DE4413156C1 - Für eine Brennkraftmaschine vorgesehene Kraftstoffeinspritzanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine für eine Brennkraftmaschine vorgese­ hene Kraftstoffeinspritzanlage mit einer Hochdruckpumpe und einer als Druckspeicher wirkenden gemeinsamen Versorgungsleitung (Common Rail) für magnetventilgesteuerte Einspritzdüsen nach den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Aus der ATZ/MTZ Sonderheft Motor und Umwelt 1992, Seite 28 ff. "Fuel Injektion for Diesel", Toshihiko ist eine derartige Kraft­ stoffeinspritzanlage mit Förderung des Kraftstoffes in einen Hochdruckspeicher bekannt. Ein Rückschlagventil in der Hoch­ druckverbindung vermeidet nach der Förderphase ein Rückstromen des Kraftstoffes aus dem Hochdruckspeicher. Stromab dieses Rück­ schlagventiles ist ein in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine ansteuerbares Magnetventil vorgesehen, und zwar in einer mit der Niederdruckseite verbundenen Zuleitung, die als Bypassleitung in die Hochdruckverbindung mündet. Das hier verwendete Magnetventil nimmt in der Förderphase der Hochdruckpumpe Einfluß auf eine bedarfsgeregelte Kraftstofförderung.

Aus der US-PS 2 863 437 ist eine Kraftstoffeinspritzanlage bekannt, bei der der Kraftstoff auch von einer Hochdruckpumpe über ein selbststeuerndes Rückschlagventil in den Hochdruckspeicher gefördert wird. Durch ein im Hochdruckspeicher angeordnetes Magnetventil ist der Speicherdruck einstellbar. Das Magnetventil wirkt als Abblaseventil. Dieses System mit einer bedarfsgeregelten Kraftstofförderung, bei dem eine Hochdruckpumpe mit 4fach-Nocken und Konstantförderung verwendet ist, ist durch das Abströmen des Kraftstoffes über das Abblaseventil verlustbehaftet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, an einer Kraftstoffeinspritzanlage mit Hochdruckpumpe und Magnetventilsteuerung durch einfache und kostengünstige Maßnahmen eine zügige Druckentlastung im Hochdruckspeicher, insbesondere bei schnellen Lastwechseln der Brennkraftmaschine, mit zumindest annähernd voller Energierückgewinnung, zu erreichen.

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

In den Unteransprüchen sind förderliche Weiterbildungen der Er­ findung beansprucht.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergibt sich eine aufwandarme Ausführung ohne Zusatzventile. Die besondere Anordnung und Ausbildung des Magnetventiles ermöglicht eine Doppelfunktion, nämlich die Funktion eines Rückschlagventiles sowie die Funktion des Abströmens aus der gemeinsamen Versorgungsleitung. Das Rückschlagventil kann bis OT selbsttätig öffnen und in dieser Stellung durch Aktivieren des Magnetventiles je nach Größe des Entlastungshubes gehalten werden, wobei eine schnelle Entlastung ohne Verlustbehaftung dann erfolgt, wenn der Druck in der Versorgungsleitung über das geöffnete Magnetventil und über die aufgesteuerte Kraftstoffzulaufleitung zur Niederdruckseite entlastet wird. Das Magnetventil kann aber auch bereits zu Beginn der Förderphase wirksam sein, indem es während des Förderhubes aktiviert wird und somit Einfluß auf eine bedarfsgeregelte Kraftstofförderung nimmt.

Somit wird auf einfache Weise neben einer bedarfsgerechten Förderung des Kraftstoffes auch eine Energierückgewinnung erzielt.

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

Fig. 1 einen Teil einer Kraftstoffeinspritzanlage mit einer das Magnetventil aufweisenden Hochdruckleitung zwischen Hochdruckpumpe und Hochdruckspeicher und

Fig. 2 in grafischer Darstellung den Nockenhub über °KW.

Eine Kraftstoffeinspritzanlage 1 gemäß Fig. 1 für eine mehrzy­ lindrige Brennkraftmaschine besteht im wesentlichen aus minde­ stens einer Hochdruckpumpe 2 als nockenbetätigte Steckpumpe und einer für magnetventilgesteuerte Einspritzdüsen (nicht darge­ stellt) vorgesehenen gemeinsamen Versorgungsleitung 3 als sog. Common Rail sowie einem elektromagnetisch betätigbaren Steuer­ ventil 4 in einer die Hochdruckpumpe 2 und die Versorgungslei­ tung 3 verbindenden Hochdruckleitung 5.

Das Steuerventil 4 ist mit einem federbelasteten Schieber 6 ver­ sehen, dessen kegelförmige Ventilspitze 7 den hochdruckpumpen­ seitigen Leitungsabschnitt 5a der Hochdruckleitung 5 absperrt.

Bei der Hochdruckpumpe 2 ist ein Pumpenstempel mit 8, eine nie­ derdruckseitige Kraftstoffzulaufleitung mit 9 und ein Pumpenar­ beitsraum mit 10 bezeichnet.

In dem in Fig. 2 gezeigten Diagramm ist der Hubverlauf des Pum­ penstempels 8 über Grad Kurbelwinkel aufgetragen, wobei im ein­ zelnen bedeuten.
x₀= Beginn des Förderhubes
x₁= oberer Totpunkt Pumpenstempel
a = Förderhub
a-b = Entlastungshub
b = effektiver Förderhub
c = Zulaufhöhe
x₂= Ende des Förderhubes

Das Steuerventil 4 ist zwischen der Auslaßseite 2a der Hochdruckpumpe 2 und der Versorgungsleitung 3 ohne Verbindung zur Niederdruckseite. Die Befüllung des Pumpenarbeitsraumes 10 erfolgt bei aufgesteuerter Kraftstoffzulaufleitung 9. Sobald der Pumpenstempel 8 diese Leitung 9 absteuert, setzt die Förderphase bei x₀ ein. Der zuvor entlastete Schieber 6 öffnet selbsttätig bis x₁. Wenn das Steuerventil 4 nicht aktiviert wird und der Entlastungshub des Pumpenstempels 8 beginnt, wird der Schieber 6 durch die Feder 11 in Schließlage überführt und wirkt als Rück­ schlagventil.

Wird dagegen ab dem oberen Totpunkt des Pumpenstempels 8 der Schieber 6 durch das nunmehr aktivierte Steuerventil 4 in geöff­ neter Stellung gehalten, verringert sich die Fördermenge je nach Größe des Entlastungshubes a-b.

Die Entlastung bzw. der Druckabbau im Rail kann insbesondere bei schnellen Lastwechseln dadurch beschleunigt werden, wenn der Schieber 6 auch noch in der unteren Hubphase des Pumpenstempels bei aufgesteuerter Kraftstoffzulaufleitung 9 geöffnet bleibt.

Somit ist auf einfachste Weise durch besondere Anordnung und Ausbildung des elektromagnetisch betätigbaren Steuerventiles 4 eine variable Druckentlastung in der für die Einspritzdüsen vorgesehenen gemeinsamen Versorgungsleitung 3 realisiert.

Das Steuerventil 4 kann aber auch bereits in der Förderphase aktiviert werden, um auf diese Weise eine bedarfsgeregelte Kraftstofförderung zu ermöglichen. Zur Bedarfsregelung ist eine Beeinflussung des Rückschlagventiles durch den Elektromagneten in der Förderphase notwendig. In der Förderpause wäre der Elektromagnet aufgrund des hohen Systemdrucks nicht in der Lage, das Rückschlagventil aus einer Schließstellung heraus wegzuführen.

Claims (2)

1. Für eine Brennkraftmaschine vorgesehene Kraftstoffeinspritz­ anlage mit einer Hochdruckpumpe und einer als Druckspeicher wirkenden gemeinsamen Versorgungsleitung (Common Rail) für magnetventilgesteuerte Einspritzdüsen, mit einer die Hochdruckpumpe und die Versorgungsleitung verbindenden und ein Rückschlagventil enthaltenden Hochdruckleitung sowie mit einer mit dem Pumpenarbeitsraum zusammenwirkenden niederdruckseitigen Kraftstoffzulaufleitung und einem elektromagnetisch betätigbaren Steuerventil, dadurch gekennzeichnet, daß das zugleich als Rückschlagventil wirkende elektromagnetisch betätigbare Steuerventil in der die Hochdruckpumpe mit der Versorgungsleitung verbindenden Hochdruckleitung angeordnet ist und bei Aktivierung die Funktion des Rückschlagventiles aufhebt.

2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil einen federbelasteten Schieber aufweist, der auch nach der Förderphase durch den Elektromagneten in seiner geöffneten Stellung gehalten wird.