EP0361199A2 - Brennstoffeinspritzsystem - Google Patents
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- F02M69/00—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
- F02M69/14—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel having cyclically-operated valves connecting injection nozzles to a source of fuel under pressure during the injection period
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- F02M69/145—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel having cyclically-operated valves connecting injection nozzles to a source of fuel under pressure during the injection period the valves being actuated electrically
Definitions
- the invention relates to a fuel injection system for internal combustion engines according to the preamble of patent claim 1.
- Fuel injection systems of this type are intended for internal combustion engines that are used in vehicles and are therefore subject to high requirements with regard to accurate and trouble-free fuel metering.
- OS 17 51 128 discloses an electronically controlled injection device with a metering system consisting of a cylinder section and a free piston that divides the cylinder section into two chambers, one of which can be connected to the fuel supply system or return system into the tank via controllable channels and the other Chamber can be connected either via a throttle to the supply system or to the connection or distribution system with injectors. 3-way valves are provided as the control device.
- This injector is not suitable for sequential and selective injection in multi-cylinder engines.
- an injection device in which the fuel is metered by a free piston arranged in a cylinder section, which divides the cylinder section into two chambers, which can be connected via electrical valves either to the fuel metering system or to a distributor system with injection valves. It is controlled so that one chamber is connected to the fuel delivery system and the other to the distribution system.
- This injector has the disadvantage that two intake valves and 4 distributor valves are to be provided for a 4-cylinder engine and that vapor bubbles can occur in the unflushed injection lines and the distributor flow, especially after longer idle phases, as a result of which the fuel injection can be interrupted by springback of the vapor bubbles.
- the object of the invention is to develop a fuel injection system specified in the preamble of patent claim 1 in such a way that fewer components are required, sequential and selective injection can be achieved and there are no unflushed fuel lines or chambers.
- Fig. 1 shows schematically a fuel injection system according to the invention, which is further described in structure and function.
- the fuel passes from a fuel tank 1 via a fuel line 2 to a fuel pump 3 and via a filter 4 to a metering distributor unit 5.
- the excess fuel is conveyed back to the fuel tank 1 via a return line 7.
- a pressure control valve 6 and a throttle 8 are arranged in the course of the return line.
- the throttle 8 can be replaced by another pressure-reducing element, for example a pressure control or differential pressure valve.
- a metering valve 20 provided in the metering distributor unit doses the fuel provided by the fuel line 2, which, according to the ignition sequence of an internal combustion engine, in this case a 4-cylinder internal combustion engine, is fed from a rotating distributor 28 to the metering distributor unit 5 via distributor lines 10 and injection valves 13 in the cylinders associated air intake channels 14 is injected.
- an internal combustion engine in this case a 4-cylinder internal combustion engine
- the metering valve 20 is controlled via control lines 17 of an electronic control unit 15, which is connected via control lines 16 to the fuel pump 3 and via a control line 18 to a synchronous motor 21 which drives the distributor 28 synchronously with the camshaft of the internal combustion engine. Further connecting lines 19 are used for the supply of motor parameter and control signals which are processed into a control signal of the metering valve 20.
- the return line 7 has a purge line connection 9 downstream of the pressure control valve 6, but upstream of the throttle 8, which opens into the metering distributor unit 5 and is connected to the distributor lines 10 via a distributor groove 29, 30, 33 of the distributor 28, shown in FIG. 2 for which there is no injection.
- the injection valves 13 have return flush lines 11 which open into the metering distributor unit 5 and are connected to a return line 12 by a distributor groove 31, 32, 34 of the distributor 28 such that the non-injecting injection valves via the return flush lines 11 to the return line 12 and to the Fuel return line 7 are connected downstream of the throttle 8, which results in a purge flow.
- the pressure rising by opening the metering valve 20 in the distributor chamber 26 propagates via the distributor line 10 to the injection valve 13.
- the injection valve 13 shown in FIG. 5 or its valve closing body 36 loaded in the closing direction by a spring 39 opens and fuel is injected.
- the injected fuel results from the pressure difference between the distributor chamber 26 and the air intake duct 14 and the opening cross section 37 of the injection valve 13. Since tolerances cannot be avoided during the manufacture of the injection valves, it is necessary for a good uniform distribution to match the valves with one another, e.g. . B. by adjusting the opening cross-section with the aid of an adjustable stop 38.
- the injection process is interrupted since there is no subsequent delivery, and the valve closing body 36 closes by the spring 39 as soon as the opening pressure falls below the opening pressure.
- the distribution of the injection quantity to the engine is speed-dependent, since the distributor 28 is driven by the synchronous motor 21 at the camshaft speed. A purely mechanical drive of the distributor from the internal combustion engine is also conceivable.
- the load-dependent adaptation of the injection quantity takes place by means of a pulse length control of the metering valve 20.
- the injectors 13 of the remaining three cylinders are purged.
- the throttle 8 was selected so that the pressure after the pressure control valve 6 is below the opening pressure of the injection valves 13.
- the fuel required for purging passes through the purging line connection 9 to the distributor groove 29, 30 and 33. This establishes the connection to the distributor lines 10 and the injection valves 13 of the cylinders (sectional view in FIG. 2).
- the injection valves 13 are cooled and kept bubble-free, the purging fuel is returned to the distributor 28 via the return purging line 11.
- Figure 6 shows how the system can be simplified by combining the manifold 10 and the backwash line 11 using double-walled hoses or pipes.
- the number of connections on the metering distributor unit 5 is thereby reduced from 10 to 6, the hoses or pipes leading to the injection valves 13 being arranged offset by 90 ° in one plane. These are sealed on the metering distributor unit 5 with two 0-rings 40 and 41. On the other hand, it is sufficient to seal the injection valve with a 0-ring 41.
- the connection to the injection valve is made at the highest point, so that gas bubbles are flushed out.
- the distributor lines 10 and the return flush lines 11 can be formed directly as channels in the distributor unit 5, the common length of the distributor and the return flush line of each injector advantageously being of the same length for each injector should be. This measure brings about equal dead volumes in the lines between the metering valve and the injector, ie. H. Pressure losses and volume compression are the same for all lines, which means that there are little differences in distribution.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Derartige Brennstoffeinspritzsysteme sind für Brennkraftmaschinen vorgesehen, die in Fahrzeuge eingesetzt werden und daher hohen Anforderungen hinsichtlich einer genauen und störungsfreien Brennstoffzumessung unterliegen.
- Die OS 17 51 128 offenbart eine elektronisch gesteuerte Einspritzvorrichtung mit einem Zumeßsystem bestehend aus einem Zylinderabschnitt und einem Freikolben, der den Zylinderabschnitt in zwei Kammern aufteilt, von denen eine über steuerbare Kanäle entweder mit dem Brennstoffzuführsystem oder -rückführsystem in den Tank verbindbar ist und die andere Kammer entweder über eine Drossel mit dem Zuführsystem oder mit dem Anschluß- bzw. Verteilersystem mit Einspritzventilen verbindbar ist. Als Steuereinrichtung sind 3-Wegeventile vorgesehen.
- Diese Einspritzvorrichtung eignet sich nicht für eine sequentielle und selektive Einspritzung bei Mehrzylindermotoren.
- Aus der OS 20 32 224 ist eine Einspritzvorrichtung bekannt, bei der die Brennstoffzumessung durch einen in einem Zylinderabschnitt angeordneten Freikolben erfolgt, der den Zylinderabschnitt in zwei Kammern aufteilt, die über elektrische Ventile entweder mit dem Brennstoffzumeßsystem oder mit einem Verteilersystem mit Einspritzventilen verbindbar sind. Die Steuerung erfolgt so, daß eine Kammer mit dem Brennstoffzuführsystem und die andere mit dem Verteilersystem verbunden sind.
- Diese Einspritzvorrichtung weist den Nachteil auf, daß für einen 4-Zylindermotor zwei Einlaßventile und 4 Verteilerventile vorzusehen sind und daß in den ungespülten Einspritzleitungen und dem Verteilerstrom Dampfblasen auftreten können, insbesondere nach längeren Standphasen, wodurch die Brennstoffeinspritzung durch Rückfedern der Dampfblasen aussetzen kann.
- Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenes Brennstoffeinspritzsystem derart weiterzubilden, daß weniger Bauteile benötigt, sequentielle und selektive Einspritzung erreichbar werden und keine ungespülten Brennstoffleitungen oder -kammern bestehen.
- Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.
Weitere Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. - Mit der Erfindung erreichbare Vorteile sind in der Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erwähnt. Die Zeichnung zeigt:
- Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzsystems;
- Fig. 2, 3, 4 die Zumeß- und Verteilereinheit in Schnitten;
- Fig. 5 ein Einspritzventil im Schnitt;
- Fig. 6 eine Ausführung mit als doppelwandigem Schlauch oder Rohr ausgeführter Verteilerleitung und Rücklaufspülleitung.
- Fig. 1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Brennstoffeinspritzsystem, das im weiteren im Aufbau und in Funktion beschrieben ist.
- Der Brennstoff gelangt aus einem Brennstoffbehälter 1 über eine Brennstoffleitung 2 zu einer Brennstoffpumpe 3 und über einen Filter 4 zu einer Zumeßverteilereinheit 5. Der im Überschuß geförderte Brennstoff wird über eine Rückführleitung 7 zum Brennstoffbehälter 1 zurück gefördert. Im Zuge der Rückführleitung sind ein Druckregelventil 6 und eine Drossel 8 angeordnet. Die Drossel 8 kann durch ein anderes druckabfallbewirkendes Element ersetzt werden, beispielsweise ein Druckregel- oder Differenzdruckventil.
- Ein in der Zumeßverteilereinheit vorgesehenes Zumeßventil 20 dosiert den durch die Brennstoffleitung 2 bereitgestellten Brennstoff, der entsprechend der Zündfolge einer Brennkraftmaschine, hier handelt es sich um eine 4-Zylinder-Brennkraftmaschine, von einem rotierenden Verteiler 28 der Zumeßverteilereinheit 5 über Verteilerleitungen 10 Einspritzventilen 13 zugeführt und in den Zylindern zugeordnete Luftansaugkanäle 14 eingespritzt wird.
- Die Einspritzung erfolgt sequentiell für jeden Zylinder
- Die Ansteuerung des Zumeßventils 20 erfolgt über Ansteuerleitungen 17 eines elektronischen Steuergerätes 15, das über Ansteuerleitungen 16 mit der Brennstoffpumpe 3 und über eine Steuerleitung 18 mit einem Synchronmotor 21 verbunden ist, der den Verteiler 28 synchron mit der Nockenwelle der Brennkraftmaschine antreibt.
Weitere Anschlußleitungen 19 dienen der Zuleitung von Motorparameter- und Steuersignalen, die zu einem Ansteuersignal des Zumeßventils 20 verarbeitet werden. Die Rückführleitung 7 weist stromab des Druckregelventils 6, jedoch stromauf der Drossel 8, einen Spülleitungsanschluß 9 auf, der in die Zumeßverteilereinheit 5 einmündet und über eine Verteilernut 29, 30, 33 des Verteilers 28, in Fig. 2 dargestellt, mit den Verteilerleitungen 10 verbunden ist, für die keine Einspritzung erfolgt. Die Einspritzventile 13 weisen Rücklaufspülleitungen 11 auf, die in die Zumeßverteilereinheit 5 einmünden und durch eine Verteilernut 31, 32, 34 des Verteilers 28 derart mit einer Rücklaufleitung 12 verbunden sind, daß die nicht einspritzenden Einspritzventile über die Rücklaufspülleitungen 11 mit der Rücklaufleitung 12 und mit der Brennstoffrückführleitung 7 stromab der Drossel 8 verbunden sind, wodurch sich ein Spülstrom einstellt. - Fig. 2, 3 und 4 zeigen die Zumeßverteilereinheit 5 in Schnitten.
Bei geschlossenem Zumeßventil 20 wird der über die Brennstoffleitung 2 zugeführte Brennstoff über die Rückführleitung 7 abgeführt. Soll beispielsweise in den ersten Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt werden, wird über die Ansteuerleitung 17 das Zumeßventil 20 mit elektrischem Strom beaufschlagt, so daß dessen Ventilschließkörper 22 öffnet.
Hierdurch gelangt unter Druck stehender Brennstoff in eine Verteilerkammer 26, die über eine Verteilerbohrung 27, eine Nut 35 und die Verteilerleitung 10 mit dem Einspritzventil 13 des ersten Zylinders in Verbindung steht. Bei Rotation des Verteilers 28 gelangt nach jeder 90° Drehung die Verteilerbohrung 27 in Überdeckung mit einer der vier Verteilerleitungen 10. Bei Rechtsdrehung des Verteilers werden die Zylinder der Brennkraftmaschine entsprechend der Zündfolge mit Brennstoff versorgt. Der durch Öffnen des Zumeßventils 20 in der Verteilerkammer 26 ansteigende Druck pflanzt sich über die Verteilerleitung 10 zum Einspritzventil 13 fort. Bei Überschreitung des Öffnungs- bzw. Abspritzdruckes öffnet das in Fig. 5 dargestellte Einspritzventil 13 bzw. dessen in Schließrichtung durch eine Feder 39 belastete Ventilschließkörper 36 und Brennstoff wird eingespritzt.
Der eingespritzte Brennstoff ergibt sich aus der Druckdifferenz zwischen der Verteilerkammer 26 und dem Luftansaugkanal 14 und dem Öffnungsquerschnitt 37 des Einspritzventils 13. Da sich bei der Fertigung der Einspritzventile Toleranzen nicht vermeiden lassen, ist es für eine gute Gleichverteilung notwendig, die Ventile untereinander abzugleichen, z. B. durch Einstellung des Öffnungsquerschnitts mit Hilfe eines verstellbaren Anschlags 38. Beim Schließen des Zumeßventils 20 wird der Einspritzvorgang unterbrochen, da keine Nachförderung erfolgt, und der Ventilschließkörper 36 schließt durch die Feder 39, sobald der Öffnungsdruck unterschritten wird. Die Verteilung der Einspritzmenge an den Motor erfolgt drehzahlabhängig, da der Verteiler 28 durch den Synchronmotor 21 mit Nockenwellendrehzahl angetrieben wird. Ein rein mechanischer Antrieb des Verteilers von der Brennkraftmaschine aus ist ebenfalls denkbar. Die lastabhängige Anpassung der Einspritzmenge erfolgt durch eine Impulslängensteuerung des Zumeßventils 20. - Während Brennstoff in den Einlaßkanal des Zylinders 1 eingespritzt wird, werden die Einspritzventile 13 der restlichen drei Zylinder gespült. Dazu wurde die Drossel 8 so ausgewählt, daß der Druck nach dem Druckregelventil 6 unter dem Öffnungsdruck der Einspritzventile 13 liegt. Der zur Spülung benötigte Brennstoff gelangt über den Spülleitungsanschluß 9 zu der Verteilernut 29, 30 und 33. Diese stellt die Verbindung her zu den Verteilerleitungen 10 und den Einspritzventilen 13 der Zylinder (Schnittbild in Fig. 2). Die Einspritzventile 13 werden gekühlt und blasenfrei gehalten, der Spülbrennstoff wird über die Rücklaufspülleitung 11 zum Verteiler 28 zurückgeleitet. Während die Rücklaufspülleitung 11 vom Einspritzventil 13 des ersten Zylinders durch den Verteiler 28 abgesperrt wird, sind die Einspritzventile der drei anderen Zylinder mit der Verteilernut 31, 32 und 34 verbunden, so daß der Spülbrennstoff über die Rückleitung 12 zum Tank abfließen kann. Die Bohrungen und Nuten im Verteiler sind in Strömungsrichtung ansteigend angeordnet, damit sie vollständig gespült werden. Durch den elektrischen Antrieb des Verteilers kann die Spülung aller Leitungen und Einspritzventile auch bei stehender Brennkraftmaschine erfolgen. Dazu ist die Ansteuerung der Brennstoffpumpe 3 und des Synchronmotors 21 erforderlich, wobei das Zumeßventil 20 geschlossen bleibt. Diese Spülung bringt insbesondere Vorteile, wenn sie unmittelbar vor dem Heißstart durchgeführt wird.
- Fig. 6 zeigt, wie das System vereinfacht werden kann durch Zusammenfassung der Verteilerleitung 10 und der Rücklaufspülleitung 11 durch Verwendung von doppelwandigen Schläuchen oder Rohren. Die Anzahl der Anschlüsse an der Zumeßverteilereinheit 5 wird dadurch von 10 auf 6 reduziert, wobei die zu den Einspritzventilen 13 führende Schläuche oder Rohre in einer Ebene jeweils um 90° versetzt angeordnet sind. Diese sind an der Zumeßverteilereinheit 5 mit zwei 0-Ringen 40 und 41 abgedichtet. Am Einspritzventil dagegen genügt die Abdichtung mit einem 0-Ring 41. Der Anschluß am Einspritzventil erfolgt an der höchsten Stelle, so daß eine Ausspülung von Gasblasen gewährleistet ist.
- Sofern jedoch die Einspritzventile 13 direkt in der Verteilereinheit 5 angeordnet werden sollen, können die Verteilerleitungen 10 und die Rücklaufspülleitungen 11 direkt als Kanäle in der Verteilereinheit 5 ausgebildet sein, wobei die gemeinsame Länge der Verteiler- und der Rückführspülleitung jedes Einspritzventils vorteilhafterweise für jedes Einspritzventil gleich lang sein sollte. Diese Maßnahme bewirkt für alle Einspritzventile gleich große Totvolumina in den Leitungen zwischen Zumeßventil und Einspritzventil, d. h. Druckverluste und Volumenkompression sind für alle Leitungen gleich, wodurch Verteilungsunterschiede gering sind.
Claims (7)
daß als Zumeßeinheit ein elektromagnetisch betätigtes Zumeßventil (20) vorgesehen ist,
daß als Verteilereinheit ein synchron mit der Brennkraftmaschinennockenwelle rotierender Verteiler (28) vorgesehen ist,
daß dem Zumeßventil (20) unter Druck stehender Brennstoff über eine Brennstoffleitung (2) zugeführt und über eine Rückführleitung (7) abgeführt wird, in der ein Druckregelventil (6) angeordnet ist,
daß von der Rückführleitung (7) stromab des Druckregelventils (6) jedoch stromauf eines einen Druckabfall bewirkenden Elements (8) ein Spülleitungsanschluß (9) abzweigt, der zur Zumeßverteilereinheit (5) führt und dort in eine Verteilernut (29, 30, 33) des Verteilers (28) einmündet, daß die Verteilernut (29, 30, 33) mit den Verteilerleitungen (10) der Einspritzventile (13) in Verbindung steht, für die keine Einspritzung vorgesehen ist,
daß die Einspritzventile (13) Rückspülleitungen (11) aufweisen, die in die Zumeßverteilereinheit (5) einmünden und durch eine Verteilernut (31, 32, 34) des Verteilers (28) in dem Sinne mit einer Rücklaufleitung (12) zur Brennstoffrückführleitung (7) stromab des Elements (8) verbunden werden, wie für die Verteilernut (29, 30, 33) und die Verteilerleitungen (10) vorgesehen, wobei für das Einspritzventil, für das Einspritzung vorgesehen ist, eine Verbindung zum Zumeßventil (20) besteht.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883833011 DE3833011A1 (de) | 1988-09-29 | 1988-09-29 | Brennstoffeinspritzsystem |
DE3833011 | 1988-09-29 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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EP0361199A2 true EP0361199A2 (de) | 1990-04-04 |
EP0361199A3 EP0361199A3 (de) | 1990-10-10 |
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ID=6363940
Family Applications (1)
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EP89116828A Withdrawn EP0361199A3 (de) | 1988-09-29 | 1989-09-12 | Brennstoffeinspritzsystem |
Country Status (2)
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---|---|
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DE (1) | DE3833011A1 (de) |
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