.

Ein Positionssignalgenerator 66, der mit der Positionsfühlwicklung 32 verbunden ist, erzeugt Istpositionsdaten Pa,

15welche die tatsächliche Stellung des Kolbens 26 anzeigen. Die Soll- und Istpositionsdaten Pt und Pa werden in einen Vergleicher 67 eingegeben, von welchem (67) ein Ausgangsimpuls OP erzeugt wird, wenn die Istpositionsdaten Pa gleich den Sollpositionsdaten Pt werden. Der Ausgangsimpuls OP und der Zeitsteuerimpuls TP1 werden über ein ODER-Glied 69 an einen Eingangsanschluß 68a eines Ansteuerspannungs-Generators 68 angelegt; die Zeitsteuerimpulse TP2 und TP3 werden über ein ODER-Glied 70 an den anderen Eingangsanschluß 68b des Generators 68 angelegt. Der Generator 68 ist vorge-

25sehen, um das Steuersignal S1 zu erzeugen, dessen Pegel entsprechend dem Impulseingang an seinem Eingangsanschluß 68a hoch wird, und entsprechend dem Impulseingang an seinem anderen Eingangsanschluß 68a niedrig wird. Eine solche Schaltung kann ohne weiteres mit Hilfe einer Flip-Flop-

30Schaltung realisiert werden.

Die Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 wird nunmehr anhand von Graphen beschrieben, welche in Fig. 4A bis 4F dargestellt sind. In 35Fig. 4A bis 4F ist auf der Abszisse der Kurvenscheiben- bzw. Nockenwinkel θ dargestellt. Wenn der Betrag L des Nockenhubs null ist und der Plungerkolben 7 in seiner oberen Endstellung

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list (θ = O), sind die Öffnungsfläche A1 eines Einlaßkanals 35a, welche gleich der öffnung an dem Führungsbohrungsende des Durchlasses 35 ist, und die Öffnungsfläche A2 des abgetrennten Teils 42a des Durchlasses 42 gleich dem Maximalwert

5A (Fig. 4A und 4B). Zu diesem Zeitpunkt ist der Pegel des max

des Signals S1 niedrig, so daß der Kolben 26 durch die piezoelektrischen Ringe 25 nicht festgeklemmt wird (Fig. 4E). Das Volumen V der Hochdruckkammer 45 hat seinen Maximalwert V

und Kraftstoff wird von dem Speichermechanismus 20 und dem 10Speicherzylinder 38 in die Hochdruckkammer 45 geliefert. In diesem Fall verbleibt die Volumendifferenz zwischen dem

Maximalvolumen V und dem Volumen des zugeführten Kraftmax

Stoffs in der Hochdruckkammer 45.

15Wenn der Plungerkolben 7 infolge der Rotation der Nocke C sich abwärts bewegt, d.h. der Betrag L des Hubs der Nocke C groß wird, nehmen die Öffnungsflächen A1 und A2 ab und werden bei θ = O₁ null. Danach beginnt eine Verkleinerung des Volumens der Hochdruckkammer 45. Das Volumen des in der

20Kammer 45 gebildeten Luftraums wird in dem Bereich &* < θ₂ infolge des Hochdruckzustands in der Hochdruckkammer 45 null. Das Unterdrucksetzen des Kraftstoffs beginnt bei β = θ_. Nachdem der Wert von θ den Wert Θ- überschritten hat, bewegt sich der Plungerkolben 7 mit der Rotation der Nocke C abwärts, und

25das Volumen V nimmt während des Kraftstoffeinspritzbetriebs ab.

Wenn der abgetrennte Teil 42a beginnt, bei θ = B^ in Gegenüberlage zu der Zuleitung 46 zu kommen, wird die öffnungs-

3Oflache A2 des abgetrennten Teils 42a schnell groß. Die Kraftstoffeinspritzung ist zum gleichen Zeitpunkt beendet, und die in dem Zylinder 38 gespeicherte Kraftstoffmenge Q₂ ändert ,sich, wie in Fig. 4C dargestellt ist. Danach bewegt sich der Plungerkolben 7 wieder nach oben, und der abgetrennte Teil

3542a wird durch die Seitenwandungsfläche des Plungerkolbens 7 bei θ = β. geschlossen. In diesem Fall bleibt die gespeicherte Kraftstoffmenge Q₂ ein konstanter Wert Q,, bis

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der abgetrennte Teil 42a bei & = &~ wieder geöffnet wird. Folglich bleibt die Volumendifferenz zwischen den Volumina der Hochdruckkammer 45 und der Kraftstoffmenge Q, als ein Luftraum in der Hochdruckkammer 45.
5

Wenn der Einlaßkanal 35a sich bei θ = &₅ zu öffnen beginnt, beginnt der unterdruckgesetzte Kraftstoff über den Durchlaß 36 und die Nut 37 in den Speichermechanismus 20 zu strömen. Da der Zeitsteuerimpuls TP 2 zu diesem Zeitpunkt erzeugt wird, wird der Pegel des Steuersignals S1 "L", wodurch das Festklemmen des Kolbens 26 durch die piezoelektrischen Ringe 25 freigegeben wird. Folglich wird der Mengeneinstellkolben 26 durch den unter Druck gesetzten Kraftstoff zurückgeholt, und der Kraftstoff wird in dem sich ergebenden Raum 27 gespeichert. Folglich nimmt die in dem Raum 27 gespeicherte Kraftstoffmenge Q₁ linear nach θ = β₅ zu. Die Kraftstoffmenge Q₁ wird in Form der Position des Mengeneinstellkolbens 26 mit Hilfe des Positionsfühlers 34 fesgestellt, und das Feststellergebnis wird durch den Positionssignalgenerator 66 als die Istpositionsdaten Pa erhalten.

Die Sollpositionsdaten P. , die auf der Basis des Drehzahlsignals N und des Beschleunigungssignals A erhalten worden sind, werden mit den Istpositionsdaten Pa in dem Vergleicher 67 verglichen, und das Ausgangssignal wird erzeugt, wenn die Istpositionsdaten Pa gleich den Sollpositionsdaten Pt werden (d.h. bei β = &,). Der Pegel des Steuersignals S1 wird infolge des Ausgangssignals OP "H", wodurch der Mengeneinstellkolben 26 durch die piezoelektrischen Ringe 25 festgeklemmt wird.

Folglich nimmt die Kraftstoffmenge Q„ nach θ nicht mehr zu,

ι 6

"und die Kraftstoffmenge, welche entsprechend der Stellung des Kolbens 26 festgestellt worden ist, kann hierdurch mit hoher Genauigkeit gespeichert werden.

Wenn der Plungerkolben 7 eine Stellung nahe der oberen End-

position wieder bei θ- erreicht, liegen die Einlasse 35a und 42a der ringeförmigen Nut 46 gegenüber, so daß der abgetrennte Kraftstoff von dem Speicherzylinder 38 an die Hochdruckkammer 45 geliefert wird. Da der Zeitsteuerimpuls TP3 erzeugt wird, wenn θ gleich θ gleich θ_β wird, wird der Pegel des Steuersignals S₁ "L", um den festgeklemmten Zustand des Kolbens 26 durch die piezoelektrischen Ringe 25 freizugeben. Im Ergebnis bewegt sich dann der Mengeneinstellkolben 26 in der durch den Pfeil A angezeigten Richtung, so daß das Einspritzen des in dem Speichermechanismus 20 gespeicherten Kraftstoffs begonnen wird, und die Kraftstoffeinspritzung bei θ = θ- beendet ist.

Wie vorstehend beschrieben, wird der Kraftstoff, welcher von dem Speichermechanismus 20 und dem Speicherzylinder 38 eingespritzt worden ist, der Hochdruckkammer 45 zugeführt, wo er bei dem nächsten Druckbeaufschlagungshub unter Druck zu setzen ist, und der Kraftstoff eingespritzt wird.

Bei dieser Anordnung wird die Spannung zum Festklemmen des Kolbens 26 an die piezoelektrischen Ringe 25 angelegt, wenn durch den Poisitionsfühler 34 festgestellt wird, daß der Kolben 26 in einer gewünschten Stellung positioniert ist, wodurch die Einstellung der Einlaßkraftstoffmenge durchgeführt ist. Folglich kann ohne weiteres ein Mechanismus zum Einstellen der Kraftstoffmenge hergestellt werden, welcher klein bemessen ist und gute Ansprechkenndaten hat. Folglich können im Vergleich zu dem Fall, bei welchem ein Magnetventil zum Einstellen der Kraftstoffmenge verwendet ist, die Herstellungskosten merklich gesenkt werden.

Da ferner der Speicherzylinder 38 vorgesehen ist, um vor-,übergehend die abgetrennte Kraftstoffmenge zu speichern, welche nach der Kraftstoffeinspritzung verbleibt^ und da der abgetrennte Kraftstoff von dem Speicherzylinder 38 aus der Hochdruckkammer 45 zusätzlich zu dem Einlaß- oder Ansaugkraftstoff zugeführt wird, welcher mittels des Mengenein-

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Stellkolbens 26 und der piezoelektrischen Ringe 25 eingestellt worden ist, wenn sich die Kraftstoffeinspritzpumpe in dem Ansaughub befindet, stimmt die an der Einlaß- oder Ansaugseite eingestellte Kraftstoffmenge genau mit der eingespritzten Kraftstoffmengezüberein. Polglich kann eine äußerst genaue Kraftstoffmengensteuerung für eine Kraftstoffeinspritzung mit einem klein bemessenen Gerät ohne eine Kostenerhöhung realisiert werden.

Ende der Beschreibung

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Claims (12)

1. Anwaltsakte: 34 763

   Diesel Kiki Co., Ltd. Tokyo / Japan

   Kraftstoffeinspritzeinrichtung für einen

   Verbrennungsmotor **·'

   Patentansprüche
   5

   (1./ Kraftstoffeinspritzeinrichtung für einen Verbrennungsmotor, mit einer Kraftstoffeinspritzpumpe, welche für ein Kraftstoffansaugen, eine Kraftstoff-Druckbeaufschlagung, eine Kraftstoffeinspritzung und ein Entleeren von abgetrenntem Kraftstoff gemäß der Hin- und Herbewegung eines Plungerkolbens vorgesehen ist, der synchron mit der Drehzahl eines Verbrennungsmotors angetrieben
   wird, gekennzeichnet durch

   eine erste Speichereinrichtung (38 bis 42) zum vorübergehenden Speichern von abgetrenntem Kraftstoff, der gleichzeitig mit der Beendigung der Kraftstoffeinspritzung entleert worden ist}

   eine zweite Speichereinrichtung (20) mit veränderlichem Volumen zum vorübergehenden Speichern von Kraftstoff für ein Ansaugen, wobei die zweite Speichereinrichtung (20) ein bewegliches Teil (26) hat, welches entsprechend der Menge von eingeleitetem

   Kraftstoff bewegbar ist;

   eine Fühleinrichtung (34) zum Erzeugen eines Fühlsignals, das sich auf die in der zweiten Speichereinrichtung (20) gespeicherte Kraftstoff menge bezieht; ·*'

   ~ ² " ' "'" 36Ö01 1 "3 eine Klemmeinrichtung (25)/ welche auf ein elektrisches Signal zum Festklemmen des beweglichen Teils (26) anspricht; eine signalerzeugende Einrichtung zum Erzeugen zumindest eines Zustandssignals, welches sich auf den Betriebszustand des Verbrennungsmotors bezieht;

   eine Einrichtung, welche auf zumindest ein Zustandssignal anspricht, um ein Sollsignal zu erzeugen,das sich jeden Augenblick auf die optimale Kraftstoffeinspritzmenge bezieht; eine erste Einrichtung (35 bis 37), um Kraftstoff, der in die Kraftstoffeinspritzpumpe (2) geliefert worden ist, in die zweite Speichereinrichtung (20) einzuleiten, wenn der Plungerkolben (7) eine erste vorherbestimmte zeitliche Steuerung aufweist;

   eine ein Steuersignal erzeugende Einrichtung (6 0), welche auf das Fühl- und Sollsignal anspricht, um ein Steuersignal zum Ansteuern der Klemmeinrichtung (25) zu erzeugen, um so eine gewünschte Kraftstoffmenge in der zweiten Speichereinrichtung (20) zu speichern, und
   eine zweite Einrichtung, um Kraftstoff, der in der ersten (38 bis 42) und der zweiten Speichereinrichtung (20) gespeichert ist, in eine Hochdruckkammer (45) der Kraftstoffeinspritzpumpe (2) zu einem vorherbestimmten zweiten Zeitpunkt einzuleiten, bevor die Kraftstoff-Druckbeaufschlagung durch den Plungerkolben (7) durchgeführt ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Speichereinrichtung einen Zylinder (38)^ einen in dem Zylinder (38)vorgesehenen, beweglichen Kolben

   (41) und eine erste Feder (40) zum Vorspannen des beweglichen Kolbens (41) in einer Richtung aufweist, wobei der bewegliche Kolben (41) entgegen der Kraft der ersten Feder (40) durch

   den Druck des abgetrennten Kraftstoffs gedrückt wird, um den , beweglichen Kolben (41) zu bewegen, und daß der abgetrennte Kraftstoff in dem sich ergebenden, in dem Zylinder (38) ausgebildeten Raum gespeichert ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzei ch-

   η e t, daß die zweite Speichereinrichtung (20) ein Speichergehäuse (22) , welches das; bewegliche Teil (26) aufnimmt, damit es (26) axial bewegt werden kann, und eine zweite Feder (29) aufweist, um das bewegliche Teil (26) in einer Richtung vorzuspannen, wobei das bewegliche Teil (26) gegen die Kraft der zweiten Feder (29) in der anderen Richtung durch den Druck des zugeführten Kraftstoffs bewegt wird, und der zugeführte Kraftstoff in dem sich ergebenden, im Speichergehäuse (22)

   ausgebildeten Raum gespeichert wird.
   10
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzei chn e t, daß die Fühleinrichtung (34) die Position des beweglichen Teils (26) feststellt, und daß das Ergebnis der Feststellung als das Fühlsignal (S1) abgegeben wird.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzei chn e t, daß dieFühleinrichtung (34) eine Fühlwicklung (32) und einen Kern (33) aufweist, der in der Fühlwicklung (32) entsprechend der Position des beweglichen Teils (26) verschoben wird.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzei chn e t, daß die Klemmeinrichtung zumindest ein piezoelektrischer Ring (25) ist, der koaxial zu dem beweglichen Teil (26) angeordnet ist, und daß der Innendurchmesser des piezoelektrischen Rings (25) entsprechend dem elektrischen Signal (S1) kleiner wird.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzei ch_{n e} t, daß die zweite Speichereinrichtung (20) an einem Gehäuse (4) der Kraftstoffeinspritzpumpe (2) befestigt ist.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzei chn e t, daß die erste Einrichtung zum Einleiten von Kraftstoff einen ersten Durchlaß (35), um den Einlaßteil der zweiten ■ Speichereinrichtung (20) mit einer Führungsbohrung in Verbindung zu bringen, welche in dem Gehäuse (4) der Kraftstoffein-

   spritzpumpe (2) zum Führen des Plungerkolbens (7) ausgebildet ist, einen zweiten Durchlaß (36) für den von der Kraftstoff einspritzpumpe (2) gelieferten Kraftstoff, wobei der zweite Durchlaß (36) angrenzend an die Führungsbohrung-Seitenöffnung (35a)des ersten Durchlasses (35) eine Öffnung hat, und eine Verbindungsnut (37) aufweist, die an dem Plungerkolben (7) festgelegt ist, durch welche die öffnungen der Führungsbohrungsseite der ersten und zweiten Durchlässe (35, 36) zu dem vorherbestimmten ersten SteuerZeitpunkt miteinander verbunden sind.
9. 9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chn e t , daß die ein Steuersignal erzeugende Einrichtung (60) ein Signal (S1) zum Aktivieren der Klemmeinrichtung (25) erzeugt, wenn eine gewünschte Kraftstoffmenge in der zweiten Speichereinrichtung (20) gespeichert ist.
10. 10. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen dritten Durchlaß (42), um einen Einlaßteil (42a) der ersten Speichereinrichtung (38 bis 42) mit einer Führungsbohrung in Verbindung zu bringen, die in einem Gehäuse (4) der Kraftstoffeinspritzpumpe (2) zum Führen des Plungerkolbens (7) ausgebildet ist.
11. 11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung eine Durchlaßeinrichtung ist, die an der Umfangsflache des Plungerkolbens (7) in der Weise festgelegt ist, daß die öffnungen der Führungsbohrungsseite (37) der ersten und zweiten Durchlässe (35, 36) mit der Hochdruckkammer (45) zu dem vorbestimmten zweiten SteuerZeitpunkt (TP2) verbunden sind.

    ■
12. 12. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ein Steuersignal erzeugende Einrichtung (60) ein Signal erzeugt, um die Aktivierung der Klemmeinrichtung (25) zu dem vorherbestimmten zweiten Steuerzeitpunkt (TP2) zu stoppen.