WO1990010789A1 - Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung - Google Patents

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Helmut Rembold
Ernst Linder
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Robert Bosch Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/02—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
    • F02B1/04—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder

Definitions

  • the invention relates to a storage fuel injection device according to the preamble of the main claim.
  • REPLACEMENT B ⁇ of pre-injection and main injection past in different cylinders can coincide.
  • Such superimpositions of injection processes can consequently lead to difficulties in the exact metering of the injection quantities and it is not readily possible to ensure defined injection quantities for different injection processes.
  • the inventive design of the storage fuel injection device now has the advantage that superimpositions of injection processes, in particular when the injection process is subdivided into a pre-injection and a main injection process, can be avoided and can be ensured at the same time that not only the predefined quantity but also a predefined pressure can be maintained for the pre-injection and the main injection.
  • the design can be such that the pressure accumulator designed for the pre-injection quantity makes a stroke limit stop and the pressure accumulator designed for the main injection an overflow opening when the maximum is reached Has storage volume.
  • the pressure reservoir designed for the pre-injection quantity can be kept structurally particularly simple. An overfilling of the accumulator or an excessively high pressure level is prevented during the charging process in that the second accumulator is supplied with fuel via a check valve, the corresponding safety precautions, in particular a pressure relief valve or an overflow opening, only in the case of a downstream accumulator, in particular that for the Main injection serving second memory, must be provided.
  • a particularly simple construction can be realized in that the separate accumulators are arranged coaxially and have a compression spring common to both accumulator pistons. Even with such a design, it is readily possible to provide different pressure levels for pre-injection and main injection, for which the design can be made in a simple manner so that the pistons of the accumulators have different cross-sectional areas.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a first embodiment of a storage fuel injection device according to the invention
  • FIG. 2 shows a modified embodiment of a storage device for use in a storage fuel injection device according to the invention.
  • a charge pump 1 delivers fuel from a tank 2 via check valves 3, 4 through a common fuel pressure line 5 into two pressure accumulators 6 and 7, the pistons 8, 9 acting on the accumulators in each case by springs 10 and 11 are.
  • the reservoir 6 used for a pre-injection has a stop 12 which limits the reservoir volume of the first reservoir 6.
  • the reservoir 7 used for a main injection has an overflow opening 13, so that when the maximum filling volume or the maximum filling pressure of the reservoir 7 is exceeded, the overflow opening 13 is released and fuel under pressure in the tank or tank, again schematically indicated by 2 Can flow back.
  • the two pressure accumulators 6 and 7 are via pressure lines 14 and 15 as well as solenoid valves 16 and 17 arranged in these lines and a distributor shaft 18 connected into the pressure lines downstream of the solenoid valves 16, 17 in accordance with the rotational position of the distributor shaft 18 with injection nozzles (not shown) connected, in Fig.l a feed line to such an injector is designated 19.
  • a feed line to such an injector is designated 19.
  • the solenoid valve 16 is switched over, a pre-injection can be carried out in a nozzle via the line 19 in the rotational position of the distributor shaft 18 shown via the line 19.
  • a main injection can also be carried out in the same injection nozzle with the corresponding switching of the solenoid valve 17 in the pressure line 15.
  • a pre-injection and a main injection can also be carried out in two different cylinders at the same time, without the individual injection processes influencing one another. Since the pre-injection quantity is generally about 10 to 20% of the main injection quantity, the embodiment shown in FIG. 1 ensures that the piston 8 of the pressure accumulator 6 is always at the defined stop. The reciprocal influence of the two pressure accumulators 6 and 7 is prevented by the check valve 4. By appropriate dimensioning of the piston cross sections and the compression springs 10 and 11, different pressure levels can furthermore be maintained in the two pressure reservoirs.
  • the charge pump 1 delivers a largely pulsation-free flow and that in each case a sufficient amount of fuel is fed into the accumulators 6 and 7, so that even at the highest speeds, the accumulators 6 and 7 are prevented from being emptied in any case becomes.
  • a control device (not shown in more detail) can be provided for a load-dependent delivery of the charging pump.
  • the charge pump 1 delivers via check valves 3 and 4 into a reservoir 21 in which two reservoir pistons 22 and 23 are acted upon by a common compression spring 24.
  • Both storage pistons for the two separate pressure reservoirs for the pre-injection and main injection are thus arranged coaxially to one another in a common housing, the storage piston 22 delimiting the storage space for the pre-injection and being connected to the pressure line 14 during the Storage piston 23 the storage space limited for the main injection and is connected to the pressure line 15.
  • the storage piston 22 can in turn be moved against a stop 25, while the storage piston 23 interacts with an overflow opening 26 which, when the maximum storage volume is exceeded, releases an outflow cross section into the tank 2.
  • solenoid valves 16 and 17 and / or a distributor shaft 18 to the pressure lines 19 to the injection nozzles are arranged.
  • the different cross-sectional dimensions of the storage pistons 22 and 23 ensure that the pre-injection piston is in contact with the stop 25 when pressure fuel is applied, if no injection is carried out. Any possible influencing of the injection processes via the coupling of the accumulator pistons 22 and 23 via the common compression spring 24 can be neglected with a corresponding spring dimensioning with a small spring constant.

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Abstract

Bei einer Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung ist Kraftstoff unter Druck von einer Ladepumpe (1) zwei getrennten Druckspeichern (6 und 7) zuführbar und es sind die Druckspeicher (6, 7) über gesonderte Ventilanordnungen (16, 17) mit Einspritzdüsen über Leitungen (14, 15, 19) mit Einspritzdüsen verbunden. Durch die getrennten Speicher (6, 7) können dabei Überlagerungen von Voreinspritz- und Haupteinspritzvorgängen in unterschiedlichen Zylindern vermieden werden.

Description

Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Speicherkraftstoffeinspritz- vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Bei derartigen Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtungen wird von einer kontinuierlich fördernden Ladepumpe Kraftstoff unter Druck in einen Druckspeicher eingebracht, wobei zwischen Ladepumpe und Druckspeicher ein Rückschlagventil vorgesehen ist, um zu verhin¬ dern, daß beim Ansaughub der Pumpe Kraftstoff unter Druck in die Pumpe zurück gepreßt wird. Speicherkraf stoffeinspritzvorrichtun¬ gen benötigen in der Folge S euerein ichtungen, welche die Menge und den Zeitpunkt der Weiterleitung des Kraftstoffes unter Druck zur Einspritzdüse überwachen, wobei hierfür beispielsweise rotie¬ rende Verteilerwellen und/oder Ventilanordnungen, insbesondere Ma¬ gnetventile, Verwendung finden. Bei üblichen Speicherkraftstoff- einspritzvorrichtungen der eingangs genannten Art erfolgt keine gesonderte Regelung der Ladepumpe und es wird lediglich dafür ge¬ sorgt, daß die Ladepumpe eine hinreichende Menge an Treibstoff in den Speicher fördert, welche verhindert, daß der Speicher insbe¬ sondere bei hohen Drehzahlen vollständig entleert werden kann.
Bei Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtungen kann sowohl während des Saughubs als auch im Kompressionshub eines Ottomotors direkt in den Brennraum des Motors gespritzt werden. Zur Verbesserung de Emisionsverhaltens ist es hierbei bekannt geworden, die Einspritz menge in Teilmengen, insbesondere eine Voreinspritzmenge und eine Haupteinspritzmenge zu unterteilen. Insbesondere bei Mehrzylinder motoren kann es hierbei zu Überschneidungen in der Kraftstoffent¬ nähme aus einem derartigen Speicher kommen, wobei es zu Überlage¬ rungen
ERSATZB ÄΓ von Voreinspritz- und Haupteinspritzvergangen in unterschied¬ lichen Zylindern koinmen kann. Derartige Überlagerungen von Einspritzvorgängen können in der Folge zu Schwierigkeiten bei der exakten Zumessung der Einspritzmengen führen und es ist nicht ohne weiteres möglich, definierte Einspritzmengen für unterschiedliche Einspritzvorgänge sicherzustellen.
Die erfindungsgemäße Ausbildung der Speicherkraftstoff- einspritzvorrichtung gemäß dem Kennzeichen des Hauptan¬ spruches bringt nun den Vorteil mit sich, daß Überlagerungen von Einspritzvorgängen, insbesondere bei Unterteilung des Einspritzvorganges in einen Voreinspritz- und einen Hauptein¬ spritzvorgang vermieden werden können, und daß gleichzeitig sichergestellt werden kann, daß für die Voreinspritzung und die Haupteinspritzung nicht nur die vordefinerte Menge sondern auch ein vordefinierter Druck eingehalten v/erden kann.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Speicherkraftstoffeinspritzvorrich- tun möglich. Besonders vorteilhaft ist es hiebei die Ausbil¬ dung so zu treffen, daß die Druckspeicher an eine gemeinsame Kraftstoffdruckleitung angeschlossen sind und daß jeder Druckspeicher über ein nach außen schließendes Rückschlag¬ ventil mit der Druckleitung und unter Umgehung des Rück- schlagventiles mit der Ventilanordnung in der Leitung zu den Einspritzdüsen verbunden ist. Auf diese Weise ist eine präzise Trennung der Speicher voneinander möglich und es kann sichergestellt werden, daß unterschiedliche Einspritzvorgänge mit unterschiedlichen Druckniveaus vorgenommen werden können. Weiters wird mit Sicherheit verhindert, daß die Speicher beim Saughub der Pumpe entleert werden können.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung kann die Ausbildung so getroffen werden, daß der für die Vorein¬ spritzmenge ausgelegte Druckspeicher einen Hubbegrenzungsan- schlag und der für die Haupteinspritzung ausgelegte Druck¬ speicher eine Uberströmöffnung bei Erreichen des maximalen Speichervolumens aufweist. Auf diese Weise kann der für die Voreinspritzmenge ausgelegte Druckspeicher konstruktiv besonders einfach gehalten werden. Eine Uberfüllung des Speichers bzw. ein zu hohes Druckniveau wird hiebei beim Ladevorgang dadurch verhindert, daß der zweite Speicher über ein Rückschlagventil mit Kraftstoff versorgt wird, wobei die entsprechenden SicherungsVorkehrungen, insbesondere ein Überdruckventil oder eine Überströmöffnung lediglich bei einem nachgeschalteten Speicher, insbesondere dem für die Haupteinspritzung dienenden zweiten Speicher, vorgesehen sein müssen.
Eine konstruktiv besonders einfache Ausbildung läßt sich dadurch verwirklichen, daß die gesonderten Speicher koaxial angeordnet sind und eine für beide Speicherkolben gemeinsame Druckfeder aufweisen. Auch bei einer derartigen Ausbildung ist es ohne weiteres möglich, für Vor- und Haupteinspritzung unterschiedliche Druckniveaus zur Verfügung zu stellen, wofür die Ausbildung in einfacher Weise so getroffen werden kann, daß die Kolben der Speicher unterschiedliche Querschnitts¬ fläche aufweisen.
Insbesondere im Zusammenhang mit Mehrzylindermotoren und entsprechend großer Anzahl von Schaltvorgängen der Ventile für eine Unterteilung der Einspritzung in Voreinspritzung und Haupteinspritzung ist es besonders vorteilhaft, die Ausbil¬ dung so zu treffen, daß in die Leitung zu den Einspritzdüsen zusätzlich zu Magnetventilen ein Verteilerventil, insbeson¬ dere eine rotierende Welle mit Steuerbohrungen bzw. -nuten eingeschaltet ist, wobei eine derartige Ausbildung im Zu¬ sammenhang mit konventionellen Speicherkraftstoffeinspritz- vorrichtungen an sich bekannt ist.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen Fig.l eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungs- gemäßen Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung und Fig.2 eine abgewandelte Ausführungsform eines Speichers zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Speicherkraftstoffeinspritzvor- richtung.
Bei der Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung der Fig.l fördert eine Ladepumpe 1 Kraftstoff aus einem Tank 2 über Rückschlagventile 3 , 4 durch eine gemeinsame Kraftstoffdruck¬ leitung 5 in zwei Druckspeicher 6 und 7, wobei die Kolben 8, 9 der Speicher jeweils von Federn 10 und 11 beaufschlagt sind. Der für eine Voreinspritzung herangezogene Speicher 6 weist dabei einen Anschlag 12 auf, welcher das Speichervolu¬ men des ersten Speichers 6 begrenzt. Der für eine Hauptein¬ spritzung herangezogene Speicher 7 weist eine Überström¬ öffnung 13 auf, so daß bei überschreiten des maximalen Füllvolumens bzw. des maximalen Fülldruckes des Speichers 7 die Überströmöffnung 13 freigegeben wird und Kraftstoff unter Druck in den wiederum schematisch mit 2 angedeuteten Tank bzw. Rücklauf abströmen kann.
Die beiden Druckspeicher 6 und 7 sind über Druckleitun¬ gen 14 und 15 sowie in diesen Leitungen angeordnete Magnet¬ ventile 16 und 17 und eine stromabwärts der Magnetventile 16, 17 in die Druckleitungen eingeschaltete Verteilerwelle 18 entsprechend der Drehlage der Verteilerwelle 18 mit nicht näher dargestellten Einspritzdüsen verbunden, wobei in Fig.l eine Zuleitung zu einer derartigen Einspritzdüse mit 19 bezeichnet ist. In der in Fig.l gezeigten Stellung der Magnetventile 16 bzw. 17 erfolgt keine Kraftstoffentnahme aus den Druckspeichern. Bei einer Umschaltung des Magnetventiles 16 kann in der gezeigten Drehstellung der Verteilerwelle 18 über die Leitung 19 eine Voreinspritzung in einer Düse über die Leitung 19 vorgenommen werden. In der Folge kann nach einer entsprechenden Drehbewegung der Verteilerwelle 18, welche mit der Nockenwelle im allgemeinen gekoppelt ist, in derselben Einspritzdüse bei entsprechender Schaltung des Magnetventiles 17 in der Druckleitung 15 auch eine Hauptein¬ spritzung vorgenommen werden.
Durch das Vorsehen von zwei getrennten Druckspeichern 6 und 7 für eine Voreinspritzung und eine Haupteinspritzung kann auch in zwei unterschiedlichen Zylindern gleichzeitig eine Voreinspritzung und eine Haupteinspritzung vorgenommen werden, ohne daß es dadurch zu einer gegenseitigen Beein¬ flussung der einzelnen Einspritzvorgänge kommt. Da die Voreinspritzmenge im allgemeinen etwa 10 bis 20 % von der Haupteinspritzmenge beträgt, ist durch die in Fig.l darge¬ stellte Ausführungsform sichergestellt, daß sich der Kolben 8 des Druckspeichers 6 immer am definierten Anschlag befindet. Die gegenseitige Beeinflussung der beiden Druckspeicher 6 und 7 wird dabei durch das Rückschlagventil 4 verhindert. Durch entsprechende Bemessung der Kolbenquerschnitte sowie der Druckfedern 10 und 11 können weiters in den beiden Druck¬ speichern unterschiedliche Druckniveaus aufrechterhalten werden.
Es wird dabei vorausgesetzt, daß die Ladepumpe 1 einen weitgehend pulsationsfreien Förderstrom liefert und daß jeweils eine hinreichende Menge an Kraftstoff in die Speicher 6 und 7 gefördert wird, so daß auch bei höchsten Drehzahlen ein Entleeren der Speicher 6 und 7 in j-edem Fall verhindert wird. Neben der Uberströmöffnung 13 zur Begrenzung des maximalen Speichervolumens kann eine nicht näher dargestellte Regeleinrichtung für eine lastabhängige Förderung der Lade¬ pumpe vorgesehen sein.
In der in Fig.l dargestellten Stellung der Magnetventile 16 und 17 findet eine Entlastung der Druckleitung 19 über Rückschlagventile 20 in den Rücklauf bzw. Tank 2 statt.
-Bei der in Fig.2 dargestellten Ausführungsform fördert die Ladepumpe 1 über Rückschlagventile 3 und 4 in einen Speicher 21, in welchem zwei Speicherkolben 22 und 23 von einer gemeinsamen Druckfeder 24 beaufschlagt sind. Es sind somit beide Speicherkolben für die zwei getrennten Druck¬ speicher für die Voreinspritzung und Haupteinspritzung in einem gemeinsamen Gehäuse koaxial zueinander angeordnet, wobei der Speicherkolben 22 den Speicherraum für die Vor¬ einspritzung begrenzt und mit der Druckleitung 14 in Ver¬ bindung steht, während der Speicherkolben 23 den Speicherraum für die Haupteinspritzung begrenzt und mit der Druckleitung 15 in Verbindung steht. Der Speicherkolben 22 ist wiederum gegen einen Anschlag 25 bewegbar, während der Speicherkolben 23 mit einer Uberströmöffnung 26 zusammenwirkt, welche bei überschreiten des maximalen Speichervolumens einen Abström¬ querschnitt in den Tank 2 freigibt. In den Leitungen 14 und 15 sind, wie bei der Ausführungsform gemäß Fig.l, wiederum Magnetventile 16 bzw. 17 und/oder eine Verteilerwelle 18 zu Druckleitungen 19 zu Einspritzdüsen angeordnet. Durch die unterschiedliche Querschnittsbemessung der Speicherkolben 22 und 23 wird sichergestellt, daß der Voreinspritzkolben jeweils bei Beaufschlagung mit Druckkraftstoff am Anschlag 25 anliegt, wenn keine Einspritzung durchgeführt wird. Eine eventuell mögliche Beeinflussung der Einspritzvorgänge über die Kopplung der Speicherkolben 22 und 23 über die gemeinsame Druckfeder 24 kann bei entsprechender Federdimensionierung mit kleiner Federkonstante vernachlässigt werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e :
1. Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung, bei welcher Kraftstoff unter Druck einem Speicher zuführbar ist, mit einer Druckkraftstoff aus dem Speicher über eine Ventilanord¬ nung zu wenigstens einer Einspritzdüse führenden Leitung, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Druckspeicher
(6,7,21) angeordnet sind und daß die Druckspeicher über gesonderte Ventilanordnungen (16,17,18) mit den Einspritz¬ düsen verbunden sind.
2. Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckspeicher (6,7,21) an eine gemeinsame Kraftstoffdruckleitung (5) angeschlossen sind und daß jeder Druckspeicher (6,7,21) über ein nach außen schließendes Rückschlagventil (3,4) mit der Druckleitung (5) und unter Umgehung des Rückschlagventiles (3,4) mit der Ventilanordnung (16,17,18) in der Leitung (14,15,19) zu den Einspritzdüsen verbunden ist.
3. Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der für die Vorein- spritzmenge ausgelegte Druckspeicher (6,22) einen Hubbegren¬ zungsanschlag (12,25) und der für die Haupteinspritzung ausgelegte Druckspeicher (7,23) eine Uberströmöffnung (13,26) bei Erreichen des maximalen Speichervolumens aufweist.
4. Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gesonder¬ ten Speicher (21) koaxial angeordnet sind und eine für beide Speicherkolben (22,23) gemeinsame Druckfeder (24) aufweisen.
5. Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (8,9,22,23) der Speicher (6,7,21) unterschiedliche Quer¬ schnittsfläche aufweisen.
6. Speicherkraf tstof feinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Leitung (14,15) zu den Einspritzdüsen zusätzlich zu Magnetventilen (16,17) ein Verteilerventil (18), insbesondere eine rotieren¬ de Welle mit Steuerbohrungen bzw. -nuten eingeschaltet ist.
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