DE4407166C1 - Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, bei der eine mechanisch angetriebene Hoch­ druckpumpe Kraftstoff in eine für magnetventilgesteuerte Ein­ spritzdüsen vorgesehene und als Druckspeicher wirkende gemein­ same Versorgungsleitung (Common-Rail) fördert, nach den im Ober­ begriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Eine Hochdruckpumpe mit Förderung des Kraftstoffes in einen Hochdruckspeicher ist aus der ATZ/MTZ Sonderheft Motor und Um­ welt 1992, Seite 28 ff. "Fuel Injektion for Diesel", Toshihiko bekannt. Eine Zulaufleitung steht in der Kraftstoffbefüllphase mit dem Pumpenarbeitsraum in Verbindung, von dem aus eine Hoch­ druckleitung unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventiles zum Hochdruckspeicher führt. In die Hochdruckleitung mündet stromab des Rückschlagventiles eine von der Zulaufleitung ab­ zweigende Steuerleitung, die ein Magnetventil enthält, welches in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine öffenbar ist und Einfluß auf eine bedarfsgeregelte Kraftstofför­ derung nimmt. Eine ähnliche Hochdruckpumpe ist aus der EP 0 24 387 A2 bekannt, bei der auch Kraftstoff über ein Rückschlagventil in einen Hochdruckspeicher gefördert wird und bei der eine von einer Hochdruckleitung mittels eines Magnet­ ventiles schaltbare Steuerleitung abzweigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, an einer derartigen Kraftstoffeinspritzanlage bauaufwandarme Maßnahmen vorzusehen, die insbesondere bei krassen Drehzahl- und/oder Laständerungen eine dem neuen Betriebs zustand angepaßte schnelle Druckänderung in der für die Einspritzdüsen vorgesehenen gemeinsamen Versorgungsleitung ermöglichen.

Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die besondere Anordnung eines Bypass und der Strömungsver­ bindung im Pumpenkolben der Hochdruckpumpe ist es möglich, den Hochdruckspeicher über den das Rückschlagventil in der Hoch­ druckleitung umgehenden Bypass, über die Strömungsverbindung und über die Steuerleitung mit der niederdruckseitigen Zulaufleitung zu verbinden. Somit kann bei auftretenden Zustandsänderungen der Brennkraftmaschine, z. B. bei einem spontanen Lastwechsel von Vollast auf Leerlauf, ein schneller Druckabbau im Hochdruckspeicher von einem dem Vollastdruck entsprechenden Druck_max zu einem dem Leerlaufdruck entsprechenden Druck_min realisiert werden.

Die Anordnung eines zusätzlichen Magnetventiles entfällt, da das ohnehin in der Steuerleitung vorhandene und üblicherweise auf eine bedarfsgeregelte Kraftstofförderung Einfluß nehmende Magnetventil zugleich die Funktion des Abströmens aus der gemeinsamen Versorgungsleitung hat.

Aus der JP-Abstract 59-3161 ist zwar eine von der Hochdruckleitung abzweigende Leitungsanordnung mit einem Steuerorgan zur Bedarfsregelung sowie eine weitere Abzweigleitung bekannt, die aber ein dem maximalen Kraftstoffdruck enthaltendes Druckregulierventil enthält, über das der Kraftstoff lediglich in den Saugraum abströmen kann. Bei dieser Ausführung ist bei schnellen Last- und Drehzahländerungen eine schnelle Druckänderung in den für alle Einspritzdüsen bestimmten gemeinsamen Hochdruckspeicher bzw. Versorgungsleitung nicht vorgesehen.

In den Unteransprüchen sind noch vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben, wobei durch die Merkmale gemäß Anspruch 3 eine maximale Abströmung erreichbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar­ gestellt und im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teil einer Kraftstoffeinspritzanlage mit einer Hochdruckpumpe und einer zu einem Hochdruckspeicher führenden Hochdruckleitung mit einem Bypass,

Fig. 2 u. 3 verschiedene Stellungen des mit dem Bypass zusammenwirkenden Pumpenkolbens und des Magnetventiles und

Fig. 4 in grafischer Darstellung den Nockenhub über Grad Nockenwinkel mit definiertem Abströmbereich.

Eine Kraftstoffeinspritzanlage 1 gemäß Fig. 1 für eine mehrzy­ lindrige luftverdichtende Brennkraftmaschine 2 besteht im we­ sentlichen aus einer nockenbetätigten Hochdruckpumpe 3, deren Pumpenkolben 4 Kraftstoff über eine mit einem Rückschlagventil 5 ausgestattete Hochdruckleitung 6 in eine als Hochdruckspeicher wirkende gemeinsame Versorgungsleitung 7 (Common Rail) für alle magnetventilgesteuerte Einspritzdüsen 8 fördert.

Eine niederdruckseitige Kraftstoffzulaufleitung 9 mündet in ei­ nen von dem Pumpenkolben 4 und Pumpenzylinder 10 begrenzten Pum­ penarbeitsraum 11. Von der Hochdruckleitung 6 zweigt stromab des Rückschlagventiles 5 eine in die Kraftstoffzulaufleitung 9 mün­ dende Steuerleitung 12 ab, die ein von einem elektronischen Steuergerät (nicht näher dargestellt) betriebsparameterabhängig ansteuerbares Magnetventil 13 enthält.

Der Pumpenkolben 4 weist eine Strömungsverbindung auf, die aus einer in den Pumpenarbeitsraum 11 mündenden Axialbohrung 14, ei­ ner Umfangsnut 15 und einer die Axialbohrung 14 und die Umfangs­ nut 15 verbindenden Radialbohrung 16 besteht. Im Pumpenzylinder 10 ist eine mit der Strömungsverbindung zusammenwirkende Ringnut 17 eingearbeitet, in die ein von der Hochdruckleitung 5 abzwei­ gender und das Rückschlagventil 4 umgehender Bypass 18 mündet.

In Fig. 1 ist der Pumpenkolben 3 in seiner unteren Stellung bei geschlossenem Magnetventil 13 und somit gesperrter Steuerleitung 12 gezeigt. Die Zulaufleitung 9 ist aufgesteuert. Sobald der Pumpenkolben 4 nach der Kraftstoffbefüllphase die Zulaufleitung 9 zusteuert, wird gemäß Fig. 2 Kraftstoff über das aufgedrückte Rückschlagventil 4 in die Versorgungsleitung 7 gefördert. Das Magnetventil 13, falls kein Erfordernis zur Bedarfsänderung der Kraftstofförderung besteht, ist weiterhin geschlossen. Erreicht der Pumpenkolben 4 in seiner Hubphase den OT-Bereich, besteht Überdeckung zwischen dem Bypass 18 und der Strömungsverbindung im Pumpenkolben 4. Wenn in dieser Hubphase das Magnetventil 13 geöffnet ist, baut sich der Kraftstoffdruck in der Versorgungsleitung 7 über den Bypass 18, die Strömungsverbindung, die Steuerleitung 12 zur Niederdruckseite rasch ab (Fig. 3).

In Fig. 4 ist der Nockenhub "H" über Grad Nockenwelle "NW" mit dem Abströmhub "h" auf der ansteigenden und der absteigenden Flanke im OT-Bereich aufgetragen, das bedeutet, daß die Abströ­ mung zu einem Zeitpunkt einsetzt, wenn das Magnetventil 13 kurz vor OT an der Stelle x₁ öffnet. Die Abströmung ist beendet, wenn das Magnetventil 13 kurz nach OT an der Stelle x₂ schließt.

Die Abströmdauer bzw. die Abströmphase ist mit einer unterbro­ chenen dargestellten Linie "a" gekennzeichnet und kann je nach betriebsbedingtem Erfordernis durch entsprechende Ansteuerung des Magnetventiles variiert werden, z. B. in Abhängigkeit von Drehzahl und/oder Last der Brennkraftmaschine.

Claims (3)

1. Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, bei der eine mechanisch angetriebene Hochdruckpumpe Kraftstoff in eine für magnetventilgesteuerte Einspritzdüsen vorgesehene und als Druckspeicher wirkende gemeinsame Versorgungsleitung (Common Rail) fördert, mit einem von einem Pumpenzylinder und einem Pum­ penkolben begrenzten Pumpenarbeitsraum, in den eine niederdruckseitige Kraftstoffzulaufleitung sowie eine ein Rückschlagventil aufweisende Hochdruckleitung mündet, und mit einer mit Hilfe eines Magnetventiles schaltbaren Steuerleitung, welche den Hochdruckanschluß der Hochdruckpumpe mit deren Saugseite verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckleitung (6) mit einem das Rückschlagventil (5) umgehenden Bypass (18) versehen ist, der im oberen Totpunkt des Pumpenkolbens über eine im Pumpenkolben (4) angeordnete Strömungsverbindung mit dem Pumpenarbeitsraum (11) und über das geöffnete Magnetventil (13) zusätzlich mit der Niederdruckseite über die Steuerleitung verbindbar ist.

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsverbindung im Pumpenkolben (4) eine Umfangsnut (15), eine in den Pumpenarbeitsraum (11) mündende Axialbohrung (14) und eine diese und die Umfangsnut (15) verbindende Radial­ bohrung (16) umfaßt, von denen die Umfangsnut (15) mit einer mit dem Bypass (18) verbundenen Ringnut (17) im Pumpenzylinder (10) zusammenwirkt.

3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil kurz vor OT des Pumpenkolbens öffnet und kurz nach OT schließt.