DE602006000410T2

DE602006000410T2 - Fuel injection system for internal combustion engine

Info

Publication number: DE602006000410T2
Application number: DE200660000410
Authority: DE
Inventors: Pierluigi 20045 Dell'Orto; Pasquale 80125 Grassia
Original assignee: Dell Orto SpA
Current assignee: Dell Orto SpA
Priority date: 2005-04-18
Filing date: 2006-04-11
Publication date: 2009-01-08
Anticipated expiration: 2026-04-12
Also published as: EP1717439B9; EP1717439B1; DE602006000410D1; ITMI20050688A1; EP1717439A1

Description

Das Gerät, das Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, fällt in den Bereich der Kraftstoffanlagen für Verbrennungskraftmaschinen. Ein Großteil der Verbrennungskraftmaschinen ist heute mit Kraftstoffeinspritzanlagen ausgestattet, die je nach Anwendung über einen Arbeitsdruck von 2 bis 150 bar verfügen. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, die oben genannten Anlagen mit Pumpen auszurüsten, um unter Druck stehenden Kraftstoff zuzuführen.The Device, is the subject of the present invention falls within the field of fuel systems for internal combustion engines. Much of the Internal combustion engines today are with fuel injection systems equipped, depending on the application over a working pressure of 2 to 150 bar. Hence the need to use the above mentioned equipment with pumps to equip to supply pressurized fuel.

Abhängig von der erforderlichen Druckhöhe werden verschiedene Typen von auf unterschiedliche Weise betriebenen Pumpen eingesetzt. Für Druckhöhen von 2 bis 5 bar werden in der technischen Praxis häufig von einem Gleichstrommotor angetriebene Rollenrotationselektropumpen (sowie Molchpumpen oder Flüssigkeitsringpumpen) eingesetzt. Für höhere Druckhöhen werden fast immer mechanisch angetriebene alternative Pumpen eingesetzt. In diesen Systemen werden in der Regel Bypass-Druckeinstellvorrichtungen eingesetzt.Depending on the required pressure level different types of pumps operated in different ways used. For pressure levels from 2 to 5 bar are often used in technical practice a DC motor driven Rollenrotationselektropumpen (as well as pig pumps or liquid ring pumps) used. For higher pressure levels Almost always mechanically driven alternative pumps used. Bypass pressure adjusters are typically used in these systems.

Die heutigen Umweltschutzbestimmungen zwingen zur Einführung immer ausgefeilterer Kraftstoffeinspritzanlagen, selbst für kleine Motorradmotoren. Weil die Kosten begrenzt werden müssen und damit solche Motoren leistungsfähig bleiben, müssen solche Anlagen nicht nur funktionsfähig und einfach konstruiert sein, sondern auch wenig Energie verbrauchen.The Today's environmental protection regulations always compel introduction more sophisticated fuel injection systems, even for small ones Motorcycle engines. Because the costs have to be limited and thus such engines powerful stay, must such Systems not only functional and be easy to construct, but also consume little energy.

1 zeigt das Diagramm einer herkömmlichen Kraftstoffeinspritzanlage. Der zu verarbeitende Kraftstoff wird aus einem Tank 1 gesaugt und kommt über ein Filtersystem 2 an einer Pumpe 3 an, die dazu dient, ihn unter Druck zu setzen und zu einer Einspritzvorrichtung 4 zu befördern. Die Einspritzvorrichtung 4 regelt den Kraftstoffdurchsatz und der Kraftstoff erreicht den Motor über den Ansaugkrümmer oder wird direkt in die Brennkammer eingespritzt. 1 shows the diagram of a conventional fuel injection system. The fuel to be processed is from a tank 1 sucked and comes through a filter system 2 on a pump 3 which serves to pressurize him and to an injection device 4 to transport. The injector 4 regulates the fuel flow rate and the fuel reaches the engine via the intake manifold or is injected directly into the combustion chamber.

Die Einstellung des Förderdrucks ist, wie erwähnt, Aufgabe einer Druckeinstellvorrichtung 5, die der Pumpe nachgelagert und im Allgemeinen in einen Bypasskreis integriert ist. Die Druckeinstellung durch ein Bypass-System ermöglicht eine Überdimensionierung der Förderleistung der Pumpe entsprechend der maximalen Durchflussrate, die die Einspritzvorrichtung benötigt. Im Wesentlichen orientiert sich die Förderleistung der Pumpe am Wert der Durchflussrate, die von der Einspritzvorrichtung für eine maximale Leistungsabgabe des Motors benötigt wird, und wird zusätzlich um einen bestimmten Betrag erhöht, um den Teil des Kraftstoffs zu berücksichtigen, der von der Einstellvorrichtung in jedem Fall in den Bypasskreis geleitet wird. Wenn die Durchflussrate des Kraftstoffs, der eingespritzt werden soll, bei geringen Motorlasten kleiner als die maximale Durchflussrate ist, wird der überschüssige Kraftstoffstrom über den Bypass zurückgeführt. So wird stets die maximale Förderleistung erbracht, aber nur ein Teil davon tatsächlich genutzt; damit geht alle Energie, die in den rückgeführten Teil des Kraftstoffs investiert wurde, verloren. Die Pumpe wird immer mit ihrer Höchstleistung betrieben, was zu einem großen Energieverbrauch bei geringen Motorlasten führt.The setting of the delivery pressure is, as mentioned, the task of a pressure adjustment device 5 , which is downstream of the pump and generally integrated in a bypass circuit. The pressure adjustment by a bypass system allows over-sizing of the pump delivery rate according to the maximum flow rate required by the injector. In essence, the pump delivery rate is based on the value of the flow rate required by the maximum engine output injector and is additionally increased by a certain amount to account for the portion of the fuel that the adjuster has in each case is conducted into the bypass circuit. If the flow rate of the fuel to be injected is smaller than the maximum flow rate at low engine loads, the excess fuel flow will be returned through the bypass. Thus, the maximum output is always provided, but only a part of it actually used; all the energy invested in the recirculated part of the fuel is lost. The pump is always operated at its maximum power, resulting in high energy consumption with low engine loads.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Präsentation einer Zufuhreinrichtung für Verbrennungskraftmaschinen, mit der die erwähnten Nachteile beseitigt werden und die sowohl einfacher – und somit billiger im Hinblick auf ihre Fertigung – und im Einsatz leichter zu steuern ist, um eine Druckbeaufschlagung und Einstellung des Kraftstoffdrucks zu erzielen, als auch billiger im Hinblick auf ihren Energieverbrauch ist. Diese Ziele werden durch die in Anspruch 1 erwähnten Merkmale erreicht.One The aim of the present invention is the presentation of a feeder for internal combustion engines, with the mentioned Disadvantages are eliminated and both easier - and thus cheaper in terms of their manufacturing - and easier to use Control is to pressurize and adjust the fuel pressure cheaper as well as in terms of energy consumption is. These objects are achieved by the features mentioned in claim 1 reached.

Mit anderen Worten: Das Ziel der vorliegenden Erfindung wird durch den Einsatz eines Systems zur Druckbeaufschlagung des Kraftstoffs erreicht, das sowohl dazu dient, den Kraftstoff unter Druck zu setzen, als auch dazu, den gewünschten Druckwert einzustellen, ohne dass dazu externe Vorrichtungen des Typs eingesetzt werden, der den bekannten Druckeinstellvorrichtungen entspricht.With In other words, the object of the present invention is achieved by the Use of a system for pressurizing the fuel reaches the serves both to pressurize the fuel, as well to the desired To set pressure value without requiring external devices of the Type are used, the known Druckeinstellvorrichtungen equivalent.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind auf jeden Fall besser anhand der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform zu erkennen, die lediglich als nicht einschränkendes Beispiel dient und in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. Zu den Zeichnungen:Further Features and advantages of the invention are in any case better understood the following detailed description of a preferred embodiment to recognize, which serves only as a non-limiting example and in the accompanying drawings is shown. To the drawings:

1 zeigt, wie erwähnt, eine Kraftstoffanlage gemäß der bekannten Technik; 1 shows, as mentioned, a fuel system according to the known art;

2 zeigt sehr schematisch dargestellt, ähnlich wie 1, eine Kraftstoffanlage gemäß der vorliegenden Erfindung; 2 shows very schematically, similar to 1 a fuel system according to the present invention;

3 zeigt einen Axialschnitt einer möglichen praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; 3 shows an axial section of a possible practical embodiment of the device according to the invention;

4 zeigt ein Diagramm des Erregerstroms des Elektromagnets, der die Förderpumpe betätigt, in einer Kraftstoffanlage gemäß der vorliegenden Erfindung und das Diagramm der Kolbenbewegung eines Verbrennungsmotors, der von solch einer Pumpe versorgt wird, und 4 shows a diagram of the excitation current of the electromagnet, which actuates the feed pump, in a fuel system according to the present invention and the diagram of the piston movement of an internal combustion engine, which is supplied by such a pump, and

5 ist ein Diagramm der Synchronisierungssignale der Förderpumpe und der Einspritzvorrichtung in einem System gemäß der vorliegenden Erfindung. 5 Fig. 10 is a diagram of the synchronizing signals of the feed pump and the injector in a system according to the present invention.

Wie in 2 skizziert, enthält die Kraftstoffanlage gemäß der vorliegenden Erfindung dieselben wesentlichen Bestandteile wie sie bereits im Zusammenhang mit 1 für die bekannte Technik beschrieben wurden, d. h.
einen Tank 1,
einen Filter 2,
eine elektromagnetische Pumpe 3,
eine Einspritzvorrichtung 4,
hat aber keine Bypass-Druckeinstellvorrichtung 5; dadurch wird die Systemarchitektur bedeutend vereinfacht und ihre Herstellungs- und Installationskosten werden verringert, aber auch die im Folgenden hervorgehobenen zusätzlichen Vorteile erzielt.As in 2 Outlined, contains the fuel according to the present invention, the same essential components as already associated with 1 have been described for the known technique, ie
a tank 1 .
a filter 2 .
an electromagnetic pump 3 .
an injection device 4 .
but has no bypass pressure adjustment 5 ; this significantly simplifies the system architecture and reduces its manufacturing and installation costs while also providing the additional benefits highlighted below.

Durch den Betrieb der vorgestellten Anlage wird dafür gesorgt, dass der aus Tank 1 entnommene Kraftstoff durch das Filtersystem 2 strömt und in der Pumpe-Einspritzvorrichtung-Baugruppe 3–4 ankommt, die den Druck auf einen vorbestimmten Wert einstellen kann.By the operation of the presented plant it is ensured that the from tank 1 removed fuel through the filter system 2 flows and in the pump injector assembly 3 - 4 arrives, which can adjust the pressure to a predetermined value.

Dieses Ergebnis ist möglich, wenn eine Pumpe wie die zum Beispiel in den Patenten EP-0 288 216 auf den Namen EATON, EP-0 953 764-B1 auf den Namen MARELLI beschriebene gewählt wird, wobei diese sich allerdings ausschließlich auf Pumpen beziehen, die zur Wasserversorgung von Kaffeemaschinen oder zur Ölversorgung von Zweitaktmotoren gedacht sind; in der bekannten Technik, die sich aus diesen Patenten ergibt, führt eine Erregung des betätigenden Elektromagnets zur Verschiebung des Kolbens bei seiner Kraftstoffaufnahmebewegung, während die Kraftstoffabgabebewegung unter dem Druck einer Druckfeder erfolgt, die während der Aufnahmebewegung belastet wurde.This result is possible if a pump like the one in the patents, for example EP-0 288 216 in the name EATON, EP-0 953 764-B1 named after MARELLI, however, these are exclusively related to pumps designed to supply water to coffee machines or to supply oil to two-stroke engines; in the known art, which results from these patents, excitation of the actuating electromagnet causes displacement of the piston during its fuel intake movement while the fuel delivery movement is under the pressure of a compression spring which has been loaded during the intake movement.

In US-2003/0047625-A1 wird eine Pumpvorrichtung gezeigt, die den oben zitierten ähnelt und die als Einspritzvorrichtung bezeichnet wird, weil die Pumpenförderkammer direkt mit einer Auslassöffnung versehen ist; die Einspritzfunktion jedoch wird direkt vom Pumpenkolben angetrieben. Ähnliches trifft auf EP-1 306 544 und EP-0 962 649 zu.In US-2003/0047625-A1 a pumping device similar to that cited above and referred to as an injector is shown because the pump delivery chamber is directly provided with an outlet port; however, the injection function is driven directly by the pump piston. The same applies EP-1 306 544 and EP-0 962 649 to.

In der erfindungsgemäßen Anordnung, die unter Bezugnahme auf die in 3 abgebildete praktische Ausführungsform besser verständlich ist, wird stattdessen vorgeschlagen, einen Pumpenkörper 3 mit einem Einspritzvorrichtungskörper 4 so zu kombinieren, dass sie eine einzige Baugruppe bilden, wobei die Pumpfunktion und die Einspritzfunktion auf eine im Wesentlichen unabhängige Weise gesteuert werden, wenn auch von einem einzigen Steuergerät.In the arrangement according to the invention, with reference to the in 3 is better understood, it is instead proposed a pump body 3 with an injector body 4 to combine to form a single assembly, the pumping function and injection function being controlled in a substantially independent manner, albeit by a single controller.

In der Pumpe 3 ist ein Glockenkörper 10 untergebracht, in dem eine Kammer 11 gebildet wird, in der der Kraftstoff ankommt, und in der eine Gegendruckfeder 12 untergebracht ist; diese Feder liegt oben an einem feststehenden Bund 3b des Kraftstoffzufuhrkanals 3a zur Pumpeneinheit 3 an und liegt unten an der oberen Fläche eines Kolbens 15 an. Dieser Kolben dient zugleich als Saug- und Förderkolben für den aus dem Kanal 3a kommenden Kraftstoff und als beweglicher Anker, der auf das von einem Elektromagnet erzeugte Magnetfeld reagiert. Tatsächlich ist an der Außenseite des Körpers 10 und des Kolbens 15 Spule 13 dieses Elektromagnets angeordnet, nach innen durch ein Metallblech 13a verschlossen und in einen Stützkörper 14 eingebaut. Die Wand dieses Metallblechs 13a bildet zusammen mit der Wand 14a des Körpers 14 einen Zylinder, der die Verschiebungen des Kolbens 15 führt.In the pump 3 is a bell body 10 housed in which a chamber 11 is formed, in which the fuel arrives, and in which a counter-pressure spring 12 is housed; This feather lies on top of a fixed collar 3b of the fuel supply channel 3a to the pump unit 3 at the bottom of the upper surface of a piston 15 at. This piston also serves as a suction and delivery piston for the out of the channel 3a coming fuel and as a moving armature, which responds to the magnetic field generated by an electromagnet. In fact, on the outside of the body 10 and the piston 15 Kitchen sink 13 This electromagnet is arranged inside through a metal sheet 13a closed and in a supporting body 14 built-in. The wall of this metal sheet 13a forms together with the wall 14a of the body 14 a cylinder that controls the displacements of the piston 15 leads.

Kolben 15 ist hohl und seine innere zylindrische Kammer bildet wiederum eine Führung desselben Kolbens 15 auf einem zylindrischen Fortsatz 16 der Verschlussbasis 17 des Körpers 3. Im Fortsatz 16 befindet sich ein mittig angeordneter Hohlraum 18, der sich in ein axiales Loch 18a in derselben Basis 17 hinein erstreckt; das Loch 18a verbindet die Kammer 18 mit der Endkammer 19, in der die Einspritzeinheit 4 eingebaut ist, wie im Folgenden noch besser beschrieben wird. In Kammer 18 ist ein Rückschlagventil untergebracht, das aus einem Ventilkörper 20, der zum Beispiel kugelförmig ist, und einer Gegendruckfeder 21 besteht.piston 15 is hollow and its inner cylindrical chamber in turn forms a guide of the same piston 15 on a cylindrical extension 16 the closure base 17 of the body 3 , In the extension 16 there is a centrally arranged cavity 18 that is in an axial hole 18a in the same base 17 extends into it; the hole 18a connects the chamber 18 with the end chamber 19 in which the injection unit 4 is installed, as will be described below even better. In chamber 18 a check valve is housed, which consists of a valve body 20 which is spherical, for example, and a counterpressure spring 21 consists.

Wenn die Elektromagnetspule 13 mit Spannung versorgt wird, verursacht sie die Aufwärtsverschiebung (aufwärts in Bezug auf die Zeichnung) des Ankers 15; Struktur, Größe und Anordnung der Feder 12 und des Ventils 20–21, als solche bekannt, sind so gewählt, dass die Verschiebung des Ankers 15 nach oben, zusätzlich zum Zusammendrücken der Feder 12, die Öffnung des Ventils 20 und den Kraftstoffstrom aus Kammer 11, d. h. vom Kanal 3a zur Kammer 18, bestimmt.When the electromagnetic coil 13 is energized, it causes the upward shift (upwards with respect to the drawing) of the armature 15 ; Structure, size and arrangement of the spring 12 and the valve 20 - 21 , known as such, are chosen so that the displacement of the armature 15 upwards, in addition to compressing the spring 12 , the opening of the valve 20 and the fuel flow from the chamber 11 ie from the channel 3a to the chamber 18 , certainly.

Wenn der Kolben 15 den oberen Endanschlag erreicht hat und stehen bleibt, führt die Feder 21 dazu, dass das Ventil 20 geschlossen wird. Wenn in diesem Stadium die Elektromagnetspule 13 ausgeschaltet wird, bleibt der Kraftstoff in Kammer 18, 18a, 19 – da er weder in Richtung Einspritzvorrichtung entweichen kann (wie später besser erklärt wird), noch zurück in Kammer 11 kann – durch die Wirkung des Kolbens 15, der von der Feder 12 gedrückt wird, unter Druck. Der Wert dieses Drucks wird vom Verhältnis zwischen dem Druck der besagten Feder 12 auf den Kolben 15 und der Nutzfläche des Kolbens 15 bestimmt.When the piston 15 has reached the upper end stop and stops, leads the spring 21 to that the valve 20 is closed. If at this stage the electromagnetic coil 13 is switched off, the fuel remains in the chamber 18 . 18a . 19 - as it can not escape towards the injection device (as will be better explained later), nor back into the chamber 11 can - by the action of the piston 15 from the spring 12 is pressed under pressure. The value of this pressure is the ratio between the pressure of said spring 12 on the piston 15 and the effective area of the piston 15 certainly.

Die Einspritzeinheit 4 ist durch den Eingriff des Fortsatzes 4a des Körpers 4 mit Kammer 19 (zum Beispiel durch einfaches Hineinschrauben) direkt mit der Pumpeneinheit 3 verbunden.The injection unit 4 is through the engagement of the extension 4a of the body 4 with chamber 19 (for example by simply screwing it in) directly to the pump unit 3 connected.

Der Aufbau dieser Einspritzeinheit, als solches bekannt und daher nicht genauer beschrieben, umfasst im Wesentlichen: einen ersten hohlen zylindrischer Körper 22, der eine erste Einspritzvorrichtungs-Versorgungskammer 22a enthält; einen Glockenkörper 23, in dessen mittig angeordneter Kammer eine Gegendruckfeder 24 untergebracht ist; einen beweglichen Anker 25, der als Zylinder geformt und mit einer Axialbohrung 25a versehen ist; eine Elektromagnetspule 26, die zum Teil die Kammer umgibt, in der die Feder 24 untergebracht ist, und zum Teil den Anker 25; und eine Kraftstoffeinspritzdüse 27 mit der zugehörigen Verschlussnadel 28, die in einer Kammer 29 untergebracht ist, welche im Unterteil des Gleitsitzes von Anker 25 gebildet wird. Die Nadel 28 bildet eine Einheit mit dem Anker 25 und ist daher in der Regel geschlossen, wenn der Elektromagnet 26 nicht eingeschaltet ist und die Feder 24 den Anker 25 nach unten drückt.The structure of this injection unit, known as such and therefore not described in detail, essentially comprises: a first hollow cylinder drical body 22 , which is a first injector supply chamber 22a contains; a bell body 23 in whose centrally located chamber a counter-pressure spring 24 is housed; a movable anchor 25 that is shaped as a cylinder and with an axial bore 25a is provided; an electromagnetic coil 26 which partly surrounds the chamber in which the spring 24 is housed, and partly the anchor 25 ; and a fuel injector 27 with the associated valve pin 28 in a chamber 29 is housed, which in the lower part of the sliding seat of anchor 25 is formed. The needle 28 Forms a unit with the anchor 25 and is therefore usually closed when the electromagnet 26 not turned on and the spring 24 the anchor 25 pushes down.

Der vorliegenden Erfindung gemäß steht die Kammer 18 der Pumpeneinheit in direkter und ungehinderter Verbindung mit dem Kanal 18a, mit Kammer 19, mit Kammer 22a, mit der Kammer, in der die Feder 24 untergebracht ist, mit dem Kanal 25a und mit der Kammer 29 und versorgt so die Einspritzvorrichtung 4. Daher steht der Kraftstoff, wenn er in Kammer 18 unter Druck gesetzt wird, in Kammer 29 genauso unter Druck.According to the present invention, the chamber is 18 the pump unit in direct and unobstructed communication with the channel 18a , with chamber 19 , with chamber 22a , with the chamber in which the spring 24 is housed with the canal 25a and with the chamber 29 and thus supplies the injector 4 , Therefore, the fuel stops when in chamber 18 pressurized, in chamber 29 just as under pressure.

Dank dieser Anordnung ist zu erkennen, dass gemäß des Hauptmerkmals der vorliegenden Erfindung eine integrierte Baugruppe aus Pumpe und Einspritzvorrichtung erzielt wird, in der allerdings die Betätigung der Pumpeneinheit aufgrund der im Folgenden dargelegten Gründe in gewisser Weise von der Betätigung der Einspritzvorrichtung getrennt ist.thanks It can be seen from this arrangement that according to the main feature of the present invention achieved an integrated assembly of pump and injector in which, however, the operation the pump unit in a few due to the reasons set out below Way of the operation the injection device is disconnected.

Im Verhältnis zum Leistungsvermögen der Einspritzvorrichtung ist die Pumpeneinheit so dimensioniert, dass in dem Moment, in dem der Motor mit hohen Drehzahlen betrieben wird, d. h. wenn die maximale Menge an gefördertem Kraftstoff erforderlich ist, für jedes Öffnen der Einspritzvorrichtung ein Pumpenversorgungsimpuls erfolgen muss. Es ist allerdings nicht nötig, das Zusammentreffen des Einschaltmoments des Elektromagneten 13, der das Verschieben des Kolbens 15 steuert, mit dem Einschaltmoment des Elektromagneten 26 zu gewährleisten, der das Öffnen der Einspritzvorrichtung steuert; vielmehr sind die beiden Einschaltmomente vorzugsweise alternierend, wie klar aus den Diagrammen der unten abgebildeten 4 und 5 zu entnehmen ist.In proportion to the performance of the injector, the pump unit is dimensioned such that at the moment the engine is operated at high speeds, ie, when the maximum amount of fuel delivered is required, a pump supply pulse must occur for each opening of the injector. However, it is not necessary, the coincidence of the turn-on of the electromagnet 13 that moving the piston 15 controls, with the switch-on of the electromagnet 26 to ensure that controls the opening of the injector; Rather, the two turn-on moments are preferably alternating, as clearly shown in the diagrams of the below 4 and 5 can be seen.

Bei solch einer Dimensionierung der Pumpeneinheit wird es auch möglich – wenn der Motor mit niedrigen Drehzahlen, d. h. im Leerlauf läuft und der Kraftstoffstrom, der von der Einspritzvorrichtung eingespritzt wird, folglich relativ klein ist – den Elektromagnet 13, der die Verschiebung des Kolbens 15 steuert, nicht nach jeder Betätigung des Elektromagneten 26, der das Öffnen der Einspritzvorrichtung steuert, einzuschalten, sondern eher nach einer Folge einer ganzzahligen Anzahl von Betätigungen des Elektromagneten 26, zum Beispiel alle zwei oder drei Male. Tatsächlich kann die volle Bewegungskapazität des Kolbens 15 bei diesen niedrigen Drehzahlen zwei oder drei Kraftstoffeinspritzungen in den Motor entsprechen, und bei jeder Kraftstoffeinspritzung legt der Kolben 15 nur die Hälfte oder ein Drittel seiner Bewegung zurück und bleibt stehen, sobald sich die Nadel 28 der Einspritzvorrichtung schließt.With such a sizing of the pump unit, it also becomes possible - when the engine is running at low speeds, ie idling, and the fuel flow injected by the injector is therefore relatively small - the solenoid 13 , which is the displacement of the piston 15 controls, not after each actuation of the electromagnet 26 that controls the opening of the injector, but rather a sequence of an integral number of actuations of the solenoid 26 , for example, every two or three times. In fact, the full movement capacity of the piston 15 at these low speeds correspond to two or three fuel injections into the engine, and at each fuel injection the piston stops 15 only half or one-third of its movement back and stops as soon as the needle 28 the injector closes.

Im Allgemeinen wird, wenn die Dauer der Kraftstoffeinspritzphase kurz und die Einspritzvorrichtungsleistung entsprechend gering ist, nur ein Teil des in Kammer 18 enthaltenen Kraftstoffs abgegeben und von daher saugt der Kolben 15 in der darauffolgenden Kraftstoffaufnahmephase nur so viel Kraftstoff an, wie viel erforderlich ist, um Kammer 18 wieder aufzufüllen. Somit erfolgt die Einstellung der Durchflussrate nur der Öffnungszeit der Einspritzvorrichtung entsprechend. Die bei jeder Kraftstoffaufnahmebewegung verbrauchte Energie ist bei unterschiedlicher Betätigungsfrequenz konstant. Wenn die Frequenz abnimmt, erhöht sich die Zyklusdauer, und wenn die Dauer der Aufnahmebewegung festgelegt ist, verlängert sich die Zeit, in der der Magnet nicht eingeschaltet ist, und dadurch verringert sich der Energieverbrauch. Dies ist ein offensichtlicher, großer Vorteil gegenüber der bekannten Technik, bei der die Pumpe selbst bei niedrigen Motordrehzahlen, wenn wenig Kraftstoffbedarf besteht, den gesamten Kraftstoffstrom verarbeitet, obwohl der größte Teil davon in die Bypassleitung strömt, so dass die gesamte in solch einen Vorgang investierte Energie verschwendet ist.In general, when the duration of the fuel injection phase is short and the injector power is correspondingly low, only a portion of the in-chamber 18 delivered fuel and therefore sucks the piston 15 in the subsequent fuel take-up phase, only as much fuel as is required to chamber 18 replenish. Thus, the adjustment of the flow rate only takes place in accordance with the opening time of the injection device. The energy consumed in each fuel intake movement is constant at different operating frequencies. When the frequency decreases, the cycle time increases, and when the duration of the pickup movement is set, the time when the magnet is not turned on increases and thus the power consumption decreases. This is an obvious, major advantage over the prior art technique in which, even at low engine speeds, when there is little fuel demand, the pump processes the entire fuel flow, although most of it flows into the bypass line, so that the entire invested in such a process Energy is wasted.

Das Diagramm in 4, das sich auf den Fall einer Motorversorgung bei den höchsten Drehzahlen bezieht und auf der y-Achse die Kolbenstellung und auf der x-Achse die Zeit abbildet, zeigt in der oberen Hälfte, dass die Verschiebung des Kolbens 15 eine erste Versorgungsphase a), eine anschließende Haltephase b) und eine abschließende Rückkehrphase c) umfasst. Phase a) entspricht dem Ansteigen des Kolbens mit der erneuten Belastung der Feder 12 und einer gleichzeitigen Kraftstoffaufnahme in Richtung Kammer 18; Phase b) ist eine Kolbenhaltephase, während der darauf gewartet wird, die Einspritzvorrichtung mit Kraftstoff zu versorgen; und Phase c) entspricht der Kraftstoffeinspritzphase, in der der Kraftstoff abgegeben und der Kolben nach unten bewegt wird. Dabei ist nicht zu vergessen, dass das Halten des Kolbens 15 hydraulisch erfolgt, indem es schlicht durch das Schließen der Einspritzvorrichtungsnadel 28 bestimmt wird, die das Ausströmen des Kraftstoffs verhindert. Die untere Hälfte des Diagramms in 4, die direkt mit der oberen Hälfte davon zu vergleichen ist, zeigt die Entwicklung des Erregerstroms (der Wert auf der y-Achse) über der Zeit (der Wert auf der x-Achse); hier wird deutlich, dass der Erregerstrom in Phase a) stark ansteigt, wodurch der Kolben gesteuert und verschoben wird, dann in Phase b), in der der Druck des Kolbens gehalten wird, und in Phase c), wenn die Einspritzvorrichtungssteuerung eingeschaltet wird, auf Null abfällt.The diagram in 4 , which refers to the case of a motor supply at the highest speeds and on the y-axis piston position and on the x-axis time represents, shows in the upper half, that the displacement of the piston 15 a first supply phase a), a subsequent holding phase b) and a final return phase c). Phase a) corresponds to the rise of the piston with the re-loading of the spring 12 and a simultaneous fuel intake towards the chamber 18 ; Phase b) is a piston holding phase while waiting to fuel the injector; and phase c) corresponds to the fuel injection phase in which the fuel is discharged and the piston is moved down. It should not be forgotten that holding the piston 15 hydraulically, by simply closing the injector needle 28 is determined, which prevents the outflow of the fuel. The lower half of the diagram in 4 , which is directly comparable to the upper half thereof, shows the evolution of the excitation current (the value on the y-axis) over time (the value on the x-axis); here it becomes clear that the exciting current in phase a) rises sharply, whereby the piston is controlled and shifted, then in phase b), in which the pressure of the piston is held, and in phase c), when the injector control is turned on, falls to zero.

Das Diagramm in 5 dagegen zeigt das zeitliche Verhältnis der Einschaltsignale des Elektromagneten 13 der Pumpe und der Einspritzvorrichtung 26; hier ist offensichtlich, dass das Pumpeneinschaltsignal unmittelbar nach dem Ende der Einspritzvorrichtungssignals erzeugt wird. Mit anderen Worten: Elektromagnet 26, der das Öffnen der Einspritzvorrichtungsnadel 28 steuert, wird erregt und für die Zeitdauer erregt gehalten, die zur Einspritzung der je nach Motordrehzahl erforderlichen Kraftstoffmenge notwendig ist; während dieser gesamten Zeit wird die Kraftstoffversorgung durch das Verschieben des Kolbens 15 durch die Wirkung der Feder 12 garantiert, die sich ausdehnt. Nach der Abschaltung des Elektromagneten 26 wird dann der Elektromagnet 13 der Pumpeneinheit erregt, was dazu führt, dass der Kolben 15 steigt und die Feder 12 erneut belastet wird.The diagram in 5 on the other hand shows the time relationship of the turn-on signals of the electromagnet 13 the pump and the injector 26 ; Here it is obvious that the pump turn-on signal is generated immediately after the end of the injector signal. In other words: electromagnet 26 Opening the injector needle 28 controls, is energized and kept energized for the time required to inject the amount of fuel required depending on the engine speed; during this entire time, the fuel supply is due to the displacement of the piston 15 by the action of the spring 12 guaranteed that expands. After switching off the electromagnet 26 then becomes the electromagnet 13 the pump unit is energized, which causes the piston 15 rises and the spring 12 is charged again.

Durch den beschriebenen Aufbau der Pumpe-Einspritzvorrichtung-Baugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung werden verschiedene Vorteile erzielt, die folgendermaßen zusammengefasst werden können:

– Der Einsatz einer Druckeinstellvorrichtung entfällt. Der Kraftstoff wird durch das Öffnen der elektrisch gesteuerten Einspritzvorrichtung 27 dank der Ausdehnung der Feder 12 gepumpt, die auch dazu dient, den Druck automatisch auf dem gewünschten Wert zu halten; dieser Wert, der der Vorspannung entsprechend bestimmt wird, mit der die Feder ausgestattet ist, bleibt angesichts der geringen Veränderlichkeit der Federlast während ihrer Ausdehnung praktisch konstant.
– Die Einspritzvorrichtungs-Versorgungsphase kann in sehr kurzer Zeit erfolgen, weil die dazu erforderliche Energie bereits vorhanden und in der zuvor belasteten Feder gespeichert ist. Da die Feder zwischen einer Einspritzphase und der nächsten erneut belastet werden kann, ist es somit nicht notwendig, sich an die charakteristischen Bewegungszeiten des Elektromagneten 13 zu halten.
– Die elektrische Energie, die zum Einschalten des Elektromagneten 13 eingesetzt wird, kann bedeutend niedriger sein, weil die Arbeit, die zum Verschieben des Kolbens 15 und Zusammendrücken der Feder 12 erforderlich ist, über einen längeren Zeitraum geleistet werden kann, d. h. genau in der Zeit zwischen einer Einspritzphase und der nächsten.
– Aufgrund folgender Faktoren werden beträchtliche Energieeinsparungen gemacht: die Tatsache, dass die Pumpe keinen überschüssigen Kraftstoff (d. h. Kraftstoff, der gewöhnlich von der Druckeinstellvorrichtung des Stands der Technik aus zurückgeleitet wird) behandeln muss; die Tatsache, dass eine einzige Bewegung des Pumpenkolbens 15 bei niedrigen Drehzahlen für mehrere Einspritzvorrichtungs-Versorgungsvorgänge verwendet werden kann; und die Tatsache, dass die Kraftstoffabgabebewegung des Kolbens 15 bei mittleren Drehzahlen begrenzt ist und die Feder 12 sich nicht vollständig ausdehnt, sodass die Kraftstoffaufnahmebewegung ebenfalls auf die begrenzt ist, die zur teilweisen erneuten Belastung der Feder 12 unbedingt erforderlich ist.
– Weitere Energieeinsparungen werden durch die Tatsache erzielt, dass in Phase b), der Haltephase des Zyklus, keine Energie verbraucht wird, weil das Halten hydraulisch durch das vorübergehende Schließen der Einspritzvorrichtung garantiert wird.
– Ferner ist es möglich, den Steueralgorithmus der elektronischen Steuerung zu vereinfachen, weil das Schließsignal der Einspritzvorrichtung als Steuersignal für das Einschalten des Elektromagneten 13 verwendet werden kann, wodurch die Synchronisation von Pumpe und Einspritzvorrichtung vereinfacht wird.
– Die Systemkosten verringern sich aufgrund der Reduzierung der Bauteile (das Verzichten auf die Druckeinstellvorrichtung) und die einfachere Konstruktion (integrierte Pumpe-Einspritzvorrichtung-Baugruppe).

The described construction of the pump injector assembly according to the present invention achieves several advantages, which can be summarized as follows:

- The use of a pressure adjustment device is eliminated. The fuel is released by opening the electrically controlled injector 27 thanks to the expansion of the spring 12 pumped, which also serves to automatically maintain the pressure at the desired value; this value, which is determined according to the preload provided to the spring, remains practically constant in view of the small variability of the spring load during its expansion.
- The injector supply phase can be done in a very short time, because the required energy is already available and stored in the previously loaded spring. Since the spring can be reloaded between one injection phase and the next, it is thus not necessary to adapt to the characteristic movement times of the electromagnet 13 to keep.
- The electrical energy used to turn on the electromagnet 13 can be significantly lower, because of the work required to move the piston 15 and squeezing the spring 12 is required, can be done over a longer period, ie, exactly in the time between one injection phase and the next.
Considerable energy savings are made due to the following factors: the fact that the pump need not handle excess fuel (ie, fuel that is usually returned from the prior art pressure adjuster); the fact that a single movement of the pump piston 15 at low speeds for multiple injector supply operations; and the fact that the fuel delivery movement of the piston 15 is limited at medium speeds and the spring 12 does not fully expand so that the fuel intake movement is also limited to those required to partially re-load the spring 12 absolutely necessary.
- Further energy savings are achieved by the fact that in phase b), the holding phase of the cycle, no energy is consumed, because the holding is guaranteed hydraulically by the temporary closing of the injector.
Furthermore, it is possible to simplify the control algorithm of the electronic control, because the closing signal of the injection device as a control signal for switching on the electromagnet 13 can be used, whereby the synchronization of the pump and injector is simplified.
- The system costs are reduced due to the reduction of components (dispensing with the pressure adjuster) and the simpler design (integrated pump-injector assembly).

Es wird allerdings davon ausgegangen, dass die Erfindung nicht als auf die konkrete, oben dargestellte Anordnung begrenzt zu betrachten ist, die lediglich eine beispielhafte Ausführungsform darstellt, sondern alle unterschiedlichen Varianten möglich sind, alle innerhalb der Reichweite von Fachleuten, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie sie in den folgenden Ansprüchen definiert wird.It However, it is assumed that the invention is not as limited to the concrete, presented above arrangement which is merely an exemplary embodiment, but all different variants are possible, all within the reach of professionals, without departing from the scope of the present To deviate from the invention as defined in the following claims becomes.

Claims

A fuel injection system for internal combustion engines, comprising: a pump unit ( 3 ) provided with an injection unit ( 4 ), wherein the pump unit is a piston-cylinder assembly ( 15 ; 13a - 14a ), an electromagnet ( 13 ), its attraction to a moving anchor ( 15 ), which consists of the piston or forms a unit with it, a spring ( 12 ) on the armature or piston ( 15 ) acts with a spring force which is opposed to the attraction of the electromagnet, the action of the electromagnet on this armature piston during the fuel intake phase for loading said spring ( 12 ), wherein - said pump unit ( 3 ) directly with an injection unit ( 4 ), - said spring ( 12 ) via the spring energy stored in it, the fuel delivery movement of the piston ( 15 ), - said fuel delivery movement pressurizes the fuel to deliver it directly to the injection unit ( 4 ), characterized in that - the fuel supply of the engine only by the opening of the needle ( 28 ) of the injection unit is controlled.

Fuel injection system for internal combustion engines according to claim 1, characterized in that said fuel chamber ( 18 ) of the pump unit ( 3 ) on the input side of a check valve ( 20 ) and on the output side in direct connection with a supply chamber ( 29 ) located in said injection unit ( 4 ), the fuel in this fuel chamber ( 18 ) and in this supply chamber ( 29 ) by the action of the piston ( 15 ) of the pump unit under the axial force of said spring ( 12 ) is kept under pressure.

Fuel injection system for internal combustion engines according to claim 2, characterized in that this supply chamber ( 29 ) in direct, continuous communication with said fuel chamber ( 18 ) located in the pump unit ( 3 ) is formed.

Fuel injection system for internal combustion engines according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the needle ( 28 ) of said injection unit is driven by an electromagnetic actuation and the opening of this needle the fuel delivery movement of said piston ( 15 ) of the pump unit.

Fuel injection system for internal combustion engines according to claim 1 or 2, characterized in that the adjustment of the fuel supply pressure of the injection device by the ratio of the load of said spring ( 12 ) to the effective area of the piston ( 15 ) is determined.

Fuel injection system for internal combustion engines according to claim 1 or 2, characterized in that the closing signal of the injection needle ( 28 ) in an electronic control as a signal for switching on the electromagnet ( 13 ) of the pump unit ( 3 ) is used.

Fuel injection system for internal combustion engines according to claim 6, characterized in that this electronic control at the highest engine speed after each switch-off signal of the electromagnet ( 26 ), the needle ( 28 ) of the injection unit ( 4 ), sends a signal to the electromagnet ( 13 ) of the pump unit ( 3 ) turns on.

Fuel injection system for internal combustion engines according to claim 6, characterized in that this electronic control at the lowest engine speed after a lying over 1 integer number of turn-off signals of the electromagnet ( 26 ), the needle ( 28 ) of the injection unit ( 4 ), sends a signal to the electromagnet ( 13 ) of the pump unit ( 3 ) turns on.

Internal combustion engine fuel injection system according to one of the preceding claims, characterized in that between the said pump unit ( 3 ) and a fuel tank ( 1 ) only one filter ( 2 ) is located.

Fuel injection system for internal combustion engines according to one of the preceding claims, characterized in that said check valve ( 20 ) between said fuel chamber ( 18 ) and a cylinder chamber ( 11 ), wherein said spring ( 12 ), and this cylinder chamber ( 11 ) directly to the fuel tank ( 1 ) connected is.

Internal combustion engine fuel injection system according to one of claims 1 to 10, characterized in that said piston ( 15 ) is hollow and is guided on the outside within a cylinder which at least partly from the enclosure wall ( 13a ) of the electromagnetic coil ( 13 ) consists.

Fuel injection system for internal combustion engines according to one of the preceding claims, characterized in that the electromagnetic coil ( 13 ), which is closed on the inside by a metal sheet, said wall ( 13a ), in a supporting body ( 14 ), whose base is another cylindrical wall ( 14a ) forming the movements of the piston ( 15 ) leads.

Fuel injection system for internal combustion engines according to claim 11, characterized in that said hollow piston ( 15 ) on the inside further a cylindrical extension ( 16 ) a basis ( 17 ) is guided along which the pump body ( 3 ) closes.

Fuel injection system for internal combustion engines according to claim 2 or 13, characterized in that said fuel chamber ( 18 ) of the pump unit in said extension ( 16 ) is formed, the piston ( 15 ), whereby in said chamber ( 18 ) the said check valve ( 20 ) and a corresponding compression spring ( 21 ) housed and the seat of this check valve ( 20 ) is formed in the piston head.

Fuel injection system for internal combustion engines according to claim 14, characterized in that said fuel chamber ( 18 ), which in said extension ( 16 ) is formed, in an axial hole ( 18a ) the base ( 17 ) of the pump unit extends, said chamber ( 18 ) in connection with a final chamber ( 19 ), in which the injection unit ( 4 ) is installed.

Fuel injection system for internal combustion engines according to claim 2 or 15, characterized in that said injection unit ( 4 ) by the intervention of an extension ( 4a ) derselbigen with said end chamber ( 19 ) directly to the pump unit ( 3 ), preferably by simply screwing.