EP0752061B1 - Anordnung zur einspritzung von kraftstoff in die zylinder einer brennkraftmaschine - Google Patents

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EP0752061B1 EP95911205A EP95911205A EP0752061B1 EP 0752061 B1 EP0752061 B1 EP 0752061B1 EP 95911205 A EP95911205 A EP 95911205A EP 95911205 A EP95911205 A EP 95911205A EP 0752061 B1 EP0752061 B1 EP 0752061B1
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pressure
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    • F02M59/46—Valves
    • F02M59/464—Inlet valves of the check valve type

Definitions

  • the invention relates to an arrangement according to the preamble of claim 1.
  • the invention has for its object in an arrangement according to the generic term to control the flow simplify.
  • the basic idea of the invention according to claim 1 is that Control of fuel flow to the low pressure side embarrassed. You then come with a single actuator for the fuel flow, even when using a high pressure pump multiple pistons is used; and can be done with a simple, non-adjustable high pressure pump.
  • a low-pressure pump 1 conveys fuel a predetermined pressure (for example 2 bar) from a Tank 2.
  • a pressure relief valve 3 regulates the fuel delivery pressure to the specified value.
  • a control valve 4 provided between a line 5 and 6 is arranged.
  • the line 6 is with two differential pressure valves 7 and 8 in connection leading to the high pressure pump.
  • the high pressure pump essentially has one in a housing 9, 10 arranged pistons 11, 12 on the each can be driven by a cam 13, 14. Between Piston 11, 12 and the housings 9, 10 are each a space 15, 16 indicated, each with one of the differential pressure valves 7, 8 and on the other hand each with a check valve 17, 18 is connected.
  • the check valves 17, 18 are connected to a high pressure line 19, which leads to a high pressure accumulator, not shown.
  • a pressure sensor 42 is connected to the high-pressure line 19, which determines the pressure in the high pressure line 19 and delivers the determined value to a control unit 21 which in turn a control command based on engine-specific data to the control valve 4 supplies.
  • the low pressure pump 1 delivers fuel from the tank 2 and brings the fuel to a predetermined pressure of, for example 2 bar.
  • the control valve 4 regulates the fuel flow in line 6 so that it The demand of the internal combustion engine corresponds.
  • the differential pressure valves 7, 8 are chosen so that they are at a pressure difference open from 0.5 bar. In the situation shown, the Piston 12 due to the movement of the cam 14 (arrow B) moved down (the pistons 11, 12 are through in this direction biased a spring, not shown), so that the compression space 16 via the differential pressure valve 8 with fuel is filled.
  • the other cam 13 moves in the direction to its top dead center, so that in the compression space 15 located fuel via the check valve 17 in the High pressure line 19 and the high pressure accumulator is pressed.
  • the cams 13, 14 are positioned so that in each phase only one plunger sucks for even filling to ensure the compression spaces 15, 16.
  • Figure 2 shows an embodiment with which a uniform Filling the compression spaces 15, 16 can be achieved can.
  • the differential pressure valves shown in Figure 1 7, 8 arranged in the housings 9, 10.
  • a housing 9 is shown in FIG a cylinder 22 and a pump head 23.
  • One in Pump head 23 arranged inlet bore 24 leads to a Compression chamber 25 to which a cylinder 22 is displaceable arranged piston 26 connects.
  • a differential pressure valve 32 is arranged in the inlet bore 24, that from a plate spring 27 and a valve disk 28 there, the valve disc 28 on an annular Valve seat 29 of the pump head 23 creates and the valve seat 29 forms a sealing edge.
  • a Check valve 31 is arranged, the check valve 17th in Figure 1 corresponds.
  • the upper part of the high pressure pump corresponds to that in FIG. 2 shown arrangement and is therefore with the same reference numerals Mistake.
  • a camshaft 34 In the lower part of the high pressure pump is in a camshaft housing 33 a camshaft 34 is supported with a cam 35.
  • the cam 35 is connected to a tappet roller 36, which is rotatably mounted in a plunger 37.
  • the plunger 37 is provided by a plunger spring 39 arranged in a space 38 always pressed towards the camshaft 34 so that the Tappet roller 36 rolls on cam 35.
  • the room 38 stands with a camshaft space 40 via a relief bore 41 in Connection in which the camshaft 34 is mounted.
  • the piston 26 is not a Spring biased towards the camshaft. This means, that the piston 26 is guided freely floating in the cylinder. Becomes now with a downward movement of the plunger 37 via the control valve 4 ( Figure 1) a defined volume of fuel pressed into the compression chamber 25 via the valve 32, so the piston 26 makes a corresponding downward movement. At the upward movement of the plunger 37 over the plunger roller 36 is driven by the cam 35, the plunger 37 first back a certain idle stroke until it hits the piston at its Bottom comes to mind. With further upward movement the plunger 37 and the piston 26 is at high pressure compressed fuel via the check valve 31 and the Exit bore 30 pressed into the high pressure accumulator.
  • the arrangement of Figure 3 has compared to the arrangement of Figure 2 has the advantage that there is no compression space Cavity can flow in at a given The amount of fuel in the pistons stops. So that needs further the valve 32 is not a complex differential pressure valve to be trained. The spring force of the valve 32 must then not be too precise, so a cheaper valve can be used.
  • piston 26 and plunger 37 are separated the advantage that the filling pressure only the small mass of the Piston must move. The filling pressure can therefore be relative be kept small, the piston 26 gives way quickly enough and there is enough time for the filling process Available.

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Abstract

Im Hochdruckteil einer (Common-rail)-Einspritzanlage soll unter Verwendung einer nicht steuerbaren Hochdruckpumpe mit saug- und druckseitigen Rückschlagventilen eine einfache bedarfsabhängige Steuerung des Kraftstoffstroms und damit des Drucks im Hochdruckteil erzielt werden. Dazu wird der Kraftstoffstrom niederdruckseitig durch eine steuerbare Niederdruckpumpe oder ein nachgeschaltetes Steuerventil eingestellt. Wenn der eingestellte Kraftstoffstrom kleiner als der durch das Saugvolumen der Hochdruckpumpe bestimmte Maximalwert ist, wird eine Fehldosierung entweder durch einen 'floatenden' Kolben in Verbindung mit einem gewöhnlichen saugseitigen Rückschlagventil (17, 18) oder durch einen federbelasteten Kolben und einem als Differenzdruckventil (7, 8) ausgebildetes Rückschlagventil vermieden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Eine solche Anordnung ist aus der Zeitschrift "Ölhydraulik und Pneumatik" 36 (1992), Nr. 5, Seiten 304 bis 310 bekannt. Danach ist es auch bekannt, den Druck im Hochdruckspeicher über den Förderstrom der Hochdruckpumpe zu steuern. Eine steuerbare Hochdruckpumpe ist jedoch aufwendig, zumal wenn sie mehrere Kolben aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Anordnung gemäß dem Oberbegriff die Steuerung des Förderstroms zu vereinfachen.
Grundgedanke der Erfindung gemäß Anspruch 1 ist es, die Steuerung des Kraftstoffstromes auf die Niederdruckseite zu verlegen. Man kommt dann mit einem einzigen Stellglied für den Kraftstoffstrom aus, auch wenn eine Hochdruckpumpe mit mehreren Kolben verwendet wird; und kann mit einer einfachen, nicht regelbaren Hochdruckpumpe arbeiten.
Eine Problematik des erfindungsgemäßen Konzeptes liegt darin, daß die ungeregelte Hochdruckpumpe für den maximal nötigen Kraftstoffstrom (Maximalwert) bemessen ist: Sie saugt daher ein "Leervolumen" an, wenn auf der Niederdruckseite ein kleinerer Kraftstoffstrom eingestellt wird, der kleiner als der vorgenannte Maximalwert ist. Die daraus resultierende "Hohlraumbildung" führt zu einer fehlerhaften Kraftstoff-Förderung. Um diese zu vermeiden, sind bei der Erfindung weiter Maßnahmen vorgesehen, durch die eine solche "Hohlraumbildung" auf der Niederdruckseite vor dem ansaugseitigen Rückschlagventil der Hochdruckpumpe vermieden wird.
Zur Einstellung des Kraftstoffstromes abhängig von den Motorparametern durch die Steuereinheit kann eine druck- und/oder volumengesteuerte Niederdruckpumpe dienen. Vorzugsweise wird jedoch eine nicht steuerbare Niederdruckpumpe verwendet und der Kraftstoffstrom durch ein steuerbares Ventil zwischen Niederdruckpumpe und Hochdruckpumpe eingestellt; ein Ausführungsbeispiel dieser Art wird anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
  • Figur 1 schematisch den erfindungsrelevanten Ausschnitt aus einer Einrichtung zur Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder einer Brennkraftmaschine;
  • Figur 2 eine erste Ausführungsform und
  • Figur 3 eine zweite Ausführungsform einer Hochdruckpumpe.
    • Gemäß Figur 1 fördert eine Niederdruckpumpe 1 Kraftstoff mit einem vorgegebenen Druck (beispielsweise 2 bar) aus einem Tank 2. Ein Druckbegrenzungsventil 3 regelt den Kraftstoff-Förderdruck auf den vorgegebenen Wert. Weiter ist ein Steuerventil 4 vorgesehen, das zwischen einer Leitung 5 und 6 angeordnet ist. Die Leitung 6 steht mit zwei Differenzdruckventilen 7 und 8 in Verbindung, die zur Hochdruckpumpe führen. Die Hochdruckpumpe weist im wesentlichen jeweils einen in einem Gehäuse 9, 10 angeordneten Kolben 11, 12 auf, der jeweils von einem Nocken 13, 14 antreibbar ist. Zwischen den Kolben 11, 12 und den Gehäusen 9, 10 ist jeweils ein Raum 15, 16 angedeutet, der jeweils einerseits mit einem der Differenzdruckventile 7, 8 und andererseits mit je einem Rückschlagventil 17, 18 in Verbindung steht. Die Rückschlagventile 17, 18 stehen mit einer Hochdruckleitung 19 in Verbindung, die zu einem nicht gezeigten Hochdruckspeicher führt. An der Hochdruckleitung 19 ist ein Drucksensor 42 angeschlossen, der den Druck in der Hochdruckleitung 19 ermittelt und den ermittelten Wert zu einer Steuereinheit 21 liefert, die ihrerseits aufgrund motorspezifischer Daten einen Steuerbefehl zum Steuerventil 4 liefert.
    Die Einrichtung arbeitet wie folgt:
    Die Niederdruckpumpe 1 fördert Kraftstoff aus dem Tank 2 und bringt den Kraftstoff auf einen vorgegebenen Druck von beispielsweise 2 bar. Die nachfolgenden Druckangaben sollen immer nur beispielhafte Druckangaben sein. Das Steuerventil 4 regelt den Kraftstoffstrom in der Leitung 6 so, daß er dem Bedarf der Brennkraftmaschine entspricht. Die Differenzdruckventile 7, 8 sind so gewählt, daß sie bei einer Druckdifferenz von 0,5 bar öffnen. In der dargestellten Lage wird der Kolben 12 aufgrund der Bewegung des Nockens 14 (Pfeil B) nach unten bewegt (die Kolben 11, 12 sind in dieser Richtung durch eine nicht gezeigte Feder vorgespannt), so daß der Kompressionsraum 16 über das Differenzdruckventil 8 mit Kraftstoff gefüllt wird. Der andere Nocken 13 bewegt sich in Richtung auf seinen oberen Totpunkt, so daß im Kompressionsraum 15 befindlicher Kraftstoff über das Rückschlagventil 17 in die Hochdruckleitung 19 und den Hochdruckspeicher gepreßt wird. Die Nocken 13, 14 sind so positioniert, daß in jeder Phasenlage nur ein Kolben ansaugt, um ein gleichmäßiges Befüllen der Kompressionsräume 15, 16 zu gewährleisten.
    Unter den eingangs genannten Umständen kann sich bei der Abwärtsbewegung eines Kolbens 11 oder 12 ein Hohlraum bilden. Die Differenzdruckventile 7, 8 bewirken dann, daß der Hohlraum jeweils über den Kolben in den Kompressionsräumen 15,16 und nicht in der Leitung 6 entsteht.
    Die Figur 2 zeigt eine Ausführungsform, mit der eine gleichmäßige Befüllung der Kompressionsräume 15,16 erzielt werden kann. Dabei sind die in Figur 1 gezeigten Differenzdruckventile 7, 8 in den Gehäusen 9, 10 angeordnet.
    In Figur 2 ist wiederum ein Gehäuse 9 dargestellt, das aus einem Zylinder 22 und einem Pumpenkopf 23 besteht. Eine im Pumpenkopf 23 angeordnete Zulaufbohrung 24 führt zu einem Kompressionsraum 25, an den sich ein im Zylinder 22 verschiebbar angeordneter Kolben 26 anschließt. Unmittelbar nach der Zulaufbohrung 24 ist ein Differenzdruckventil 32 angeordnet, das aus einer Tellerfeder 27 und einer Ventilscheibe 28 besteht, wobei sich die Ventilscheibe 28 an einen ringförmigen Ventilsitz 29 des Pumpenkopfes 23 anlegt und der Ventilsitz 29 eine Dichtkante bildet. In einer Austrittsbohrung 30, die einerseits in den Kompressionsraum 25 mündet und andererseits mit dem Hochdruckspeicher in Verbindung steht, ist ein Rückschlagventil 31 angeordnet, das dem Rückschlagventil 17 in Figur 1 entspricht.
    Ein Befüllen des Kompressionsraums 25 ist nun möglich, wenn das Differenzdruckventil öffnet. Dazu muß der Druck in der Zulaufbohrung/Ansaugleitung entsprechend größer als der im Kompressionsraum sein. Diese Bedingung ist nur erfüllt, wenn und solange die Ansaugleitung mit Kraftstoff gefüllt ist, so daß sich ein Hohlraum immer nur im Kompressionsraum 25 und nicht in der Zuleitung bilden kann. Aufgrund der Ausbildung des Ventils 32 als Tellerfeder 27 und einer Ventilscheibe 28 ist das Schadvolumen in der OT-Stellung (obere Totpunkt-Stellung) des Kolbens 26 minimal.
    In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt.
    Der obere Teil der Hochdruckpumpe entspricht der in Figur 2 gezeigten Anordnung und ist daher mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
    Im unteren Teil der Hochdruckpumpe ist in einem Nockenwellengehäuse 33 eine Nockenwelle 34 mit einem Nocken 35 gelagert. Der Nocken 35 steht mit einer Stößelrolle 36 in Verbindung, die in einem Stößel 37 drehbar gelagert ist. Der Stößel 37 wird von einer in einem Raum 38 angeordneten Stößelfeder 39 immer in Richtung auf die Nockenwelle 34 gedrückt, so daß die Stößelrolle 36 auf dem Nocken 35 rollt. Der Raum 38 steht mit einem Nockenwellenraum 40 über eine Entlastungsbohrung 41 in Verbindung, in dem die Nockenwelle 34 gelagert ist.
    Im Gegensatz zu Figur 2 ist der Kolben 26 nicht durch eine Feder in Richtung auf die Nockenwelle vorgespannt. Das heißt, daß der Kolben 26 freischwebend im Zylinder geführt ist. Wird nun bei einer Abwärtsbewegung des Stößels 37 über das Steuerventil 4 (Figur 1) ein definiertes Volumen von Kraftstoff über das Ventil 32 in den Kompressionsraum 25 gedrückt, so macht der Kolben 26 eine entsprechende Abwärtsbewegung. Bei der Aufwärtsbewegung des Stößels 37, der über die Stößelrolle 36 vom Nocken 35 angetrieben wird, legt der Stößel 37 erst einen gewissen Leerhub zurück, bis er am Kolben an dessen Unterseite zum Anliegen kommt. Bei weiterer Aufwärtsbewegung des Stößels 37 und des Kolbens 26 wird der auf hohen Druck komprimierte Kraftstoff über das Rückschlagventil 31 und die Austrittsbohrung 30 in den Hochdruckspeicher gedrückt.
    Die Anordnung von Figur 3 hat gegenüber der Anordnung von Figur 2 den Vorteil, daß sich auch im Kompressionsraum kein Hohlraum bilden kann, da bei einer bestimmten eingeströmten Kraftstoffmenge der Kolben stehenbleibt. Damit braucht weiter das Ventil 32 nicht als aufwendiges Differenzdruckventil ausgebildet zu werden. Die Federkraft des Ventils 32 muß dann nicht allzu genau sein, so daß ein preiswerteres Ventil verwendet werden kann.
    Darüberhinaus hat eine Trennung von Kolben 26 und Stößel 37 den Vorteil, daß der Befüllungsdruck nur die kleine Masse des Kolbens bewegen muß. Der Befüllungsdruck kann demnach relativ klein gehalten werden, der Kolben 26 weicht schnell genug aus, und es steht damit genügend Zeit für den Füllvorgang zur Verfügung.

    Claims (6)

    1. Anordnung zur Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder einer Brennkraftmaschine mit Hilfe von Einspritzventilen,
      mit einem Hochdruckspeicher für den Kraftstoff, an den die Einspritzventile angeschlossen sind und der über eine Hochdruckpumpe (9, 10) mit Kolben (11, 12), mit einem saugseitigen und einem druckseitigen Rückschlagventil (7,17; 8, 18) sowie über eine Niederdruckpumpe (1) an einen Kraftstoffbehälter (2) angeschlossen ist,
      mit einer Steuereinheit (21) zur Einstellung des Krafstoffstromes vor dem saugseitigen Rückschlagventil (7, 8) der Hochdruckpumpe abhängig von Parametern der Brennkraftmaschine, wobei die Hochdruckpumpe (9, 10) ungesteuert ausgebildet ist und deren Kolben (11, 12) federbelastet ist,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß das saugseitige Rückschlagventil (7, 8) als
      Differenzdruckventil ausgebildet ist, daß das Differenzdruckventil(7, 8) so gewählt ist, daß es bei einer vorgegebenen Druckdifferenz von 0,5 bar öffnet, so daß eine Hohlraumbildung über dem Kolben (11, 12) in dem Kompressionsraum (15, 16) und nicht in der saugseitigen Leitung (6), die zur Hochdruckpumpe (9) geführt ist, erfolgt.
    2. Anordnung nach Anspruch 1,
      gekennzeichnet durch eine von der Steuereinheit (21) steuerbare Niederdruckpumpe.
    3. Anordnung nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem saugseitigen Rückschlagventil (7, 8) der Hochdruckpumpe (9, 10) und der einen annähernd konstanten Ausgangsdruck liefernden Niederdruckpumpe (1) ein durch die Steuereinheit (21) steuerbares Steuerventil (4) liegt.
    4. Anordnung nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, daß als saugseitiges Rückschlagventil eine Ventilscheibe (28) in Verbindung mit einem Ventilsitz (29) und einer Tellerfeder (27) dient, die den saugseitigen Zulauf zur Kompressionskammer der Hochdruckpumpe unter der Vorspannung der Tellerfeder (27) abschließt.
    5. Anordnung nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckpumpe mindestens zwei Kolben (11, 12) hat, deren Bewegungsabläufe so gesteuert werden, daß sich jeweils nur ein Kolben in der Ansaugphase befindet.
    6. Verfahren zur Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder einer Brennkraftmaschine mit Hilfe von Einspritzventilen, mit einem Hochdruckspeicher für den Kraftstoff, an dem die Einspritzventile angeschlossen sind und der über eine Hochdruckpumpe (9, 10) mit Kolben (11, 12) mit einem saugseitigen und einem druckseitigen Rückschlagventil (7, 17; 8, 18) sowie über eine Niederdruckpumpe (1) an einen Kraftstoffbehälter (2) angeschlossen ist, mit einer Steuereinheit zur Einstellung des Kraftstoffstromes vor dem saugseitigen Rückschlagventil (7, 8) der Hochdruckpumpe abhängig von Parametern der Brennkraftmaschine, wobei die Hochdruckpumpe (9, 10) ungesteuert ausgebildet ist und deren Kolben (11, 12) federbelastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß als saugseitiges Rückschlagventil (7, 8) ein Differenzdruckventil verwendet wird, daß das Differenzdruckventil (7, 8) geöffnet wird, wenn eine vorgegebene Druckdifferenz von 0,5 bar zwischen der saugseitigen Leitung (6), die zur Hochdruckpumpe (9) geführt ist, und dem Kompressionsraum (15, 16) der Hochdruckpumpe (9) auftritt, so daß eine Hohlraumbildung nur über dem Kolben (11, 12) im Kompressionsraum (15, 16) der Hochdruckpumpe (9) erzeugt wird.
    EP95911205A 1994-03-23 1995-03-03 Anordnung zur einspritzung von kraftstoff in die zylinder einer brennkraftmaschine Expired - Lifetime EP0752061B1 (de)

    Applications Claiming Priority (3)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    DE4410024 1994-03-23
    DE4410024 1994-03-23
    PCT/DE1995/000286 WO1995025887A1 (de) 1994-03-23 1995-03-03 Anordnung zur einspritzung von kraftstoff in die zylinder einer brennkraftmaschine

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP0752061A1 EP0752061A1 (de) 1997-01-08
    EP0752061B1 true EP0752061B1 (de) 1999-01-27

    Family

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    EP (1) EP0752061B1 (de)
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