EP0882180B1 - Verteilereinspritzpumpe - Google Patents

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EP0882180B1
EP0882180B1 EP97931698A EP97931698A EP0882180B1 EP 0882180 B1 EP0882180 B1 EP 0882180B1 EP 97931698 A EP97931698 A EP 97931698A EP 97931698 A EP97931698 A EP 97931698A EP 0882180 B1 EP0882180 B1 EP 0882180B1
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    • F04B2203/02—Motor parameters of rotating electric motors
    • F04B2203/0209—Rotational speed

Definitions

  • the invention is based on a distributor injection pump the genus of claim 1.
  • a distributor injection pump the genus of claim 1.
  • Distributor injection pump has a back and forth driven and at the same time rotating pump piston which rotates during its and its pump stroke one of several injection lines, that each lead to a fuel injector Injection brought fuel supplied.
  • the electrically controlled Valve which is a solenoid valve, opened briefly, and so on to relieve the pump workspace and the achieved Reduce fuel pressure for a short time. This means that a very fast switching solenoid valve is required a considerable effort on the electrical control and to the design of the valve.
  • a special pressure valve in the connection between Pump work space and injector provided at High pressure fuel delivery to the fuel injector in Delivery direction opens and at the end of the injection closes and that is suitable for pressure waves between the Remove the pressure valve and the fuel injection valve and in this area a desired constant pressure to hold during the injection breaks. It is advantageous with a divided fuel injection with a Pre-injection and one main injection per work cycle of the respective cylinder of the internal combustion engine to be supplied for a constant stand pressure in the injection breaks to care.
  • the solution according to the invention makes control of a injection divided into a pre and main injection much easier. Through the constructive over the An electrical interruption is omitted Control with interim opening and closing of the electrically controlled valve to interrupt the Injection between pre and main injection and the associated effort.
  • the electrically controlled valve also does not need the high switching speed have for precise control of the injection pause between pre and main injection is necessary and can be considerably simpler and smaller than a very special one fast switching valve.
  • the use also allows of injectors with divided injection rate an exact controllable injection break.
  • FIG. 1 shows a basic illustration of a Fuel injection pump controlled by a solenoid valve and Figure 2 shows a course of the invention Cam track in the form of a cam elevation curve over the Angle of rotation 1
  • Embodiment based on a distributor injection pump realized as shown schematically in FIG. 1 is shown. It is a distributor injection pump the axial piston type, even if the object the invention also in other fuel injection pumps is usable such.
  • the invention is in a distributor injection pump feasible because here for the supply of the injection valves just a single electrically controlled valve is required and the distribution to the individual Injectors is made using the manifold.
  • a pump piston 1 is provided, which in a Cylinder bore 2 is slidably and rotatably arranged and there encloses a pump work space 10 on the front side.
  • the pump piston is with a cam 6, the axially downward facing cams 5 of the invention Design has, for. B. no further shown spring, coupled.
  • the cam disc turns, in particular in synchronism with the speed of the injection pump powered internal combustion engine from a no further drive shaft shown driven in a known manner, the cam disc under the influence of the spring on a known axially fixed roller ring expires and in the Follow the rotating pump and manifold pistons into one reciprocating promotional and suction movement added.
  • Fuel is displaced under high pressure Pump piston with one of several injection lines 7 via a distributor groove 8 in the lateral surface of the pump and Distributor piston in connection.
  • the distributor groove is included via a longitudinal channel 9 with the pump workspace connected.
  • the injection line runs through a pressure valve 12 to a fuel injection valve 13, the respective Cylinder is assigned to an internal combustion engine.
  • the pump work space 10 is supplied with fuel via a suction line 15, which is separated from a suction space 17, which is essentially only shown in dashed lines and enclosed within the housing of the fuel injection pump is supplied.
  • the suction chamber receives fuel from a fuel feed pump 18, which is synchronous with the fuel injection pump, z. B. driven by the drive shaft and therefore fuel in speed-dependent quantities promotes in the suction chamber.
  • a fuel feed pump 18 which is synchronous with the fuel injection pump, z. B. driven by the drive shaft and therefore fuel in speed-dependent quantities promotes in the suction chamber.
  • An additional Pressure control valve 19 is usually the pressure in the suction chamber controlled speed-dependent, if with the help of this Pressure additional functions of the fuel injection pump controlled should be.
  • An overflow throttle 22 flows continuously Fuel back to the reservoir 23 so that thereby cooling the injection pump or degassing the Suction chamber is taken care of.
  • the suction line 15 leads through Check valve 16 in the pump work space, which Check valve opens towards the pump work area.
  • an electrically controlled one Valve 24 is provided which has a bypass line 21 controls to the pressure valve 16 and with its help when opening the valve a connection between the pump work space 10 and suction chamber 17 is made and when the valve is closed the pump work space 10 is closed. That as a solenoid valve symbolized electrically controlled valve 24 is controlled by a control device 25 according to operating parameters controlled in a manner known per se. With enough large flow cross section of the valve 24 can, however Check valve 16 is also omitted. In this case the Pump workspace during the suction stroke only via the electrically controlled valve filled.
  • a stroke course of the pump piston over time generate, which is divided into a first area V of starting with the delivery stroke of the piston after a small one Conveying stroke ends in a second area P in which the Piston is then set into a retrograde motion so that high-pressure production is effectively ended and there is an injection break and finally into one third area H, in which the cam flank rises again and the pump piston for further delivery of the main injection quantity shifts.
  • the diagram in Figure 2 can also be seen like that electrically controlled valve, e.g. a solenoid valve or also a valve actuated by a piezo to control the Beginning of the pre-injection quantity delivery and at the same time the start of spraying is closed in point FB and only for End of main injection again in point FE is opened.
  • the injection is interrupted solely because the cam region P does not have an effective one High pressure funding is possible.
  • This constructively Predefined spray pause can mean the duration of the interruption high-pressure injection basically constant kept cam angles occur, especially regardless of the switching speed of the electrically controlled valve and the speed. In individual cases it is also possible to Modify cam shape, in the sense of the desired divided Injection.
  • the fuel injection pump of the invention Art supplies injectors that are suitable to inject a divided injection rate and thereby for the pre-injection has a smaller injection cross-section provide as for the main injection.
  • injectors are known and do not need further details here to be discribed. For this, e.g. on the DE -C2-36 06 246 referenced. With the help of such Trained injection valves can be much more precise the required injection pause between pre and main injection be respected.

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht von einer Verteilereinspritzpumpe gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Eine solche, durch die DE-A-36 44 257 bekannte Verteilereinspritzpumpe hat einen hin- und hergehend angetriebenen und zugleich rotierenden Pumpenkolben, der bei seiner Drehbewegung und seinem Pumphub jeweils eine von mehreren Einspritzleitungen, die zu je einem Kraftstoffeinspritzventil führen, mit auf Einspritzdruck gebrachtem Kraftstoff versorgt. Zur Unterteilung der Einspritzung in eine Voreinspritzung und eine Haupteinspritzung wird das elektrisch gesteuerte Ventil, das ein Magnetventil ist, kurzzeitig geöffnet, um so den Pumpenarbeitsraum zu entlasten und den erzielten Kraftstoffdruck kurzzeitig abzubauen. Dies bedeutet, daß ein sehr schnell schaltendes Magnetventil erforderlich ist, das einen erheblichen Aufwand an die elektrische Steuerung und an die Konstruktion des Ventils erfordert. Insbesondere ist auch ein spezielles Druckventil in der Verbindung zwischen Pumpenarbeitsraum und Einspritzventil vorgesehen, das bei Kraftstoffhochdruckförderung zur Kraftstoffeinspritzdüse in Förderrichtung öffnet und bei Beendigung der Einspritzung schließt und das geeignet ist, Druckwellen zwischen dem Druckventil und dem Kraftstoffeinspritzventil abzubauen und in diesem Bereich einen angestrebten konstanten Standdruck während der Einspritzpausen zu halten. Vorteilhaft ist es bei einer unterteilten Kraftstoffeinspritzung mit einer Voreinspritzung und einer Haupteinspritzung pro Arbeitstakt des jeweiligen zu versorgenden Zylinders der Brennkraftmaschine für einen konstanten Standdruck in den Einspritzpausen zu sorgen.
Vorteile der Erfindung
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird die Steuerung einer in eine Vor- und Haupteinspritzung unterteilten Einspritzung wesentlich einfacher. Durch die konstruktiv über die Nockenform vorgegebe Unterbrechung entfällt eine elektrische Steuerung mit zwischenzeitlichen Öffnen und Wiederschließen des elektrisch gesteuerten Ventils zur Unterbrechung der Einspritzung zwischen Vor- und Haupteinspritzung und der damit verbundene Aufwand. Das elektrisch gesteuerte Ventil braucht ferner auch nicht die große Schaltgeschwindigkeit aufweisen, die für eine exakte Steuerung der Einspritzpause zwische Vor- und Haupteinspritzung erforderlich ist und kann erheblich einfacher und kleiner sein als ein speziell sehr schnell schaltendes Ventil. Ferner erlaubt die Verwendung von Einspritzventilen mit unterteilter Einspriterate eine exakter steuerbare Einspritzpause.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Prinzipdarstellung einer Kraftstoffeinspritzpumpe, die von einem Magnetventil gesteuert wird und Figur 2 einen Verlauf der erfindungsgemäßen Nockenbahn in Form einer Nockenerhebungskurve über den Drehwinkel 1
Beschreibung
Die erfindungsgemäße Lösung ist beim nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel anhand einer Verteilereinspritzpumpe realisiert, wie sie schematisch in der Figur 1 dargestellt ist. Es handelt sich dort um eine Verteilereinspritzpumpe der Axialkolbenbauart, wenn auch der Gegenstand der Erfindung auch bei anderen Kraftstoffeinspritzpumpen verwendbar ist, wie z. B. Verteilereinspritzpumpen der Radialkolbenpumpenbauart oder Einzelpumpen mit nur einem Pumpenkolben zur Versorgung eines einzelnen Zylinders einer Brennkraftmaschine oder Reihenpumpen. Besonders vorteilhaft ist die Erfindung aber bei einer Verteilereinspritzpumpe verwirklichbar, weil hier für die Versorgung der Einspritzventile nur ein einziges elektrisch gesteuertes Ventil erforderlich ist und die Verteilung auf die einzelnen Einspritzventile mit Hilfe des Verteilers vorgenommen wird. Bei der Verteilereinspritzpumpe der in der Figur 1 gezeigten Art ist ein Pumpenkolben 1 vorgesehen, der in einer Zylinderbohrung 2 verschieb- und verdrehbar angeordnet ist und dort stirnseitig einen Pumpenarbeitsraum 10 einschließt. Der Pumpenkolben ist dabei mit einer Nockenscheibe 6, die axial nach unten weisende Nocken 5 der erfindungsgemäßen Ausgestaltung aufweist, z. B. über eine nicht weiter gezeigte Feder, gekoppelt. Die Nockenscheibe wird rotierend, insbesondere synchron zur Drehzahl der von der Einspritzpumpe versorgten Brennkraftmaschine von einer nicht weiter gezeigten Antriebswelle in bekannter Weise angetrieben, wobei die Nockenscheibe unter Einfluß der Feder auf einem bekannten axial feststehenden Rollenring abläuft und in der Folge den rotierenden Pumpen- und Verteilerkolben in eine hin- und hergehende fördernden und ansaugende Bewegung versetzt. Bei seiner Drehbewegung in Zuordnung zu einem Pumpenförderhub, bei dem aus dem Pumpenarbeitsraum 10 Kraftstoff unter Hochdruck verdrängt wird, kommt der Pumpenkolben mit einer von mehreren Einspritzleitungen 7 über eine Verteilernut 8 in der Mantelfläche des Pump- und Verteilerkolbens in Verbindung. Die Verteilernut ist dabei über einen Längskanal 9 ständig mit dem Pumpenarbeitsraum verbunden. Die Einspritzleitung führt über ein Druckventil 12 zu einem Kraftstoffeinspritzventil 13, das dem jeweiligen Zylinder einer Brennkraftmaschine zugeordnet ist.
Die Versorgung des Pumpenarbeitsraumes 10 mit Kraftstoff erfolgt über eine Saugleitung 15, die von einem Saugraum 17, der im wesentlichen nur noch gestrichelt dargestellt ist und innerhalb des Gehäuses der Kraftstoffeinspritzpumpe eingeschlossen ist, versorgt. Der Saugraum erhält Kraftstoff von einer Kraftstofförderpumpe 18, die synchron zur Kraftstoffeinspritzpumpe, z. B. von der Antriebswelle her, angetrieben wird und somit Kraftstoff in drehzahlabhängigen Mengen in den Saugraum fördert. Mit Hilfe eines zusätzlichen Drucksteuerventils 19 wird der Druck im Saugraum üblicherweise drehzahlabhängig gesteuert, wenn mit Hilfe dieses Drucks Zusatzfunktionen der Kraftstoffeinspritzpumpe gesteuert werden sollen. Über eine Überlaufdrossel 22 fließt beständig Kraftstoff zum Vorratsbehälter 23 zurück, so daß dadurch für Kühlung der Einspritzpumpe bzw. Entgasung des Saugraumes gesorgt ist. Die Saugleitung 15 führt über ein Rückschlagventil 16 in den Pumpenarbeitsraum, wobei das Rückschlagventil in Richtung Pumpenarbeitsraum öffnet. Parallel zu diesem Rückschlagventil ist ein elektrisch gesteuertes Ventil 24 vorgesehen, das eine Bypassleitung 21 zum Druckventil 16 steuert und mit dessen Hilfe beim Öffnen des Ventils eine Verbindung zwischen Pumpenarbeitsraum 10 und Saugraum 17 hergestellt ist und beim Schließen des Ventils der Pumpenarbeitsraum 10 verschlossen ist. Das als Magnetventil symbolisierte elektrisch gesteuerte Ventil 24 wird von einer Steuereinrichtung 25 entsprechend Betriebsparametern in an sich bekannter Weise gesteuert. Bei genügend großem Durchflußquerschnitt des Ventils 24 kann jedoch das Rückschlagventil 16 auch entfallen. In diesem Falle wird der Pumpenarbeitsraum beim Saughub ausschließlich über das elektrischgesteuerte Ventil gefüllt.
Mit Hilfe dieses elektrisch gesteuerten Ventils, wird der Beginn der Hochdruckförderung des Pumpenkolbens derart gesteuert, daß mit Hilfe dieses Ventils letztendlich auch der Spritzbeginn gesteuert wird. Beim Verschließen baut sich im Pumpenarbeitsraum 10 Einspritzdruck auf, der über den Längskanal 9 und die Verteilernut 8 einer der Einspritzleitungen 7 zugeführt wird. Mit dem Wiederöffnen des elektrisch gesteuerten Ventils wird die Hochdruckförderung unterbrochen, so daß die Schließzeit des Ventils den Einspritzzeitpunkt und die Einspritzmenge bestimmt. Durch dieses Ventil kann ohne besondere Ansteuerung nun auch eine Voreinspritzung realisiert werden.
Erfindungsgemäß sind die Förderseiten der Nockenflanken der Nocken 5, so ausgebildet, daß sie wie in der Figur 2 dargestellt über die Zeit einen Hubverlauf des Pumpenkolbens erzeugen, der unterteilt ist in einen ersten Bereich V der beginnend mit den Förderhub des Kolbens nach einem kleinen Förderhub endet, in einen zweiten Bereich P in dem der Kolben dann in eine rückläufige Bewegung versetzt wird, sodaß eine Hochdruckförderung somit wirksam beendet wird und eine Einspritzpause entsteht und schließlich in einen dritten Bereich H, in dem die Nockenflanke wieder ansteigt und den Pumpenkolben zwecks weiterer Förderung der Haupteinspritzmenge verschiebt.
Dem Diagramm in Figur 2 ist ebenfalls entnehmbar wie das elektrisch gesteuerte Ventil, z.B. ein Magnetventil oder auch ein von einem Piezo betätigtes Ventil zur Steuerung des Beginns der Voreinspritzmengenförderung und damit zugleich des Spritzbeginns im Punkt FB geschlossen wird und erst zur Beendigung der Haupteinspritzung wieder im Punkt FE geöffenet wird. Die Unterbrechung der Einspritzung erfolgt allein dadurch, daß durch den Nockenbereich P keine wirksame Hochdruckförderung möglich ist. Mit dieser konstruktiv vorgegebenen Spritzpause kann die Dauer der Unterbrechung der Hochdruckeinspritzung grundsätzlich mit konstant gehalten Nockenwinkeln erfolgen, insbesondere unabhängig von der Schaltgeschwindigkeit des elektrisch gesteuerten Ventils und der Drehzahl. In Einzelfällen ist es auch möglich, die Nockenform zu modifizieren, im Sinne der gewollten unterteilten Einspritzung. Statt eine rückläufigen Hubbewegung des Kolben zu erzeugen, kann dieser auch lediglich in seiner Stellung verharren oder nur so geringfügig weiterbewegt werden, daß seine Bewegung nicht ausreicht, eine Einspritzung nennenswerter Art zu ermöglichen, derart, daß eine wirksame Spritzpause auftritt, die die Kraftstoffzufuhr in den Brennraum der Brennkraftmaschine insgesamt so reduziert, daß der Druckanstieg im Brennraum kleiner wird und so eine geräuscharme Verbrennung erzielt werden kann.
Die Kraftstoffeinspritzpumpe der erfindungsgemäßen Art versorgt Einspritzventile, die geeignet sind, mit einer unterteilten Einspritzrate einzuspritzen und dabei für die Voreinspritzung eine kleineren Einspritzquerschnitt bereitstellen als für die Haupteinspritzung. Solche Einspritzventile sind bekannt und brauchen hier nicht näher beschrieben werden. Es wird hierzu z.B. auf die DE -C2-36 06 246 verwiesen. Mit Hilfe von solchermaßen ausgebildeten Einspritzventilen kann noch wesentlich exakter die erforderliche Einspritzpause zwischen Vor- und Haupteinspritzung eingehalten werden.

Claims (1)

  1. Verteilereinspritzpumpe mit einem von einem mit wenigstens einem Nocken versehenen Nockenantrieb angetriebene Pumpenkolben begrenzten Pumpenarbeitsraum (10) der zur Versorgung wenigstens eines Kraftstoffeinspritzventiles (13) mit auf Einspritzdruck gebrachtem Kraftstoffeinspritzmengen dient, sowie mit einem elektrisch gesteuerten Ventil (24), über das der Pumpenarbeitsraum (10) der Kraftstoffeinspritzpumpe zur Steuerung der Einspritzmenge und des Einspritzzeitpunktes mit einem Entlastungraum (17), verbunden oder geschlossen wird, und mit Unterbrechung der Einspritzung zwischen einer Vor- und einer Haupteinspritzung pro Einspritzvorgang dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Nocken so ausgebildet ist, daß er auf seiner den Pumpenkolben zu seinem Förderhub bewegenden Nockenflanke einen Teilbereich (P) aufweist, in dem der Kolben (1) nach einem ersten Förderhub für die Voreinspritzung zur Unterbrechung seines Hochdruckförderhubes wenigstens in seiner dort erreichten Stellung verharrt oder den Hub zurücknimmt und anschließend zur Durchführung des Förderhubes für die Haupteinspritzung weiterbewegt wird, wobei das elektrisch gesteuerte Ventil (24) so angesteuert wird, daß es zu Beginn des Förderhubes für die Voreinspritzung geschlossen ist und erst wieder zur Beendigung des Haupteinspritzung geöffnet wird, wobei als Einspritzventil ein einer Unterteilung der Einspritzung in verschiedene Einspritzraten dienendes Einspritzventil ist, mit einem Ventilglied auf das wenigstens zwei Schließfedern wirken und das durch den zugeführten Kraftstoffhochdruck gegen die Schließkraft einer ersten der Federn einen ersten Öffnungshub für der Voreinspritzung ausführt und danach entgegen der Kraft der ersten und/oder einer weiteren Feder zur Durchführung der Haupteinspritzung einen weiteren Öffnungshub ausführt.
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