DE4311731A1 - Einspritzanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, bei derartigen Einspritzanlagen den Kraftstoff im Kreislauf zu führen. Das heißt, der Druck des Kraftstoffs an den Einspritzventilen, erzeugt durch die konstant-fördernde Kraftstoffpumpe, wird mit einem Druckregler, der am Ausgang der Einspritzleiste angeordnet ist, je nach Motortyp auf einem bestimmten Wert, der meistens zwischen 2,5 und 3,5 bar liegt, geregelt, wobei der überschüssige Kraftstoff vom Druckregler über eine Rücklaufleitung zum Tank zurückfließt. Durch die Wärme des Motorraums und des Auspuffs, der die Kraftstoffleitung ausgesetzt ist, vor allem aber durch die Wärme, die vom Motorblock auf die Einspritzleiste übertragen wird, nimmt der im Kreislauf geführte Kraftstoff viel Wärmeenergie auf, so daß ein großer Teil der flüchtigeren Bestandteile des Kraftstoffs im Tank ausgast. Der große Gasanfall muß vor dem Austritt ins Freie über entsprechend groß ausgelegte Aktivkohlefilter gereinigt werden. Auch bilden sich durch das Ausgasen des Kraftstoffs bei erhöhter Temperatur an der Saugseite der Kraftstoffpumpe Gasblasen, die zu einem Abfall der Förderleistung der Pumpe führen.

Um das Aufheizen des Kraftstoffs durch die an die Einspritzleiste angeschlossene Rücklaufleitung zu verhindern, ist bereits vorgeschlagen worden, den Druckregler vor der Einspritzleiste anzuordnen, also vom Druckregler eine Stichleitung zur Einspritzleiste vorzusehen. Dadurch wird zwar die Kraftstofferwärmung weitgehend unterbunden. Jedoch wird nach dem Abschalten des Motors der in der Einspritzleiste verbliebene Kraftstoff durch den heißen Motorblock stark aufgeheizt, so daß sich beim Warmstart Gasblasen in der Einspritzleiste bilden, die das Anspringen des Motors zumindest erschweren, wenn nicht ganz unmöglich machen.

Es ist daher auch schon vorgeschlagen worden, einerseits am Ausgang der Einspritzleiste eine Rücklaufleitung anzuschließen und andererseits ein Dreiwegeventil vor der Einspritzleiste und einen Bypass von dem Dreiwegeventil zu der Rücklaufleitung vorzusehen. Beim Warmstart ist dann das Dreiwegeventil so geschaltet, daß der überschüssige Kraftstoff durch die Einspritzleiste zu der Rücklaufleitung strömt, so daß sich in der Einspritzleiste keine Gasblasen bilden können. Nach dem Startvorgang wird das Dreiwegeventil umgeschaltet, so daß der überschüssige Kraftstoff nun über den Bypass zum Tank zurückfließt und sich dadurch nicht mehr erwärmen kann. Durch das zusätzliche Dreiwegeventil und die Bypass-Leitung ist diese Einspritzanlage jedoch mit zusätzlichen Kosten verbunden.

Darüber hinaus führt bei den bekannten Einspritzanlagen der durch ein Ventil gebildete Druckregler durch Oszillationen des Ventilkörpers häufig zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfach aufgebaute Einspritzanlage bereitzustellen, mit der einerseits ein Aufheizen des Kraftstoffs im Tank unterbunden ist und die andererseits einen zuverlässigen Start, auch bei warmem Motor, sicherstellt.

Dies wird erfindungsgemäß mit der im Anspruch 1 gekennzeichneten Einspritzanlage erreicht. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wiedergegeben.

Nach der Erfindung ist also an die Kraftstoffleitung ein Drucksensor angeschlossen, und zwar stromabwärts von dem Kraftstoffilter, das im allgemeinen zwischen Kraftstoffpumpe und Einspritzleiste in der Kraftstoffleitung angeordnet ist. Eine Rücklaufleitung von der Einspritzleiste zurück zum Tank entfällt nach der Erfindung. Damit ist eine Erwärmung des Kraftstoffs im Tank durch die Einspritzanlage verhindert.

Bei der elektronischen Kraftstoffeinspritzung werden alle den Betriebszustand eines Motors kennzeichnenden Größen, also insbesondere die Last und Motordrehzahl, in elektrische Signale gewandelt und in das elektronische Steuergerät eingegeben, das daraus die Öffnungszeit der Einspritzventile errechnet. Nach dem Stand der Technik gibt der Druckregler einen bestimmten Einspritzdruck vor. Aus diesem Einspritzdruck und der vom elektronischen Steuergerät errechneten Ventilöffnungszeit ergibt sich die eingespritzte Kraftstoffmenge.

Bei der erfindungsgemäßen Einspritzanlage fehlt eine Rücklaufleitung mit einem Druckregler. Damit ist der Einspritzdruck erheblichen Schwankungen unterworfen. Das heißt, da die Förderleistung der Kraftstoffpumpe auch bei der erfindungsgemäßen Einspritzanlage konstant ist, hängt der Druck des Kraftstoffs in der Einspritzleiste, also der Einspritzdruck, im wesentlichen vom jeweiligen Kraftstoffverbrauch ab. Im Leerlauf oder beim Anlassen des Motors ist der Einspritzdruck also hoch, beispielsweise 10 bar, und bei Vollast niedrig, je nach Motortyp, beispielsweise zwischen 2,5 und 3,5 bar, also in der Größenordnung des bei der herkömmlichen Einspritzanlage durch den Druckregler eingestellten Einspritzdrucks.

Durch den Drucksensor wird bei der erfindungsgemäßen Einspritzanlage der jeweilige Einspritzdruck gemessen. Diese weitere Meßgröße wird dem elektronischen Steuergerät zugeführt, das sie bei der Berechnung der Ventilöffnungszeit und damit der eingespritzten Kraftstoffmenge berücksichtigt.

Das heißt, bei einem hohen Einspritzdruck, wie er z. B. beim Start des Motors vorliegt, wird die Ventilöffnungszeit bei der erfindungsgemäßen Einspritzanlage entsprechend verkürzt, da aufgrund des hohen Einspritzdrucks die eingespritzte Kraftstoffmenge bei geöffnetem Einspritzventil entsprechend groß ist. Damit ist zugleich mit der erfindungsgemäßen Einspritzanlage ein zuverlässiger Start auch bei warmem Motor gewährleistet. Denn durch den bei der erfindungsgemäßen Einspritzanlage hohen Kraftstoffdruck beim Start ist eine Bildung von Gasblasen in der Einspritzleiste sicher drastisch reduziert.

Durch den Wegfall der Rücklaufleitung wird mit der erfindungsgemäßen Einspritzanlage durch weniger Dichtstellen und nur eine Stichleitung zugleich die Diffusion von Kraftstoff an die Umgebung weiter zurückgedrängt und damit dem Umweltschutz Rechnung getragen, der eine verstärkte Reduzierung der Abgabe flüchtiger Stoffe von Kraftfahrzeugen an die Umgebung fordert.

Bei einem Ottomotor wird der Kraftstoff von den Einspritzventilen vor die Einlaßventile in das Saugrohr gespritzt. Die eingespritzte Kraftstoffmenge hängt also einerseits von der Ventilöffnungszeit und andererseits von der Druckdifferenz zwischen dem Kraftstoffdruck in der Einspritzleiste und dem Saugrohrunterdruck ab. Um die Genauigkeit der erfindungsgemäßen Einspritzanlage zu verbessern, wird daher vorzugsweise nicht nur der Druck des Kraftstoffs in der Einspritzleiste gemessen, sondern ′zusätzlich der Saugrohrunterdruck bestimmt, also in das elektronische Steuergerät als weitere Größe zur Ermittlung der Öffnungszeit der Einspritzventile die Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Kraftstoffleitung und dem Saugrohrunterdruck eingegeben.

Diese Druckdifferenz kann beispielsweise mit einem Differenzdrucksensor mit zwei Anschlüssen gemessen werden, der einerseits an die Kraftstoffleitung und andererseits an das Saugrohr angeschlossen ist, wobei der Anschluß an das Saugrohr beispielsweise mit einem Schlauch erfolgen kann.

Auch ist es möglich, den Saugrohrunterdruck anhand der den Betriebszustand des Motors kennzeichnenden Größen zu ermitteln, d. h. aufgrund dieser Größen den Saugrohrunterdruck und damit die Druckdifferenz mit dem elektronischen Steuergerät zu errechnen. Diese den Motor kennzeichnenden Größen oder Kennfelder zur Ermittlung des Saugrohrunterdrucks können insbesondere die Motordrehzahl und die Stellung der Drosselklappe sein.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Einspritzanlage liegt also vor allem darin, daß durch den Wegfall der Kraftstoffumwälzung die Temperatur des Kraftstoffs im Tank nicht erhöht wird. Zugleich wird mit der erfindungsgemäßen Einspritzanlage ein zuverlässiger Start auch bei warmem Motor gewährleistet. Darüber hinaus entfällt der Druckregler und damit eine Geräuschquelle.

Die erfindungsgemäße Einspritzanlage weist aber noch weitere Vorteile auf.

Wenn bei der herkömmlichen Einspritzanlage die Leistung der Kraftstoffpumpe abfällt, ist dies meist erst erkennbar, wenn die Fahrleistung spürbar nachläßt. Dies hat zur Folge, daß bei einer fehlerhaften Pumpe die Einspritzwerte bereits über einen längeren Zeitraum nicht mehr stimmen können, ohne daß dies bemerkt wird. Die Folge sind erhöhte Abgaswerte, Ausfall des Katalysators und Leistungseinbußen über gegebenenfalls lange Zeiträume. Mit dem Drucksensor, der in der erfindungsgemäßen Einspritzanlage vorgesehen ist, kann nun zugleich der Druck in der Kraftstoffleitung ständig überwacht werden, so daß ein Druckabfall z. B. durch Nachlassen der Leistung der Kraftstoffpumpe sofort feststellbar ist. Weiterhin ist die Gefahr von Motorschäden verringert.

Wenn die Batteriespannung nachläßt, also insbesondere während der kalten Jahreszeit, fällt die Leistung der Elektrokraftstoffpumpe entsprechend ab. Bei der bekannten Einspritzanlage kommt es daher vor, daß bei schwacher Batterie der Motor nur schwer oder gar nicht mehr anspringt, weil die eingespritzte Kraftstoffmenge innerhalb der Ventilöffnungszeit, die das elektronische Steuergerät errechnet hat, aufgrund des verringerten Einspritzdrucks, den die Kraftstoffpumpe nur noch zu erzeugen in der Lage ist, nicht mehr ausreicht.

Demgegenüber wird bei der erfindungsgemäßen Einspritzanlage bei einem Abfall der Batteriespannung und damit der Leistung der Kraftstoffpumpe der geringere Druck in der Einspritzleiste durch eine längere Öffnungszeit der Einspritzventile ausgeglichen.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur schematisch eine Ausführungsform der Einspritzanlage zeigt.

Danach ist in einem Kraftstofftank 1 eine Elektrokraftstoffpumpe 2 mit einem Ansaugsieb 3 angeordnet. Die Elektrokraftstoffpumpe 2 weist eine konstante Förderleistung auf. Sie wird über eine elektrische Leitung 4, die an das Steuergerät 5 der elektronischen Kraftstoffeinspritzung angeschlossen ist, mit Strom versorgt.

An die Druckseite der Kraftstoffpumpe 2 ist die Kraftstoffleitung 6 angeschlossen, die zur Einspritzleiste 7 führt. In der Kraftstoffleitung 6 ist vor der Einspritzleiste 7 ein Kraftstoffilter 8 vorgesehen.

An die Einspritzleiste 7 sind die elektromagnetischen Einspritzventile 9 bis 12 angeordnet, die den Kraftstoff in das in der Zeichnung nicht dargestellte Saugrohr vor die ebenfalls nicht dargestellten Einlaßventile des schematisch als Block 13 wiedergegebenen Ottomotors Spritzen.

Die für den Betriebszustand des Motors 13 wesentlichen Größen, wie Last, Motordrehzahl usw., werden durch in der Zeichnung nicht dargestellte Einrichtungen gemessen und als elektrische Signale dem elektronischen Steuergerät 5 zugeführt.

Die Einspritzanlage weist weiterhin einen Drucksensor 14 auf, der an das Ende der Einspritzleiste 7 angeschlossen ist. Mit dem Drucksensor 14 wird der Druck in der Einspritzleiste 7 und damit der Einspritzdruck gemessen. Die Meßsignale des ,Drucksensors 14 werden über die Leitung 15 dem Steuergerät 5 zugeführt. Aufgrund dieser Größen, einschließlich der Größe des vom Drucksensor 14 gemessenen Einspritzdrucks, errechnet das z. B. als mikroelektronisches Bauteil ausgebildete Steuergerät 5 die Öffnungszeit der Einspritzventile 9 bis 12. Die Ausgangssignale des Steuergeräts 5 werden den Einspritzventilen 9 bis 12 über die Leitungen 16 bis 19 zugeführt.

Claims (4)

1. Einspritzanlage mit einer elektrischen Kraftstoffpumpe, die über eine Kraftstoffleitung an die Einspritzventile angeschlossen ist, und mit einem elektronischen Steuergerät, das die Öffnungszeit der Einspritzventile anhand von den Betriebszustand des Motors kennzeichnenden Größen regelt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drucksensor (14) zur Bestimmung des Drucks in der Kraftstoffleitung (6, 7) vorgesehen ist und der von dem Drucksensor (14) gemessene Kraftstoffdruck dem elektronischen Steuergerät (5) als weitere Größe zur Ermittlung der Öffnungszeit der Einspritzventile (9-12) eingegeben wird.

2. Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im elektronischen Steuergerät (5) als weitere Größe zur Ermittlung der Öffnungszeit der Einspritzventile (9-12) die Größe der Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Kraftstoffleitung (6, 7) und dem Saugrohrunterdruck eingegeben wird.

3. Einspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz mit einem Druckdifferenzsensor ermittelt wird, der einerseits an die Kraftstoffleitung (6, 7) und andererseits an das Saugrohr angeschlossen ist.

4. Einspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugrohrunterdruck von dem elektronischen Steuergerät (5) anhand von den Betriebszustand des Motors (13) kennzeichnenden Größen ermittelt wird.