EP0666416B1 - Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Dieselmotor, sowie ein Verfahren zur Überwachung derselben - Google Patents

Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Dieselmotor, sowie ein Verfahren zur Überwachung derselben Download PDF

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EP0666416B1
EP0666416B1 EP94120647A EP94120647A EP0666416B1 EP 0666416 B1 EP0666416 B1 EP 0666416B1 EP 94120647 A EP94120647 A EP 94120647A EP 94120647 A EP94120647 A EP 94120647A EP 0666416 B1 EP0666416 B1 EP 0666416B1
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high pressure
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    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0602—Fuel pressure

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection system for an internal combustion engine, especially for a diesel engine, with for each combustion cylinder at least one controlled by a control unit Injection element, which has a closable injection opening leading into the cylinder and has a pressure space arranged in front of the latter, the one with a fuel pump depending on engine speed, Load and load change is connected to the high pressure part; and a method for monitoring the fuel injection system.
  • a control unit Injection element which has a closable injection opening leading into the cylinder and has a pressure space arranged in front of the latter, the one with a fuel pump depending on engine speed, Load and load change is connected to the high pressure part; and a method for monitoring the fuel injection system.
  • GB-A-2 246 175 is now another Injection system known, in which the injection quantity is dosed via a pump. The is through the Injectors self-used amount of fuel back in the pump suction area, i.e. downstream, the Quantity metering device returned. I.e. the needed amount of fuel delivered remains in the supply area of the Injectors back and actually gets in the combustion chamber. Furthermore, this has quantitative Delivery the advantage of a leak in this Supply area the fuel amount is not easy up is increased to the maximum pump output, but remains constant according to the characteristic values. By the Pressure drop caused by such a leak can also this disorder can be found at all.
  • the object of the present invention was now a such injector with quantity metering further to improve in order to avoid the disadvantages mentioned and thus heating the fuel and the resulting to reduce the resulting performance losses.
  • the quantity is advantageously metered in using a known one Current regulator or a 2/2-way valve, which depends on the piston position a fuel pump provided as a radial piston pump opens or closes.
  • the pressure accumulator and the high pressure lines of the are advantageous High-pressure part of a tubular, forming an annular gap Enclosed envelope, which opens into the fuel tank, whereby at Leakages in this high-pressure part fuel losses and resulting Pollution can be avoided.
  • the injection elements a fuel pump with a quantity metering of heavy oil and a separate high pressure pump with or without quantity metering for the control of the injection elements be assigned, the high pressure pump for the Control circuit approximately corresponds to the fuel pump, advantageously generates a slightly higher pressure.
  • the high pressure pump for the Control circuit approximately corresponds to the fuel pump, advantageously generates a slightly higher pressure.
  • FIG. 1 shows a fuel injection system 30 for an internal combustion engine provided diesel engine 1 of a motor vehicle, the several Combustion cylinder 110, one of which together are known and therefore not described in detail below Crank mechanism 112 for the piston 114 is illustrated.
  • Crank mechanism 112 for the piston 114 is illustrated.
  • Fuel supply device 3 a central control unit 31 and a battery 84 that supplies this electrically.
  • the diesel engine 1 is made to measure the accelerator pedal 75 operated by a driver and others, not closer Controls shown controlled.
  • Processed for this in addition to the accelerator pedal signal it is primarily the position signal or signals 76 as well as further signals 32 of the fuel pressure necessary for fine corrections in the high pressure section 9, signals 79, 80, 81, 85 for the air, pressure and temperature conditions before combustion or in the exhaust gas state.
  • the signals can be processed digitally or analog.
  • the fuel supply device 3 comprises a fuel tank 34, a line 12 extending from this, a prefeed pump 243, one Fine filter 89 and a fuel pump 6, which the fuel with High pressure from 200 to 2000 bar via a check valve 6 'and one Line 9 'in the high pressure part 9 having a chamber 9 "promotes.
  • This high-pressure part 9 is included in each injection element 2 Pressure chamber 13 connected, which immediately before one in the cylinder 110 leading injection opening, which can be closed by a valve body 15 4 is arranged.
  • the line 9 ' is also over for safety a pressure relief valve 7 is connected to the fuel tank 34.
  • the Fuel pump 6, which supplies a plurality of injection elements 2, is from Control unit 31 is controlled in such a way that, depending on the engine speed, Load and load change works, taking the fuel high speed and high load with usually a high pressure, meanwhile at low load and low speed to a small pressure pumps.
  • the amount of fuel injected in the combustion cylinder is by means of a quantity metering device operated by the control unit feedable.
  • This quantity metering device is included designed as a current regulator 8 connected upstream of the high pressure pump 6, which is a throttle valve which can be actuated by the control unit with or without Position feedback of the valve body or a clocked closing valve having.
  • a pressure correction throttle valve connected in series be assigned, which is described in detail below for FIG. 3.
  • the fuel pump 6 supplies a quantity of fuel that is the number the injection elements fed by it and the desired injection quantity adapted, and it also supplies an additional amount of fuel, which is for a pressure change in the entire line system communicating with it is necessary because primarily with a rapid change in fuel pressure the pump delivery rate deviates from the average injection rate considerably. This is necessary because of changes in state an additional amount is required as the injection pressure changes.
  • the injection duration of the fuel determined by the control unit 31 into the Cylinder and the dimensioning of the injection quantity at the quantity metering device must be coordinated.
  • the control unit 31 is designed in such a way that, with it, that of the Quantity metering device generated injection quantity together with the programmed activation time of the injection valves exactly the desired Injection pressure result, so that always an optimal fuel supply takes place. This means if the from the injectors and their leakage to the amount determined by the current regulator agree, this for an injection pressure deviating from the target pressure leads.
  • the less reliable actuator usually one of the Injection elements 2, for example, by means of known rotational uniformity detection be determined and receives depending on the severity the deviation a corrected actuation period or is switched off. In the latter case is then a correction to that of the current controller controlled amount necessary.
  • the pressure accumulator 9 "and the high pressure lines 9 'of the High-pressure part 9 of a tubular, an annular gap 91 ' enclosing sheath 91, which opens into the fuel tank 34. Leakages from this high-pressure part can be collected as a result and in addition, these can be Detect the monitoring device immediately.
  • FIG. 2 illustrates an injection element 2, one which supplies it Fuel pump 6, which is connected upstream of a quantity metering device 120 is controlled by the control unit 31 and via one of the fuel tank 34 outgoing line 12 by means of the prefeed pump 243 Fuel is fed.
  • a pressure control valve connected in parallel to the latter 135 ensures a constant supply pressure of the in the Quantity metering device 120 guided fuel.
  • This quantity metering device 120 has a 2/2-way valve 39, which to achieve the desired fuel injection quantity depending the position of the pump piston 41 of the fuel pump 6 opens or closes. This is preferably done via connecting lines 82 connected to the control unit 31 valve 39 in the upper position of the Piston 41 opened until it e.g. by the position of the crank mechanism 112 defined stroke has been moved in the suction direction and the suctioned quantity corresponds to the target specification. This allows a volumetrically defined, very precise injection quantity in a simple manner produce. The fuel reaches a from the valve opening 39 ' Chamber 35 and from there via a check valve 36 into the fuel pump 6.
  • this chamber 35 also leads Leakage oil line 33, into which the leakage currents from the injection element 2 and from the system, which flow back from a line 10.
  • a check valve 37 between the chamber 35 and the drain line 33 causes that with valve 39 open due to the increasing pressure Connection to the leak oil collection line 33 is temporarily interrupted.
  • the pressure in the chamber 35 is reduced considerably and the check valve 37 opens and jammed leak oil in the line 33 is thereby also sucked in and subsequently into the high pressure part 9 promoted.
  • This arrangement results in a closed one Circulation of the leakage oil as a whole and it is therefore not the control unit 31 Enter size for an additional delivery quantity. Therefore affect different leakage quantities of the injection elements and other components no longer meter the quantity on the pump.
  • the 2/2-way valve 39 could also be used instead of the check valve 36 directly be upstream of the fuel pump 6.
  • the drain line 33 would then lead back into the fuel tank, for example.
  • the delivery rate should then be measured the loss of leakage oil along with the desired injection quantity are also funded.
  • the leak oil could also be used via its own, which is also effective as a differential pressure valve Intake valve directly into one or more pump cylinders 40 be returned.
  • a solenoid valve 60 has one that can be actuated by the control unit 31 Magnet core 22 and a magnet armature 62 with a valve body 38 and is attached to the upper end of a housing 25.
  • a movable valve body 26 and closes on the latter a the injection opening 4 closing nozzle needle 15, which in Closing state is shown.
  • the current regulator 8 is illustrated in detail in FIG. He instructs controllable throttle valve 252 and a series-connected one Pressure correction throttle valve 253, wherein the throttle valve 252 advantageously from a needle valve with a long-stroke solenoid and is formed with or without position feedback from the same.
  • the throttle valve 252 advantageously from a needle valve with a long-stroke solenoid and is formed with or without position feedback from the same.
  • Pressure correction throttle valve 253 before or, as shown, after the former provided, which its flow cross-section depending on the pressure drop changes over the throttle valve 252.
  • the throttle valve 252 delivers the desired injection quantity and, if necessary, an additional one Flow rate to compensate for leakage losses by controlling its Flow cross-section.
  • a throttle valve could also a clocked closing valve can be used, which preferably at given clock frequency by appropriate pulse width modulation would deliver the desired injection quantity.
  • the pressure in the high-pressure part connected to the injection element 2 9 measured by the control unit 31 and compared there with a target pressure and if a deviation is found, the injection quantity or the power corrected the fuel pump and / or an emergency operation program switched on.
  • the injection quantity at the injection elements adjusted by correcting the spraying time. If individual injection elements are recognized as responsible for these deviations the correction only on this. With larger deviations, too corrected the pump delivery rate, or an injection element completely switched off and the pump delivery to the lower active number of cylinders adjusted. In the worst case, there is still one minimal emergency program to use, which with reduced performance Should allow travel to a service station.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Dieselmotor, mit für jeden Verbrennungszylinder wenigstens einem von einem Steuergerät aus gesteuerten Einspritzelement, welches eine in den Zylinder führende schliessbare Einspritzöffnung und einen vor letzterer angeordneten Druckraum aufweist, der mit einem von einer Kraftstoffpumpe in Abhängigkeit von Motordrehzahl, Last und Laständerung versorgtem Hochdruckteil verbunden ist; sowie ein Verfahren zur Überwachung der Kraftstoffeinspritzanlage.
Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzanlage gemäss der CH-A5 668 621 wird die Einspritzmenge bei gegebenem Öffnungsquerschnitt der Einspritzöffnung primär durch den vor dem Öffnungsventil herrschenden Kraftstoffdruck bestimmt. Sie wird dabei konstant oder durch Veränderung des Druckes entsprechend der in einem Steuergerät festgelegten Druckkennfeldern in einem gewissen Masse variierbar zugeführt. Nachteilig hierbei ist, dass sich die Einspritzmenge durch Abnützung oder Verstopfung eines Öffnungsquerschnittes annähernd linear verändert und damit das resultierende Motordrehmoment beeinflusst. Dies ist von der Einspritzanlage genausowenig feststellbar wie beispielsweise Risse im Bereich der Einspritzöffnung oder auch ein Bruch einer Düsenkuppe. Im weiteren bestehen bei dieser bekannten Einspritzanlage Unzulänglichkeiten bei übermässig anfallender Leckölmenge z.B. bei einem Leitungsbruch. In solchen Fällen können grosse Mengen unerkannt in die Umgebung entweichen. Beschädigungen an der Düsenkuppe oder andere Funktionsstörungen der Einspritzventile können bei dieser herkömmlichen Einspritzanlage möglicherweise nicht erkannt werden und Benützer gefährden. Ferner besteht bei grossvolumigen Dieselmotoren das Problem, dass dazu verwendetes abrasives, jedoch sehr kostengünstiges Schweröl zur Steuerung der Einspritzelemente eingesetzt wird. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass durch dieses Schweröl ein einwandfreies Funktionieren dieser Einspritzelemente über einen längeren Zeitraum nicht gewährleistet ist.
Aus der Schrift GB-A-2 246 175 ist nun weiter eine Einspritzanlage bekannt, bei welcher die Einspritzmenge über eine Pumpe dosiert wird. Dabei wird die durch die Einspritzdüsen eigenverbrauchte Brennstoffmenge wieder in den Pumpenansaugbereich nach, d.h. stromabwärts, der Mengendosiervorrichtung zurückgeführt. D.h. die benötigte, gelieferte Brennstoffmenge bleibt im Versorgungsbereich der Einspritzventile zurück und gelangt so auch tatsächlich in den Verbrennungsraum. Überdies hat diese mengenmässige Lieferung den Vorteil, dass bei einer Leckage in diesem Versorgungsbereich die Kraftstoffmenge nicht einfach bis zur maximalen Pumpenleistung erhöht wird, sondern entsprechend den Kennwerten konstant bleibt. Durch den durch ein solches Leck verursachten Druckabfall kann auch diese Störung überhaupt festgestellt werden. Bei der in diesem Dokument gezeigten Lösung erweist sich allerdings die Ausführung der Rückführung in den Zylinderraum als nachteilig, da im Bereich der Pumpe selbst eine grosse Leckage in Kauf genommen werden muss, welche ebenfalls wieder rückgeführt werden muss, und zu einer unerwünschten Erwärmung des Brennstoffes und zu einem Leistungsverlust führt. Auch sind einer solchen Einspritzanlage dadurch in der Kontrollfähigkeit und Einstellbarkeit der Pumpe relativ enge Grenzen gesetzt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung lag nun darin, eine derartige Einspritzvorrichtung mit Mengendosierung weiter zu verbessern, um die genannten Nachteile zu vermeiden und damit eine Erwärmung des Brennstoffes und die daraus resultierende Leistungseinbusse zu reduzieren.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch eine Kraftstoffeinspritzanlage mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.
Weitere, bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen 2 bis 8.
Erfindungsgemäss werden weiter die Verfahren nach den Ansprüchen 9 und 10 zur Ueberwachung einer
Kraftstoffeinspritzanlagen nach den Ansprüchen 1 bis 8 vorgeschlagen.
Die Mengendosierung erfolgt vorteilhaft mit einem an sich bekannten Stromregler oder einem 2/2-Wegventil, welches in Abhängigkeit der Kolbenstellung einer als Radialkolbenpumpe vorgesehenen Kraftstoffpumpe öffnet bzw. schliesst.
Bei einer bevorzugten Ausführung ist eine von einer Vorförderpumpe ausgehende, zur Kraftstoffpumpe parallel geschaltete und in den Hochdruckteil führende, mit einem Rückschlagventil versehene Leitung vorgesehen, mit welcher eine Entlüftung bzw. ein Druckaufbau des Hochdruckteils durch die vorzugsweise elektrisch betriebene Vorförderpumpe ermöglicht ist. Dies ergibt gegenüber den bekannten Dieselmotoren den grossen Vorteil, dass der Hochdruckteil bei einer Entleerung bei einem Service oder dergleichen sehr schnell wieder auf einen gewissen Druck gebracht werden kann, währenddem bei herkömmlichen Dieselmotoren dies mittels der Hochdruckpumpe ausgeführt werden muss, was sehr zeitaufwendig ist, weil diese Pumpe im Verhältnis zu dem vom Hochdruckteil gebildeten Volumen nur kleine Mengen fördern kann.
Vorteilhaft sind der Druckspeicher und die Hochdruckleitungen des Hochdruckteils von einer schlauchförmigen, einen Ringspalt bildenden Hülle umschlossen, welche in den Brennstofftank mündet, wodurch bei Leckagen in diesem Hochdruckteil Kraftstoffverluste und daraus entstehende Umweltverschmutzungen vermieden werden können.
Im weiteren kann bei grossvolumigen Brennkraftmaschinen, wie beispielsweise bei Schiffs- oder stationären Stromerzeugungsantrieben, die mit Schweröl als Brennstoff arbeiten, den Einspritzelementen eine Kraftstoffpumpe mit einer Mengendosierung des Schweröls und eine separate Hochdruckpumpe mit oder ohne Mengendosierung für die Steuerung der Einspritzelemente zugeordnet sein, wobei die Hochdruckpumpe für den Steuerkreislauf einen annähernd der Kraftstoffpumpe entsprechenden, vorteilhaft einen etwas grösseren Druck erzeugt. Durch die Verwendung eines separaten Mediums für die Steuerung des Einspritzelementes kann dieses problemlos bedient werden, während bei bekannten Systemen, bei denen dazu abrasiver Brennstoff benutzt wird, zum einen beim Starten dann Schwierigkeiten auftreten, wenn dieser noch kalt und damit sehr zähflüssig ist, und zum anderen dieser Brennstoff eine schnelle Abnützung der hochempfindlichen Steuerungselemente und darüberhinaus Verstopfungen derselben herbeiführt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie weitere Vorteile derselben sind nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig.1
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Einspritzanlage eines Dieselmotors,
Fig.2
eine schematische Darstellung einer Mengendosiereinrichtung, einer nachfolgenden Kraftstoffpumpe sowie eines Einspritzelementes jeweils im Halbschnitt,
Fig.3
ein hydraulisches Schema einer als Stromregler ausgebildeten Mengendosiereinrichtung.
Fig.1 zeigt eine Kraftstoffeinspritzanlage 30 für einen als Brennkraftmaschine vorgesehenen Dieselmotor 1 eines Kraftfahrzeuges, der mehrere Verbrennungszylinder 110 aufweist, von denen einer zusammen dem an sich bekannten und daher nachfolgend nicht mehr in jeder Einzelheit beschriebenen Kurbeltrieb 112 für dessen Kolben 114 veranschaulicht ist. Für jeden Verbrennungszylinder 110 ist ein Einspritzelement 2 sowie eine Ansaug- und Ablassventilandordnung 103, 102 vorgesehen. Auch hierzu wie zu all dem an sich Herkömmlichen dieser Anlage ist nicht mehr jedes Detail erläutert. Im weiteren ist bei dieser Brennkraftmaschine eine Brennstoffversorgungseinrichtung 3, ein zentrales Steuergerät 31 sowie ein dieses elektrisch versorgender Akkumulator 84 vorgesehen.
Mit dem zentralen Steuergerät 31 wird der Dieselmotor 1 nach Massgabe des von einem Fahrer bedienten Gaspedals 75 und weiteren, nicht näher gezeigten Bedienungselementen gesteuert. Zu diesem Zwecke ist es auf bekannte Art und Weise als Steuerung 83 für die Magnetventile 60 der Einspritzelemente 2, als Steuerung 82 der Kraftstoffpumpe 6 und für weitere ebenfalls nicht näher gezeigte Empfänger wirksam. Dazu verarbeitet es neben dem Fahrpedal-Signal vor allem das oder die Positionssignale 76 sowie weitere, zu Feinkorrekturen notwendige Signale 32 des Brennstoffdruckes im Hochdruckteil 9, Signale 79, 80, 81, 85 für die Luft-, Druck- und Temparatur-Verhältnisse vor der Verbrennung bzw. im Abgaszustand. Die Signale können dabei digital oder analog verarbeitet werden.
Die Brennstoffversorgungseinrichtung 3 umfasst einen Brennstofftank 34, eine von diesem ausgehende Leitung 12, eine Vorförderpumpe 243, einen Feinfilter 89 sowie eine Kraftstoffpumpe 6, welche den Brennstoff mit Hochdruck von 200 bis zu 2000 bar über ein Rückschlagventil 6' und eine Leitung 9' in den eine Kammer 9" aufweisenden Hochdruckteil 9 fördert. Dieser Hochdruckteil 9 ist mit einem in jedem Einspritzelement 2 enthaltenen Druckraum 13 verbunden, welcher unmittelbar vor einer in den Zylinder 110 führenden, von einem Ventilkörper 15 schliessbaren Einspritzöffnung 4 angeordnet ist. Die Leitung 9' ist fernerhin zur Sicherheit über ein Druckbegrenzungsventil 7 mit dem Brennstofftank 34 verbunden. Die Kraftstoffpumpe 6, die mehrere Einspritzelemente 2 versorgt, ist vom Steuergerät 31 derart angesteuert, dass sie in Abhängigkeit von Motordrehzahl, Last und Laständerung arbeitet, wobei sie den Brennstoff bei hoher Drehzahl und hoher Last mit in der Regel auf einen hohen Druck, indessen bei niedriger Last und geringer Drehzahl auf einen kleinen Druck pumpt.
Die Einspritzmenge des Kraft- oder Brennstoffes in den Verbrennungszylinder ist mittels einer vom Steuergerät betätigten Mengendosiereinrichtung zuführbar. Diese Mengendosiereinrichtung ist dabei als ein der Hochdruckpumpe 6 vorgeschalteter Stromregler 8 ausgebildet, welcher ein von dem Steuergerät betätigbares Drosselventil mit oder ohne Lagerückführung des Ventilkörpers oder ein getaktetes Schliessventil aufweist. Zur Erzielung einer konstanten Druckdifferenz beim Dosierventil kann diesem ein in Serie nachgeschaltetes Druckkorrekturdrosselventil zugeordnet sein, was nachfolgend zu Fig.3 detailliert beschrieben ist.
Die Kraftstoffpumpe 6 liefert dabei eine Brennstoffmenge, die der Anzahl der von ihr gespiesenen Einspritzelemente und der gewünschten Einspritzmenge angepasst ist, und sie liefert auch eine Zusatz-Brennstoffmenge, welche für eine Druckänderung im ganzen mit ihr kommunizierenden Leitungssystem notwendig ist, denn primär bei einer schnellen Brennstoffdruckänderung weicht die Pumpenfördermenge von der mittleren Einspritzmenge beträchtlich ab. Dies ist nötig, weil bei Zustandsänderungen mit Änderung des Einspritzdrucks eine zusätzliche Menge erforderlich ist. Die vom Steuergerät 31 bestimmte Einspritzdauer des Kraftstoffes in den Zylinder und die Bemessung der Einspritzmenge an der Mengendosiereinrichtung müssen aufeinander abgestimmt sein. Das Steuergerät 31 ist dabei derart ausgebildet, dass mit ihm im Idealfall die von der Mengendosiereinrichtung erzeugte Einspritzmenge zusammen mit der programmierten Ansteuerungszeit der Einspritzventile exakt den gewünschten Einspritzdruck ergeben, sodass stets eine optimale Kraftstoffversorgung stattfindet. Dies bedeutet, wenn die von den Einspritzelementen und ihrer Leckage zu der vom Stromregler bestimmten Menge nicht übereinstimmen, dies zu einem vom Solldruck abweichenden Einspritzdruck führt. Das weniger zuverlässige Stellglied, normalerweise eines der Einspritzelemente 2, kann beispielsweise mittels bekannter Drehungsgleichförmigkeits-Erfassung bestimmt werden und erhält je nach Schwere der Abweichung eine korrigierte Ansteuerdauer oder wird abgeschaltet. In letzterem Falle ist dann auch eine Korrektur an der vom Stromregler kontrollierten Menge notwendig. Bei der Bemessung der Einspritzmenge pro Einspritzung muss gegebenenfalls eine zusätzliche Fördermenge zugeführt werden, die dem temperatur- und druckabhängigen Leckverhalten der Anlage entspricht. Wenn jedoch die sich aus der Steuerung des Einspritzelementes ergebende Leckmenge wie auch die anlageseitigen Leckströme erfindungsgemäss über eine Leckölsammelleitung 33 zwischen die Mengendosiereinrichtung und die Kraftstoffpumpe zurückgeführt wird, ist eine solche zusätzliche Fördermenge nicht notwendig. Es ist dann einzig noch eine Zusatzmenge für Druckänderungen im gesamten Hochdrucksystem zu berücksichtigen.
Im weiteren ist eine von der Vorförderpumpe 243 ausgehende, zur Kraftstoffpumpe 6 parallel geschaltete und in den Hochdruckteil 9 führende, mit einem Rückschlagventil 42 versehene Leitung 12' vorgesehen, mit welcher eine Entlüftung bzw. ein Druckaufbau des Hochdruckteils 9 durch die vorzugsweise elektrisch betriebene Vorförderpumpe 243 ermöglicht ist. Ferner sind der Druckspeicher 9" und die Hochdruckleitungen 9' des Hochdruckteils 9 von einer schlauchförmigen, einen Ringspalt 91' bildenden Hülle 91 umschlossen, welche in den Brennstofftank 34 mündet. Dadurch können gegebenenfalls Leckagen aus diesem Hochdruckteil gesammelt und zudem lassen sich diese durch ein nicht näher gezeigtes Überwachungsgerät sofort feststellen.
Fig.2 veranschaulicht ein Einspritzelement 2, eine dieses versorgende Kraftstoffpumpe 6, welcher eine Mengendosiereinrichtung 120 vorgeschaltet ist, die vom Steuergerät 31 angesteuert und über eine vom Brennstofftank 34 ausgehende Leitung 12 mittels der Vorförderpumpe 243 mit Kraftstoff gespiesen wird. Ein zu letzterer parallelgeschaltetes Druckregelventil 135 sorgt für einen konstanten Versorgungsdruck des in die Mengendosiereinrichtung 120 geführten Kraftstoffes.
Diese Mengendosiereinrichtung 120 weist ein 2/2-Wegventil 39 auf, welches zur Erzielung der gewünschten Kraftstoff-Einspritzmenge in Abhängigkeit der Stellung des Pumpenkolbens 41 der Kraftstoffpumpe 6 öffnet bzw. schliesst. Vorzugsweise wird dieses über Verbindungsleitungen 82 mit dem Steuergerät 31 verbundene Ventil 39 in der oberen Stellung des Kolbens 41 geöffnet, bis dieser um einen z.B. durch die Position des Kurbeltriebs 112 definierten Hub in Ansaugrichtung verschoben worden ist und die angesaugte Menge der Sollvorgabe entspricht. Dadurch lässt sich auf einfache Weise eine volumetrisch definierte, sehr genaue Einspritzmenge erzeugen. Von der Ventilöffnung 39' gelangt der Kraftstoff in eine Kammer 35 und von dort über ein Rückschlagventil 36 in die Kraftstoffpumpe 6. In diese Kammer 35 führt überdies eine Leckölsammelleitung 33, in welche die Leckströme vom Einspritzelement 2 und von der Anlage, die von einer Leitung 10 zurückfliessen. Ein Rückschlagventil 37 zwischen der Kammer 35 und der Leckölsammelleitung 33 bewirkt, dass bei offenem Ventil 39 durch den ansteigenden Druck die Verbindung zur Leckölsammelleitung 33 vorübergehend unterbrochen ist. Sobald das Ventil 39 geschlossen wird und die Kraftstoffpumpe 6 nach wie vor ansaugt, so reduziert sich der Druck in der Kammer 35 erheblich und das Rückschlagventil 37 öffnet und gestautes Lecköl in der Leitung 33 wird dadurch ebenfalls angesaugt und darauffolgend in den Hochdruckteil 9 befördert. Mit dieser Anordnung ergibt sich ein geschlossener Kreislauf des Lecköls insgesamt und es ist daher dem Steuergerät 31 keine Grösse für eine zusätzliche Fördermenge einzugeben. Daher beeinflussen toleranzbedingte unterschiedliche Leckmengen der Einspritzelemente und anderer Komponenten die Mengendosierung an der Pumpe nicht mehr.
Das 2/2-Wegventil 39 könnte auch anstelle des Rückschlagventils 36 unmittelbar der Kraftstoffpumpe 6 vorgeschaltet sein. Die Leckölsammelleitung 33 würde dann beispielsweise zurück in den Brennstofftank führen. Bei dieser Ausführung müssten dann bei der Bemessung der Fördermenge die wegfallenden Leckölverluste nebst der gewünschten Einspritzmenge zusätzlich gefördert werden. Alternativ könnte das Lecköl jedoch auch über ein eigenes, gleichzeitig als Differenzdruckventil wirksames Ansaugventil direkt in einen oder mehrere Pumpenzylinder 40 zurückgeleitet werden.
In der Folge fliesst der Brennstoff von der Kraftstoffpumpe 6 quasi kontinuierlich in den Hochdruckteil 9 und von dort aus in den Druckraum 13 bzw. in den Steuerungsteil des Einspritzelementes 2. Letzteres ist auf herkömmliche Art ausgebildet und daher nicht in jeder Einzelheit beschrieben. Ein Magnetventil 60 weist einen vom Steuergerät 31 betätigbaren Magnetkern 22 und einen Magnetanker 62 mit einem Ventilkörper 38 auf und ist am oberen Ende eines Gehäuses 25 befestigt. Die vom Hochdruckteil 9 herkommende Leitung 9' zweigt zum einen in die Druckkammer 13 vor der Einspritzöffnung 4 und zum andern in eine Ringkammer 47 ab, welche innen von einem in diesem Gehäuse 25 angeordneten Ventilkörper begrenzt ist. An letzteren schliesst ein beweglicher Ventilkörper 26 und eine die Einspritzöffnung 4 schliessende Düsennadel 15 an, die im Schliesszustand gezeigt ist. Beim Öffnen des Magnetventils 60 entsteht durch das Wegfliessen des Kraftstoffes durch die Öffnung 57 ein Druckabbau oberhalb der Düsennadel 15, infolgedessen sie durch den verbleibenden Druck in der Kammer 13 abgehoben wird und dadurch Kraftstoff durch die Einspritzöffnung 4 in den Verbrennungszylinder fliessen kann. Das Zusammenwirken der Düsennadel 15 mit dem Ventilkörper 26 bewirkt eine optimale Öffnungs- bzw. Schliessgeschwindigkeit der Düsennadel. Zu diesem Zwecke sind noch Druckfedern 96, 97 zwischen diesen und der Düsennadel 15 und dem Gehäuse 25 angeordnet, welche eine Federkraft in Schliessrichtung der Düsennadel bewirken. Im weiteren sind in dem Gehäuse 25 Leitungen 10 für anfallendes Lecköl in dem Einspritzelement 2 enthalten.
Der Stromregler 8 ist in Fig.3 im Detail veranschaulicht. Er weist ein steuerbares Drosselventil 252 und ein diesem in Serie nachgeschaltetes Druckkorrekturdrosselventil 253 auf, wobei das Drosselventil 252 vorteilhafterweise aus einem Nadelventil mit einem langhubigen Stellmagneten und mit oder ohne einer Lagerückmeldung desselben gebildet ist. Zur Erzielung einer konstanten Druckdifferenz über dem Ventil 252 ist das Druckkorrekturdrosselventil 253 vor oder, wie gezeichnet, nach ersterem vorgesehen, welches seinen Durchflussquerschnitt je nach Druckabfall über dem Drosselventil 252 ausgleichend ändert. Das Drosselventil 252 liefert so die gewünschte Einspritzmenge und gegebenenfalls eine zusätzliche Fördermenge zum Ausgleich von Leckverlusten durch Steuerung seines Durchflussquerschnittes. Anstelle eines Drosselventiles könnte auch ein getaktetes Schliessventil eingesetzt werden, welches vorzugsweise bei gegebener Taktfrequenz durch entsprechende Pulsbreiten-Modulation die gewünschte Einspritzmenge liefern würde.
Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen gemäss obiger Beschreibung wird der Druck in dem mit dem Einspritzelement 2 verbundenen Hochdruckteil 9 vom Steuergerät 31 gemessen und dort mit einem Solldruck verglichen und bei Feststellung einer Abweichung die Einspritzmenge oder die Leistung der Kraftstoffpumpe korrigierend verändert und/oder ein Notlaufprogramm eingeschaltet. Bei geringen Abweichungen des Einspritzdruckes wird beispielsweise zunächst die Einspritzmenge an den Einspritzelementen durch Korrektur der Spritzdauer angepasst. Falls einzelne Einspritzelemente als für diese Abweichungen verantwortlich erkannt werden, erfolgt die Korrektur nur an diesen. Bei grösseren Abweichungen wird auch eine Korrektur der Pumpenfördermenge vorgenommen, oder ein Einspritzelement ganz abgeschaltet und die Pumpenfördermenge an die geringere aktive Zylinderzahl angepasst. Im schlimmsten Fall kommt noch ein minimales Notprogramm zum Einsatz, das mit reduzierter Leistung eine Fahrt zu einer Servicestation ermöglichen soll.

Claims (10)

  1. Kraftstoffeinspritzanlage (30) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Dieselmotor (1), mit für jeden Verbrennungszylinder (110) wenigstens einem von einem Steuergerät (31) aus gesteuerten Einspritzelement (2), welches eine in den Zylinder (110) führende, von diesem schliessbare Einspritzöffnung (4) und einen vor letzterer angeordneten Druckraum (13) aufweist, der mit einem von einer Kraftstoffpumpe (6), welche einen in einem Zylinder (40) geführten Pumpenkolben (41) aufweist, in Abhängigkeit von Motordrehzahl, Last und Laständerung versorgten Hochdruckteil (9) verbunden ist, sowie eine Mengendosiereinrichtung (120) in der Kraftstoffzuführung zur Kraftstoffpumpe (6), welche die in den Verbrennungszylindern (110) benötigte und durch das Steuergerät (31) ermittelte Einspritzmenge des Kraftstoffes liefert, dadurch gekennzeichnet, dass die Mengendosiereinrichtung (120) ein vom Steuergerät (31) betätigbares Drossel- oder Schliessventil (39), eine daran anschliessende Kammer (35) und ein zwischen dieser Kammer (35) und dem Zylinder (40) der Kraftstoffpumpe (6) angeordnetes Rückschlagventil (36) aufweist, und dass weiter für die aus dem Einspritzelement (2) stammende Kraftstoff-Leckmenge mindestens eine Lecksammelleitung (33) vorgesehen ist, welche vom Einspritzelement (2) in die Kammer (35) führt.
  2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffpumpe (6) als RadialKolbenpumpe ausgebildet ist und das Drossel- oder Schliessventil (39) als 2/2-Wegventil ausgebildet ist.
  3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der Vorförderpumpe (243) ausgehende, zur Kraftstoffpumpe (6) parallel geschaltete und in den Hochdruckteil (9) führende, mit einem Rückschlagventil (42) versehene Leitung (12') vorgesehen ist, mit welcher ein Druckaufbau des Hochdruckteils (9) durch die Vorförderpumpe (243) ermöglicht ist.
  4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorföderpumpe (243) elektrisch betrieben ist.
  5. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lecksammelleitung (33) über ein Rückschlagventil (37) oder ein Differenzdruckventil in die Kammer (35) führt.
  6. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (9") und die Hochdruckleitungen (9') des Hochdruckteils (9) von einer schlauchförmigen, einen Ringspalt (91') bildenden Hülle (91) umschlossen sind, welche in den Brennstofftank (34) oder dergleichen mündet.
  7. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass den Einspritzelementen (2a) eine Kraftstoffpumpe (6a) mit Mengendosiereinrichtung (120) für den Brennstoff und eine davon getrennte zusätzliche Hochdruckpumpe (6b) mit oder ohne Mengendosiereinrichtung (120) eines separaten Mediums für die Steuerung der Einspritzelemente (2a) zugeordnet ist.
  8. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der von der zusätzlichen Hochdruckpumpe (6b) erzeugte Druck auf das separate Medium höher als derjenige von der Kraftstoffpumpe (6a) auf den Kraftstoff bewirkte Druck ist.
  9. Verfahren zur Ueberwachung einer Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in dem mit dem Einspritzelement (2) verbundenen Hochdruckteil (9) gemessen und mit einem Solldruck verglichen wird und bei Feststellung einer Abweichung die Öffnungsdauer des Einspritzelementes (2), dann die Fördermenge der Mengendosiereinrichtung (120) korrigierend verändert resp. eingestellt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Feststellung einer ausserhalb einer wählbaren resp. einstellbaren Toleranzgrenze erfolgten Abweichung des Druckes im Hochdruckteil (9) oder eines erkennbaren Fehlverhaltens eines Einspritzelementes (2) durch Düsenkuppenbruch oder Kabelbruch dieses abgeschaltet, die Fördermenge der Mengendosiereinrichtung (120) entsprechend angepasst und eine Warnung oder Ortung des Defektes angezeigt wird.
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