DE69909418T2

DE69909418T2 - Krafstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69909418T2
Application number: DE1999609418
Authority: DE
Inventors: Henri Mazet
Original assignee: Magneti Marelli France SAS
Current assignee: Marelli France SAS
Priority date: 1998-12-24
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2019-12-23
Also published as: ES2203035T3; FR2787832B1; DE69909418D1; EP1013914B1; EP1013914A1; FR2787832A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennstoffversorgungsleitung für eine Verbrennungskraftmotor.
Die Erfindung betrifft insbesondere Motoren mit Direkteinspritzung.
Die bei Verbrennungskraftmotoren von Kraftfahrzeugen üblicherweise angetroffenen Versorgungsleitungen umfassen eine Hochdruckpumpe, einen Verteiler für Einspritzdüsen, der durch die Hochdruckpumpe mit Brennstoff versorgt wird, und Steuermittel für den Betrieb der Einspritzdüsen, wobei die Steuermittel die Einspritzdüsen während eines Teils der Anlassphase des Motors geschlossen halten und die Öffnung der Einspritzdüsen zulassen, wenn der Druck im Verteiler der Einspritzdüsen einen vorbestimmten Grenzwert erreicht hat, wobei die Steuermittel Messmittel umfassen, die den Druckwert auf der Grundlage eines Betriebsmodells des Motors nachbilden, das Betriebsparameter des Motors beinhaltet.
Wenn der Motor nicht arbeitet, kann der Kraftstoffdruck im Inneren der Versorgungsleitung infolge eines längeren Halts gering sein oder aber, weil er absichtlich gering gehalten wird, um ein Ausströmen aus den Einspritzdüsen zu vermeiden, wenn sie im Stillstand sind.
Um einen optimalen Betrieb der Verbrennungskraftmotoren zu erhalten, ist es notwendig, dass die Einspritzdüsen den Brennstoff in die Zylinder des Motors in Form eines regelmäßig zerstäubten Strahls einbringen. Das Einspritzen ist umso besser, je mehr der in die Einspritzdüsen eingelassene Brennstoff unter Druck steht.
In der Anlassphase des Motors ist nun aber die Erzeugung eines hohen Drucks durch die Hochdruckpumpe durch die Kompressibilität des Brennstoffs einerseits und durch die Dehnung der Versorgungsleitung andererseits beeinträchtigt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die zuvor genannten Nachteil zu beseitigen, indem eine Versorgungsleitung bereitgestellt wird, die es gestattet, schon beim Anlassen einen optimalen Brennstoffdruck in den Einspritzdüsen bei deren Betrieb zu erzeugen.
Hierzu ist die erfindungsgemäße Versorgungsleitung der vorgenannten Art dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert durch die Steuermittel in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Motors, wie beispielsweise der Temperatur, bestimmt und moduliert wird.
Auf diese Weise ist es möglich, eine gute Zerstäubung des Brennstoffs zu erhalten, während eine Hochdruckpumpe von massvollen Abmessungen eingesetzt wird, die für den Normalbetrieb des Motors optimiert ist und einen geringen Leistungsverbrauch für ihren Antrieb und eine geringe Erwärmung des Brennstoffs sowie eine hohe Regelgenauigkeit bei der Dosierung kleiner Brennstoffmengen ermöglicht, die vom Motor bei Zuständen schwacher Last erfordert werden.
Die erfindungsgemäße Versorgungsleitung kann eventuell außerdem eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen:

– die Steuermittel umfassen Mittel zur Messung des Brennstoffdrucks in dem Verteiler und Mittel zum Vergleich des Messwertes mit dem Grenzwert;
– beim Anlassen des Motors ist die Drehzahl der Hochdruckpumpe proportional zur Drehzahl des Motors;
– die Hochdruckpumpe ist eine Direkteinspritzpumpe; und
– die Hochdruckdirekteinspritzpumpe besitzt Eigenschaften entsprechend dem Nennbetriebsbereich des Motors.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Fahrzeugmotor mit einer Brennstoffversorgungsleitung, wie sie oben definiert ist, und einem Anlasser, dessen Eigenschaften es gestatten, den Motor mit einer Geschwindigkeit anzutreiben, die genügt, den Brennstoffdruckgrenzwert in einer reduzierten Zeitspanne zu erreichen.
Die Zeitspannen sind vorzugsweise im Wesentlichen kleiner oder gleich als eine Sekunde.
Es wird nun bezüglich der folgenden Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel beschrieben:
1 ist eine schematische Ansicht der Versorgungsleitung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
2 gibt ein Diagramm wieder, das den Betrieb der Versorgungsleitung der 1 veranschaulicht.
Die in 1 dargestellte Versorgungsleitung 1 soll einen Verbrennungskraftmotor eines Kraftfahrzeugs mit Brennstoff versorgen. Diese Versorgungsleitung umfasst eine Hochdruckeinspritzpumpe 2 und einen Verteiler 4, stromabwärts von dem die Einspritzdüsen 5 liegen. Die Pumpe 2 wird aus einem (nicht gezeigten) Vorratsbehälter über eine Zuführleitung 3 in Richtung des Pfeils F mit Brennstoff versorgt. Der Verteiler 4 wird durch eine Ausgangsleitung 6 mit Brennstoff versorgt, die die Pumpe 2 mit dem Verteiler 4 verbindet. Die Einspritzdüsen 5 zerstäuben den Brennstoff im Inneren von Zylindern des (nicht gezeigten) Motors in Form von Strahlen 8.
Bei den verschiedenen Schritten des Arbeitszyklus des Verbrennungskraftmotors werden die Einspritzdüsen 5 durch Steuermittel 7 gesteuert. Diese Steuermittel steuern auch den Betrieb der Hochdruckpumpe 2.
Die Hochdruckeinspritzpumpe 2 ist zum Beispiel eine Pumpe, deren Drehzahl mit derjenigen des Motors verknüpft ist, zu dem sie gehört. In der Anlassphase des Motors treibt ein an sich bekannter (nicht gezeigter) Anlasser den Motor an; die Drehzahl der Pumpe ist proportional zu der Drehzahl des Motors. Der von der Pumpe abgegebene Brennstoffdruck ist daher für eine gute Funktion der Einspritzdüsen 5 ungenügend.
Wenn der Motor sich nicht dreht, sind die Einspritzdüsen 5 geschlossen.
2 zeigt, dass in der Phase des Anlassens des Motors eine Bedienungsperson zu einem Zeitpunkt t₁ den Anlasser betätigt, der den Motor mit einer Drehzahl R_d antreibt. Gemäß der vorliegenden Erfindung behalten die Steuermittel 7 die Schließung der Einspritzdüsen 5 während dieser Phase bei, so dass ein Einspritzen von Brennstoff in diese Einspritzdüsen unterbunden ist. Der durch diese Pumpe abgegebene Brennstoffdruck nimmt dann ab dem Zeitpunkt t1 bis zu einem Zeitpunkt t₂ fortlaufend zu. Diese Zunahme ist wegen Elastizitätsphänomenen der Leitung und der Kompressibilität des Brennstoffs vergleichsweise gering. Beim Zeitpunkt t₂ erreicht der Druck einen Grenzwert P_S. Dieser Grenzwert wird für ausreichend gehalten, um eine gute Zerstäubung des Brennstoffs durch die Einspritzdüsen 5 zu erreichen. Die Steuermittel 7 gestatten dann zu diesem Zeitpunkt t_s die Öffnung der Einspritzdüsen 5. In der Praxis werden die Einspritzdüsen 5 während eines Teils der Anlassphase, die dem Beginn dieser Phase entspricht, geschlossen gehalten.
Die hohe Qualität des durch die vorliegende Erfindung erhaltenen Zerstäubungsstrahls gestattet einen guten Betrieb des Motors schon beim Anlassen, wodurch die Emission von Schadstoffen reduziert wird.
Nach dem Zeitpunkt t₂ nimmt der von der Einspritzpumpe 2 gelieferte Brennstoffdruck kontinuierlich und gleichmäßig zu. Gleichzeitig nimmt die Motordrehzahl zu und die Betätigung des Anlassers wird zu einem Zeitpunkt t₃ unterbrochen. Die Drehzahl des Motors nimmt zu, bis sie eine Nenndrehzahl erreicht, die für einen guten Betrieb des Fahrzeugs notwendig ist, an Bord dessen der Motor installiert ist.
Um den Zeitpunkt zu bestimmen, zu dem der Brennstoffdruck den Grenzwert P_S erreicht, umfassen die Steuermittel 7 Messmittel, wie beispielsweise einen Aufnehmer für den in dem Verteiler 4 bereitgestellten Druck, sowie Vergleichsmittel, die es gestatten, den gemessenen Wert mit dem in dem Steuermitteln 7 gespeicherten Grenzwert zu vergleichen.
Alternativ bilden die Messmittel den Druckwert auf der Basis eines Betriebsmodells im Speicher der Steuermittel nach, das die Betriebsparameter des Motors beinhaltet. Die Messmittel können mit dem Aufnehmer verknüpft sein.
Bei einer weiteren Variante wird der Grenzwert zum Zeitpunkt t₂ durch Steuermittel 7 in Abhängigkeit von anderen Motorparametern, wie beispielsweise der Motortemperatur, ermittelt und moduliert.
Im Falle, dass der Motor eine Zündsteuerung aufweist, kann es ebenso vorteilhaft sein, die Zündung nicht auszulösen, so lange die Einspritzdüsen 5 durch die Steuermittel 7 geschlossen gehalten werden.
Der Grenzdruck wird im Allgemeinen in drei oder vier Motorumdrehungen erreicht. Um den Nutzungskomfort beim Anlassen des Motors zu bewahren, besitzt der verwendete Anlasser mechanische Eigenschaften, die es gestatten, den Zeitpunkt t₂ am Ende einer sehr kurzen Dauer in der Größenordnung von einer Sekunde zu erreichen.
Es versteht sich zudem, dass der Grenzdruck auch entweder direkt am Ausgang der Hochdruckpumpe oder auf Höhe der Einspritzdüsen ermittelt werden kann.

Claims

Brennstoffversorgungsleitung eines Verbrennungskraftmotors mit einer Hochdruckpumpe (2), einem Verteiler (4) für Einspritzdüsen (5), der durch die Hochdruckpumpe (2) mit Brennstoff versorgt wird, und Steuermitteln (7) für den Betrieb der Einspritzdüsen (5), wobei die Steuermittel (7) die Einspritzdüsen (5) während eines Teils der Anlassphase des Motors geschlossen halten und die Öffnung der Einspritzdüsen (5) zulassen, wenn der Druck im Verteiler (4) der Einspritzdüsen (5) einen vorbestimmten Grenzwert (P_s) erreicht hat, wobei die Steuermittel (7) Messmittel umfassen, die den Druckwert auf der Grundlage eines Betriebsmodells des Motors nachbilden, das Betriebsparameter des Motors beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert durch die Steuermittel (7) in Abhängigkeit von Betriebsparameteren des Motors wie beispielsweise der Temperatur bestimmt und moduliert wird.
Brennstoffversorgungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (7) Mittel zur Messung des Brennstoffdrucks in dem Verteiler (4) und Mittel zum Vergleich des Messwertes mit dem Grenzwert (P_s) umfassen.
Brennstoffversorgungsleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Anlassen des Motors die Drehzahl der Hochdruckpumpe (2) proportional zur Drehzahl des Motors ist.
Brennstoffversorgungsleitung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpe (2) eine Direkteinspritzpumpe ist.
Brennstoffversorgungsleitung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckdirekreinspritzpumpe (2) Eigenschaften entsprechend dem Nennbetriebsbereich des Motors besitzt.
Fahrzeugmotor mit einer Brennstoffversorgungsleitung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 und einem Anlasser, dessen Eigenschaften es gestatten, den Motor mit einer Geschwindigkeit anzutreiben, die genügt, den Brennstoffdruckgrenzwert in einer reduzierten Zeitspanne zu erreichen.
Fahrzeugmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne im Wesentlichen kleiner oder gleich als eine Sekunde ist.