DE4138545A1 - Kraftstoffeinspritzanlage fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine nach den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Kraftstoffeinspritzanlagen bestehen üblicherweise aus einer elektrischen Kraftstoffeinspritzpumpe, einem Druckregler zur Einstellung eines konstanten Haltedrucks von etwa 0,7 bis 5,0 bar und elektromagnetisch betätigbaren Einspritzventilen, über deren Öffnungsdauer die Einspritzmenge bestimmt wird. Die Ein­ spritzdauer ist hierbei annähernd proportional der Einspritz­ menge.

Ferner ist z. B. aus der DE 40 01 695 A1 bekannt, mittels eines lastgesteuerten Druckreglers oder einer drehzahlgesteuerten Kraftstoffpumpe einen höheren Systemdruck in der Kraftstoff­ einspritzanlage zu erzeugen, um bei mittleren und hohen Motor­ lasten bei kurzer Einspritzdauer die Einspritzmenge zu erhöhen. Der Druckregler ist als federbelastetes Steuerventil ausgebil­ det und steht mit der im Saugrohr der Brennkraftmaschine ange­ ordneten Drosselklappe in mechanischer Verbindung, welche mit zunehmender Öffnung die Feder des Steuerventils zunehmend vor­ spannt und den Kraftstoffdruck in der zum Kraftstoffeinspritz­ ventil führenden Kraftstoffzuflußleitung erhöht. Bei dieser Ausführung liegt stets eine überhöhte Kraftstofförderung vor, bei der überschüssiger Kraftstoff über den Druckregler in den Kraftstoffbehälter zurückfließt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffein­ spritzanlage mit bauaufwandarmen Mitteln dahingehend auszubil­ den, daß eine verbesserte Anpassung an den jeweiligen Mengen­ bedarf der Brennkraftmaschine realisiert werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kennzeichen des Pa­ tentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen erfolgt eine Energieein­ sparung durch Mengenselbstregelung im Pumpenorgan, da bei je­ weiligen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine ein be­ stimmtes, dem Mengenbedarf entsprechendes Druckniveau gehalten wird, das nur gesenkt oder angehoben wird, wenn durch Dreh­ zahl-, Last- oder andere Kenngrößenänderungen ein Erfordernis besteht. Die Änderung des Druckniveaus erfolgt durch Änderung des Pumpendrucks mittels des betriebsparameterabhängig arbei­ tenden Druckreglers.

Bei der Kraftstoffeinspritzanlage nach der eingangs genannten DE 40 01 695 A1 wird bei Änderung der Motorlast mittels eines lastgesteuerten Druckreglers (Drosselklappenstellung) und/oder einer drehzahlgesteuerten Kraftstoffpumpe ein höherer oder niedrigerer Systemdruck erzeugt, derart, daß der lastgesteuerte mechanisch wirkende Druckregler den Systemdruck kraftstoffpumpenunabhängig einstellt.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher er­ läutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Kraftstoffeinspritzanlage mit baueinheitlich zusammengefaßter Kraftstoffpumpe und Druckregler in schematischer Darstellung und

Fig. 2 die Kraftstoffpumpe und den Druckregler in ver­ größerter Darstellung im Schnitt.

In Fig. 1 ist eine vorzugsweise für gemischverdichtende Brenn­ kraftmaschinen vorgesehene Kraftstoffeinspritzanlage 1 gezeigt, deren von einem Kraftstoffbehälter 2 ausgehende und zu den Einspritzventilen 3 führende Kraftstoffzuflußleitung 4 eine Kraftstoffpumpe enthält, die eine mechanisch angetriebene Mem­ branpumpe 5 mit integriertem Druckregler 6 ist. Die nockenbetätigte Membranpumpe 5 trennt mit ihrer gehäuseseitig eingespannten und federbelasteten Membran 7 eine Kraftstoffar­ beitskammer 8 von einer Steuerdruckkammer 9. Die Kraftstoffar­ beitskammer 8 ist mit einem Kraftstoffzufluß 10 mit Rück­ schlagventil 11 und mit einem Kraftstoffabfluß 12 mit Rück­ schlagventil 13 versehen. In die Arbeitskammer 8 ragt ein ein­ stellbarer Membrananschlag 14 als Wegbegrenzer für die Membran 7 bei Überlastung.

In der Steuerdruckkammer 9 ist eine Membranhubstange 15 längs­ verschiebbar geführt, die an einem Kipphebel 16 angelenkt ist, an dem sich ein mit dem Nocken 17 einer von der Brennkraftma­ schine angetriebenen Nockenwelle 18 wirkverbundener Stößel 19 abstützt. Ferner befindet sich in der Steuerdruckkammer 9 ein konzentrisch zur Membranhubstange 15 liegender tassenähnlich ausgebildeter Stellzylinder 20 als Teil des Druckreglers, des­ sen Tassenboden 20a innenseitig als Abstützung für das eine Ende einer Feder 21 dient, während sich das andere Ende dieser Feder 21 an einer Membranscheibe 22 abstützt. Der Stellzylinder 20 ist mit einer zahnstangenartigen Verzahnung 23 versehen, die mit einem Schneckenrad 24 eines Stellmotors 25 zusammenwirkt, welcher von einer elektronischen Steuereinheit 26 ansteuerbar ist, die Umgebungs- und Betriebskenngrößen der Brennkraftma­ schine zu einem Ausgangssignal für die Ansteuerung des Stell­ motors verarbeitet. Als Kenngrößen kommen hauptsächlich Dreh­ zahl und Last und gegebenenfalls Luftmenge LM, Wasser- und/oder Lufttemperatur WT/LT infrage. Bei Ansteuerung des Stellmotors 25 wird der Stellzylinder 20 in Achsrichtung verschoben und zugleich die auf die Membran wirkende Federverspannung verän­ dert, durch die sich der Förderdruck verkleinert oder vergrö­ ßert. Weitere Kenngrößen können der Saugrohrunterdruck SRD, OT-Geber OT, Winkelgeber/Kurbelwelle WGK und die Drosselklap­ penstellung DK sein.

Bei gleichbleibender Federvorspannung bzw. zwischen zwei Ver­ stellvorgängen des Stellzylinders 20 wirkt die besondere Mem­ branpumpe selbstregelnd. Beim Saugvorgang ergibt sich eine Zwangssteuerung durch die in der einen Richtung wirkende starre Gestängeverbindung zwischen Nocken und Membran; beim Druck- bzw. Fördervorgang ergibt sich durch die Feder im Zusammenwir­ ken mit der in der anderen Richtung unterbrechbaren Gestänge­ verbindung zwischen Kipphebel 16 und Stößel 19 eine nachgiebige Steuerung, die das für den jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine erforderliche Druckniveau hält, das weitge­ hend einer bedarfsorientierten Einspritzmenge angepaßt ist, das bedeutet, daß die Membranpumpe 5 nur soviel Kraftstoff fördert, wie die Einspritzventile 3 durchlassen. Dadurch wird vermieden, daß unter Förderdruck stehender überschüssiger Kraftstoff über ein Reduzierventil in die Kraftstoffrückflußleitung zurückgespeist wird. Der Kraftstoff würde sich zusätzlich auf­ heizen, was u. a. hohe Innendrücke im Kraftstoffbehälter bei ge­ ringer Kraftstoffreserve zur Folge hätte.

Die Membranpumpe 5 ist mit einem Sensor 26 für die Wegerfassung des Stellzylinders 20 ausgestattet, dessen Wegrückmeldesignal an die elektronische Steuereinheit 26 weitergeleitet wird, der ferner Signale eines in einem Leitungsabschnitt 4a angeordneten Drucksensors 27 zugeleitet werden.

In der Kraftstoffzuflußleitung 4 der Kraftstoffeinspritzanlage 1 ist mit 28 eine Spül- bzw. Umwälzpumpe, mit 29 ein Kraft­ stoffilter, mit 30 ein Blasenabscheider mit Rückflußleitung 31, mit 32 ein Windkessel, mit 33 eine Glättungsdrossel und mit 34 ein für die Einspritzventile 3 versehener Verteiler bezeichnet.

Gegebenenfalls kann die Kraftstoffeinspritzanlage 1 noch mit einer parallel zur Membranpumpe 5 geschaltete Startpumpe 35 mit geringer Leistung versehen sein, um die Brennkraftmaschine beim Start nach längerer Ruhepause und/oder bei Kältegraden spontan anspringen zu lassen. Die Startpumpe 35 dient lediglich zum Aufbau des Leitungsdrucks vor und beim Anlassen und wird nach dem Anlaßvorgang vom elektronischen Steuergerät 26 abgeschal­ tet.

Claims (5)

1. Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, mit einer mechanisch angetriebenen Kraftstoffpumpe und einem den Förderdruck betriebsparameterabhängig verändernden Druckregler sowie mit einer Drehzahl- und Lastsignale verarbeitenden elek­ tronischen Steuereinheit zur Ansteuerung mindestens eines Einspritzventiles, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffpumpe als eine den Förderdruck drehzahlunab­ hängig auf ein definiertes Druckniveau haltende Kraftstoff­ druckpumpe (5) ausgebildet ist und daß der Druckregler (6) den Förderdruck in der Kraftstoffdruckpumpe selbst verändert.

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffdruckpumpe (5) als Membranpumpe mit mecha­ nischem Gestängeantrieb für den Pumpenansaugdruck und mit me­ chanisch nachgiebigem Rückstellantrieb für den Pumpen- bzw. Förderdruck ausgebildet ist.

3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Gestängeantrieb der Membranpumpe, deren Membran eine Kraftstoffarbeitskammer (8) von einer Steuer­ druckkammer (9) trennt, aus einem sich an einem Kipphebel (16) abstützenden nockenbetätigten Stößel (19) und einer an dem Kipphebel angelenkten Membranhubstange (15) und der nachgiebige Rückstellantrieb aus einer auf die Membran (7) wirkende vorge­ spannte Feder (21) besteht.

4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerdruckkammer (9) der Membranpumpe ein tassenähnlich ausgebildeter Stellzylinder (20) als Teil des Druckreglers längsverschiebbar geführt und konzentrisch zur Membranhubstange (15) angeordnet ist, wobei einerseits der Tassenboden (20a) des Stellzylinders (20) und andererseits eine Membranscheibe (22) als Abstützung für die vorgespannte Feder (21) vorgesehen ist.

5. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellzylinder (20) eine zahnstangenartige Verzahnung (23) aufweist, in die ein Schneckenrad (24) eines von der elektronischen Steuereinheit (26) ansteuerbaren Stellmotors (25) eingreift.