EP0666416B1 - Fuel injection device for internal combustion engines, in particular for a diesel engine, as well as a method for monitoring this device - Google Patents
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- F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
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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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Abstract
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.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.
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. In a known fuel injection system according to CH-A5 668 621 becomes the injection quantity for a given opening cross section of the injection opening primarily through the one in front of the opening valve Fuel pressure determined. It becomes constant or through change the pressure corresponding to that determined in a control unit Pressure maps supplied variable to a certain extent. Disadvantageous here is that the injection amount is due to wear or clogging of an opening cross section changed approximately linearly and thus influencing the resulting engine torque. This is from the Injection system as little detectable as cracks in the Area of the injection opening or a break of a nozzle tip. in the there are further shortcomings in this known injection system if there is an excessive amount of leak oil, e.g. in the event of a line break. In such cases, large quantities can go undetected into the environment escape. Damage to the nozzle tip or other malfunctions of the injection valves can with this conventional injection system may not be recognized and endanger users. There is also the problem with large-volume diesel engines that used abrasive, but very inexpensive heavy oil for Control of the injection elements is used. In practice it has pointed out that this heavy oil works properly these injection elements are not guaranteed over a longer period of time is.
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.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. At the in However, the solution shown in this document proves to be the execution of the return to the cylinder space as disadvantageous because in the area of the pump itself a large one Leakage must be accepted, which also must be returned, and an undesirable Heating of the fuel and a loss of performance leads. Such an injection system is also in the controllability and adjustability of the pump relative set narrow limits.
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.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.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch eine
Kraftstoffeinspritzanlage mit den Merkmalen nach Anspruch 1
gelöst. According to the invention, this object is achieved by a
Fuel injection system with the features of
Weitere, bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben
sich aus den abhängigen Ansprüchen 2 bis 8.Further, preferred embodiments of the invention result
themselves from the
Erfindungsgemäss werden weiter die Verfahren nach den
Ansprüchen 9 und 10 zur Ueberwachung einerAccording to the method according to the
Kraftstoffeinspritzanlagen nach den Ansprüchen 1 bis 8
vorgeschlagen.Fuel injection systems according to
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.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.
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.In a preferred embodiment, a connected in parallel to the fuel pump and into the high pressure section leading line provided with a check valve, with which a venting or a pressure build-up of the high pressure part made possible by the preferably electrically operated pre-feed pump is. This gives the major advantage over the known diesel engines, that the high pressure part is emptied at a service or the like can be brought back to a certain pressure very quickly can, while in conventional diesel engines this by means of High pressure pump has to be run, which is very time consuming because this pump in relation to that formed by the high pressure part Volume can only convey small quantities.
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. 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.
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.Furthermore, in the case of large-volume internal combustion engines, for example in ship or stationary power generation drives that with Heavy fuel oil work, 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. By using it a separate medium for the control of the injection element this can be operated without problems, while in known systems, at which use abrasive fuel for this, on the one hand when starting then difficulties arise when this is still cold and therefore very bad is viscous, and secondly this fuel wears out quickly the highly sensitive control elements and also blockages brings about the same.
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
- 1 shows a schematic representation of an injection system of a diesel engine according to the invention,
- Fig. 2
- 1 shows a schematic illustration of a quantity metering device, a subsequent fuel pump and an injection element, each in half section,
- Fig. 3
- a hydraulic diagram of a metering device designed as a current regulator.
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.1 shows a
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.With the
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.The
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.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
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.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
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.Furthermore, one is from the
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.2 illustrates an
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.This
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.The 2/2-
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.As a result, the fuel flows from the fuel pump 6 virtually continuously
into the
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. The
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.In all the exemplary embodiments according to the above description
the pressure in the high-pressure part connected to the
Claims (10)
- Fuel injection arrangement (30) for an internal combustion engine, in particular for a diesel engine (1), with, for each combustion cylinder (110), at least one injection member (2) controlled by a control device (31), which injection member comprises an injection opening (4) leading into the cylinder (110) and able to be closed by the latter and a pressure chamber (13) located in front of the latter, which pressure chamber (13) is connected to a high pressure part (9) supplied by a fuel pump (6), which comprises a pump piston (41) guided in a cylinder (40), depending on the engine speed, load and load variation, as well as a quantity-dosing device (120) in the fuel supply to the fuel pump (6), which delivers the injected quantity of fuel required in the combustion cylinders (110) and ascertained by the control device (31), characterised in that the quantity-dosing device (120) comprises a throttle or closing valve (39) able to be actuated by the control device (31), a chamber (35) connecting thereto and a non-return valve (36) located between this chamber (35) and the cylinder (40) of the fuel pump (6), and that provided furthermore for the leakage quantity of fuel originating from the injection member (2) is at least one leakage connection line (33), which leads from the injection member (2) into the chamber (35).
- Fuel injection arrangement according to Claim 1, characterised in that the fuel pump (6) is constructed as a radial piston pump and the throttle or closing valve (39) is constructed as a 2/2-way valve.
- Fuel injection arrangement according to Claim 1 or 2, characterised in that a line (12') is provided starting from the preliminary feed pump (243), connected in parallel to the fuel pump (6) and leading into the high pressure part (9) and provided with a non-return valve (42), with which line (12') a build up of pressure in the high pressure part (9) is facilitated by the preliminary feed pump (243).
- Fuel injection arrangement according to Claim 3, characterised in that the preliminary feed pump (243) is operated electrically.
- Fuel injection arrangement according to one of Claims 1 to 4, characterised in that the leakage-collection line (33) leads by way of a non-return valve (37) or a differential pressure valve into the chamber (35).
- Fuel injection arrangement according to one of Claims 1 to 5, characterised in that the pressure reservoir (9") and the high pressure lines (9') of the high pressure part (9) are surrounded by a hose-like casing (91) forming an annular gap (91'), which casing opens into the fuel tank (34) or the like.
- Fuel injection arrangement according to one of Claims 1 to 6, characterised in that associated with the injection members (2a) is a fuel pump (6a) with a quantity-dosing device (120) for the fuel and an additional high pressure pump (6b) separated therefrom, with or without a quantity-dosing device (120) for a separate medium for the control of the injection members (2a).
- Fuel injection arrangement according to Claim 7, characterised in that the pressure produced by the additional high pressure pump (6b) on the separate medium is higher than the pressure produced by the fuel pump (6a) on the fuel.
- Method for monitoring a fuel injection arrangement according to one of Claims 1 to 8, characterised in that the pressure in the high pressure part (9) connected to the injection member (2) is measured and compared with a reference pressure and if a deviation is ascertained, the opening duration of the injection member (2), then the delivery quantity of the quantity-dosing device (120) is varied respectively adjusted to provide a correction.
- Method according to Claim 9, characterised in that on ascertaining a deviation of the pressure in the high pressure part (9), which has occurred outside a tolerance limit which can be selected, respectively adjusted, or a recognisable defective behaviour of an injection member (2) due to a nozzle cup fracture or cable fracture, the injection member is switched off, the delivery quantity of the quantity-dosing device (120) is correspondingly adapted and a warning or location of the defect is indicated.
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