WO1991018196A1 - Kraftstoffversorgungssystem für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Kraftstoffversorgungssystem für eine brennkraftmaschine Download PDF

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Günther PLAPP
Stefan Graf
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    • F02M69/18—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel characterised by means for metering continuous fuel flow to injectors or means for varying fuel pressure upstream of continuously or intermittently operated injectors the means being metering valves throttling fuel passages to injectors or by-pass valves throttling overflow passages, the metering valves being actuated by a device responsive to the engine working parameters, e.g. engine load, speed, temperature or quantity of air

Definitions

  • the invention is based on a fuel supply system for an internal combustion engine with an electric fuel pump, a fuel pressure regulator and a fuel metering system.
  • DE-OS 36 08 522 also describes a fuel injection system with a specially designed pressure regulator, in which an additional spring can engage by means of an electromagnet, in order to thereby obtain a controllable fuel pressure depending on the operating range of the internal combustion engine.
  • U.S. Patent 4,791,905 discloses a so-called on-demand electromagnetic fuel pump.
  • signals relating to air throughput in the intake manifold, speed, pressure in the intake manifold, water temperature and battery voltage are processed in a control unit, which in turn determines the control of the fuel pump with and without a series resistor. This achieves a large delivery rate with a high fuel requirement and a corresponding reduction in the delivery rate with a lower fuel requirement depending on the operating parameters of the internal combustion engine.
  • US Pat. No. 3,822,677 shows a fuel pump control system with a variable energy supply for the fuel pump depending on the fuel requirement.
  • the object of the invention is therefore to create a system with high flexibility.
  • the fuel supply system according to the invention for an internal combustion engine enables the provision of different amounts of fuel with different ones using relatively simple means
  • Fuel pressures in the individual operating states of the internal combustion engine In addition to an efficient and demand-oriented fuel demand by the fuel pump, an ideal pressure curve is also achieved, in order to ensure an optimal fuel supply, especially during the starting event, even when the internal combustion engine is hot.
  • FIG. 1 shows an overview of a fuel supply system
  • FIG. 2 each shows a pressure regulator characteristic curve according to the prior art and according to the solution according to the invention
  • FIG. 3 shows a supplementary circuit for the fuel pressure regulator to achieve the desired pressure curve.
  • FIG. 1 shows a rough overview of a fuel supply system in an internal combustion engine with spark ignition.
  • the internal combustion engine itself is designated by 10, an air intake pipe by 11 and an exhaust pipe by 12.
  • An air flow meter 13 and a throttle valve 14 which can be actuated by an accelerator pedal 15.
  • An electrical control unit 20 receives signals from the air quantity sensor 13, from the speed sensor 16 and, if appropriate, further sensors and outputs signals on the output side both to a fuel pump 23 and to at least one electromagnetic injection valve 24.
  • the fuel pump 21 receives the fuel from a fuel tank 21 and conveys it to the injection valve 24.
  • a pressure regulator 25 downstream of the fuel pump 23 serves the Keep fuel pressure at a desired level. The fuel quantity conveyed by the fuel pump 23 and lying above the requirement then returns to the tank 21 via a return line.
  • FIG. 1 The overview of a fuel supply system shown in FIG. 1 corresponds in principle to the prior art.
  • Figure 2 shows two pressure regulator characteristics.
  • the characteristic curve according to FIG. 2a corresponds to that of the prior art.
  • the pressure curve is plotted against the amount of fuel.
  • the pressure control characteristic curve according to the prior art is designed in such a way that it remains at a specific setpoint PKsetpoint above the minimum flow rate Qmin.
  • FIG. 2b shows a modified pressure regulator characteristic curve with an essentially constant pressure value between the minimum and maximum value for the return flow and an increased one
  • the increased pressure value can be used to reduce the formation of vapor bubbles during a hot start.
  • the demand control of the fuel pump is expediently carried out by means of a cyclical control, which is known as such from the prior art. With their help, it is ensured in normal operation that the return flow current is limited by Q min and Q max
  • the fuel pressure regulator can be designed in such a way that an increased fuel pressure occurs with an increasing return flow quantity. This can be achieved by appropriately dimensioning the individual parts of the pressure regulator, in particular the spring located in the pressure regulator or via the shape of the return line.
  • FIG. 3 finally shows a throttled return line from the pressure regulator 25 to the tank 21, a throttle 26 with a valve 27 connected in parallel being provided in the return line itself and this valve 27 being electromagnetically controllable from the control unit 20 of FIG. 1.
  • the variation of the return line known per se to the state of the art can be ideally supplemented with a demand control of the fuel pump in order to achieve an optimal fuel supply to the internal combustion engine in all operating conditions.

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Abstract

Es wird ein Kraftstoffversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine vorgeschlagen, die eine elektrische Kraftstoffpumpe, einen Kraftstoffdruckregler sowie ein Kraftstoffzumeßsystem umfaßt, wobei die Förderleistung der Kraftstoffpumpe abhängig von Betriebskenngrößen steuerbar ist und der Kraftstoffdruck mittels eine entsprechenden Druckreglerkennlinie durch Variation der Förderleistung beeinflußt werden kann.

Description

Kraftstoffversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffversorgungssystem füreine Brennkraftmaschine mit einer elektrischen Kraftstoffpumpe, einem Kraftstoffdruckregler sowie einem Kraftstoffzumeßsystem.
Bekannt ist aus der DE-OS 36 08 522 ein Kraftstoffzumeßsystem mit zwei getrennten Druckreglern sowie einem Steuerventil in Verbindung mit einem der beiden Druckregler mit dem Ziel, je nach Betriebsbereich der Brennkraftmaschine abhängig vom Zuschalten des zweiten Druckreglers einen niedrigeren oder höheren Kraftstoffdruck zu erhalten.
In der Beschreibungseinleitung der DE-OS 36 08 522 ist darüber hinaus eine Kraftstoffeinspritzanlage mit einem speziell ausgestalteten Druckregler beschrieben, bei dem mittels eines Elektromagneten eine Zusatzfeder zum Eingriff kommen kann, um dadurch einen steuerbaren Kraftstoffdruck je nach Betriebsbereich der Brennkraftmaschine zu erhalten.
Aus der DE-OS 15 76 482 ist eine Kraftstoffeinspritzanlage bekannt, bei der mittels eines in die Kraftstoffleitungen eingeschalteten temperturempfindlichen Gliedes der Druck in den zu den Einspritzventilen führenden Zweigleitungen mit steigender Kraftstofftemperatur erhöhbar ist (Anspruch 1 der DE-OS '482).
Die US-PS 4 791 905 offenbart eine sogenannte bedarfsgesteuerte elektromagnetische Kraftstoffpumpe. Dabei werden in einem Steuergerät Signale bezüglich Lufdurchsatz im Ansaugsrohr, Drehzahl, Druck im Ansaugrohr, Wassertemperatur und Batteriespannung in einem Steuergerät verarbeitet, das seinerseits die Steuerung der Kraftstoffpumpe mit und ohne Vorwiderstand bestimmt. Erreicht wird dadurch eine große Förderleistung bei hohem Kraftstoffbedarf und eine entsprechende Absenkung der Förderleistung bei einem geringerem Kraftstoffbedarf je nach den Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine.
Schließlich zeigt die US-PS 3 822 677 ein Kraftstoffpumpen-Steuersystem mit einer variablen Energieversorgung für die Kraftstoffpumpe je nach Kraftstoffbedarf.
Es hat sich gezeigt, daß die bekannten Systeme nicht in allen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine optimale Ergebnisse zu liefern vermögen. Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein System mit hoher Flexibilität zu schaffen.
Gelöst wird diese Aufgabe mit der Merkmalskombination des Hauptanspruchs.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Kraftstoffversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine ermöglicht mit relativ einfachen Mitteln die Bereitstellung unterschiedlicher Kraftstoffmengen mit unterschiedlichen Kraftstoffdrücken bei den einzelnen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine. Damit wird neben einer effizienten und sich am Bedarf orientierenden Kraftstofforderung durch die Kraftstoffpumpe auch ein idealer Druckverlauf erzielt, um insbesondere während des Startfalles auch bei heißer Brennkraftmaschine eine optimale Kraftstoffversorgung zu gewährleisten.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben und erläutert.
Es zeigen Figur 1 eine Ubersichtsdarstellung eines Kraftstoffversorgungssystems, Figur 2 je eine Druckregler-Kennlinie nach dem Stand der Technik sowie nach der erfindungsgemäßen Lösung und Figur 3 eine ergänzende Beschaltung zum Kraftstoffdruckregler zur Erzielung des gewünschten Druckverlaufs.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Figur 1 zeigt in einer groben Ubersichtsdarstellung ein Kraftstoffversorgungssystem bei einer Brennkraftmaschine mit Fremdzündung. Die Brennkraftmaschine selbst ist mit 10 bezeichnet, ein Luftansaugrohr mit 11 und eine Abgasleitung mit 12. Im Luftansaugrohr 11 befindet sich ein Luftmengenmesser 13 sowie eine Drosselklappe 14, die von einem Fahrpedal 15 betätigbar ist. Mit 16 ist ein Drehzahlsensor bezeichnet. Ein elektrisches Steuergerät 20 erhält Signale vom Luftmengensensor 13, vom Drehzahlsensor 16 und gegebenenfalls weiteren Sensoren und gibt ausgangsseitig Signale sowohl an eine Kraftstoffpumpe 23 als auch an wenigstens ein elektromagnetisches Einspritzventil 24 ab. Die Kraftstoffpumpe 21 erhält dabei den Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 21 und fördert ihn zum Einspritzventil 24. Ein Druckregler 25 stromabwärts der Kraftstoffpumpe 23 dient dazu, den Kraftstoffdruck auf einem gewünschten Wert zu halten. Die von der Kraftstoffpumpe 23 geförderte und oberhalb des Bedarfs liegende Kraftstoffmenge gelangt dann über eine Rücklaufleitung zum Tank 21 zurück.
Die aus Figur 1 ersichtliche Übersicht über ein Kraftstoffversorgungssystem entspricht vom Grundsatz her dem Stand der Technik.
Wesentlich ist nun, daß entsprechend der Erfindung eine Kombination von Bedarfssteuerung der Kraftstoffpumpe und spezieller Druckregelkennlinie vorliegt, um bei erhöhtem Mengenbedarf auch die erhöhte Menge bereitstellen zu können, und dies bei einem im jeweiligen Einzelfall gewünschten Druck.
Figur 2 zeigt zwei Druckreglerkennlinien. Dabei entspricht die Kennlinie nach Figur 2a derjenigen des Standes der Technik. Aufgetragen ist der Druckverlauf über der Kraftstoffmenge. Die Druckregelkennlinie nach dem Stand der Technik ist dabei so ausgelegt, daß sie oberhalb der minimalen Durchflußmenge Qmin auf einem bestimmten Sollwert PKsoll verharrt.
Figur 2b zeigt demgegenüber eine modifizierte Druckreglerkennlinie mit einem im wesentlichen konstanten Druckwert zwischen dem minimalen und maximalen Wert für den Rücklaufstrom und einem erhöhten
Kraftstoffdruck für den Fall, daß der Rücklaufstrom über Qmax hinaus ansteigt. Der erhöhte Druckwert kann zur Verringerung der Dampfblasenbildung während eines Heißstarts herangezogen werden.
Über das Zusammenspiel von bedarfsgesteuerter Kraftstoffpumpe und Druckregler mit gegenüber dem Stand der Technik modifizierter Druckreglerkennlinie läßt sich damit eine in bestimmten Betriebspunkten vorteilhafte Erhöhung des Kraftstoffdrucks erzielen. Neben dem Startfall kann die Bereitstellung eines erhöhten Kraftstoffdrucks auch während des Nachstartfalls zweckmäßig sein, dann besonders, wenn ein Heißstartfall vorgelegen hat. Das gleiche gilt im Beschleunigungsfall.
Die Bedarfssteuerung der Kraftstoffpumpe erfolgt zweckmäßigerweise mittels einer taktweisen Ansteuerung, die als solche aus dem Stand der Technik bekannt ist. Mit ihrer Hilfe wird im Normalbetrieb dafür gesorgt, daß der Rücklaufstrom das durch Qmin und Qmax begrenzte
Intervall nicht verläßt.
Die Auslegung des Kraftstoffdruckreglers zur Erzielung des
gewünschten Druckverlaufs stellt für den Fachmann kein Problem dar; die Gestaltung des Druckreglers vereinfacht sich sogar, da das Intervall konstanten Drucks nicht mehr so groß zu sein braucht.
Insbesondere kann der Kraftstoffdruckregler derart ausgebildet sein, daß sich mit steigender Rücklaufmenge ein erhöhter Kraftstoffdruck einstellt. Dies ist mit einer entsprechenden Dimensionierung der Einzelteile des Druckreglers erreichbar, insbesondere der im Druckregler befindlichen Feder bzw. über die Formgebung der Rücklaufleitung.
Figur 3 schließlich zeigt eine drosselbare Rücklaufleitung vom Druckregler 25 zum Tank 21, wobei in die Rücklaufleitung selbst eine Drossel 26 mit einem dazu parallel geschalteten Ventil 27 vorgesehen ist und dieses Ventil 27 elektromagnetisch ausgehend vom Steuergerät 20 von Figur 1 ansteuerbar ist.
Auf diese Weise läßt sich die an sich als zum Stand der Technik bekannte Variation der Rücklaufleitung mit einer Bedarfssteuerung der Kraftstoffpumpe ideal ergänzen, um eine optimale Kraftstoffversorgung der Brennkraftmaschine bei allen Betriebsbedingungen zu erreichen.

Claims

Patentansprüche
1. Kraftstoffversorgungssystem für eine Brennkraftmaschine mit einer elektrischen Kraftstoffpumpe, einem Kraftstoffdruckregier sowie einem Kraftstoffzumeßsystem, wobei
- die Förderleistung der Kraftstoffpumpe abhängig von Betriebskenngrößen steuerbar ist, und
- der Kraftstoffdruck mittels einer entsprechenden Druckreglerkennlinie in Verbindung mit einer Variation des Rücklaufstroms auf einen erhöhten Wert einstellbar ist.
2. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung der Kraftstoffpumpe wenigstens zwischen
Normal- und Spitzenleistung umschaltbar ist.
3. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzenleistung im Kaltstartfall abrufbar ist.
4. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzenleistung im Heißstartfall abrufbar ist.
5. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzenleistung im Start und Nachstartfall abrufbar ist.
6. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzenleistung bei gewünschter Beschleunigung abrufbar ist.
7. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffpumpe getaktet ansteuerbar ist.
8. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffdruckregler derart ausgebildet ist, daß sich mit steigender Rücklaufmenge ein erhöhter Kraftstoffdruck einstellt.
9. Kraftstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffdruck auf einen erhöhten Wert einstellbar ist, indem die Rücklaufleitung des Kraftstoffdruckreglers drosselbar ist.
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