DE10205811A1

DE10205811A1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10205811A1
Application number: DE2002105811
Authority: DE
Inventors: Marcus Marheineke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-02-13
Filing date: 2002-02-13
Publication date: 2003-08-21
Also published as: WO2003069145A1

Abstract

Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Hochdruckpumpe (18) auf, durch die Kraftstoff unter Hochdruck in einen Speicher (32) gefördert wird, mit dem an den Zylindern der Brennkraftmaschine angeordnete Injektoren (40) verbunden sind. Durch eine Förderpumpe (10) wird Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter (12) zur Hochdruckpumpe (18) gefördert. Durch eine Kraftstoffzumeßeinrichtung (62) wird die durch die Hochdruckpumpe (18) geförderte Kraftstoffmenge eingestellt, und diese wird derart angesteuert, daß durch die Hochdruckpumpe (18) eine Kraftstoffmenge in den Speicher (32) gefördert wird, die erforderlich ist, um im Speicher (32) einen vorgegebenen Druck aufrechtzuerhalten. Zwischen der Förderpumpe (10) und der Hochdruckpumpe (18) führt ein Rücklauf (60) ab, der zumindest mittelbar zum Vorratsbehälter (12) führt. Die Kraftstoffzumeßeinrichtung (62) ist im Rücklauf (60) angeordnet und durch die Kraftstoffzumeßeinrichtung (62) wird ein Durchflußquerschnitt des Rücklaufs derart eingestellt, daß durch den Rücklauf (60) eine Kraftstoffmenge entsprechend der Differenz zwischen der durch die Förderpumpe (10) geförderten Kraftstoffmenge und der der Hochdruckpumpe (18) zur Aufrechterhaltung des vorgegebenen Drucks im Speicher (32) zuzuführenden Kraftstoffmenge abfließt.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.
Eine solche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist durch die DE 198 53 103 A1 bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Hochdruckpumpe auf, durch die Kraftstoff unter Hochdruck in einen Speicher gefördert wird. Mit dem Speicher sind an den Zylindern der Brennkraftmaschine angeordnete Injektoren verbunden. Es ist eine Förderpumpe vorgesehen, durch die Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter zur Hochdruckpumpe gefördert wird. Es ist außerdem eine Kraftstoffzumeßeinrichtung zur Einstellung der der Hochdruckpumpe zufließenden Kraftstoffmenge vorgesehen. Die Kraftstoffzumeßeinrichtung ist zwischen der Förderpumpe und der Hochdruckpumpe angeordnet und durch diese wird ein veränderlicher Durchflußquerschnitt im Zulauf zur Hochdruckpumpe eingestellt. Die Kraftstoffzumeßeinrichtung wird derart angesteuert, daß der Hochdruckpumpe eine Kraftstoffmenge zufließt, die erforderlich ist, um im Speicher mit dem durch die Hochdruckpumpe geförderten Kraftstoff einen vorgegebenen Druck aufrechtzuerhalten. Unter bestimmten Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine, beispielsweise im Schubbetrieb, darf der Hochdruckpumpe kein Kraftstoff mehr zugeführt werden. Da nicht sichergestellt ist, daß mit der Kraftstoffzumeßeinrichtung der Zulauf von Kraftstoff zur Hochdruckpumpe vollständig gesperrt werden kann, ist zusätzlich eine sogenannte Nullförderdrossel vorgesehen, die in einem zwischen der Kraftstoffzumeßeinrichtung und der Hochdruckpumpe abführenden Rücklauf zum Vorratsbehälter angeordnet ist und über die infolge einer Undichtigkeit noch durch die Kraftstoffzumeßeinrichtung hindurchtretender Kraftstoff in den Vorratsbehälter zurückgeführt wird. Außerdem ist parallel zur Kraftstoffzumeßeinrichtung ein Überströmventil angeordnet, das zur Regelung des Druckes vor der Kraftstoffzumeßeinrichtung erforderlich ist. Die bekannte Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist somit einen aufwendigen Aufbau mit vielen Bauteilen auf und ist nicht kostengünstig herstellbar.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß diese einen einfachen Aufbau aufweist und entsprechend kostengünstig herstellbar ist. Es sind bei dieser weder die Nullförderdrossel noch das Überströmventil der bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtung erforderlich.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs in schematischer Darstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Figur ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine beispielsweise eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise eine selbstzündende Brennkraftmaschine und weist einen oder mehrere Zylinder auf. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Förderpumpe 10 auf, die beispielsweise in einem Kraftstoffvorratsbehälter 12 des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, jedoch auch außerhalb des Behälters 12 angeordnet sein kann. Die Förderpumpe 10 kann einen elektrischen Antriebsmotor aufweisen und saugt beispielsweise über ein Vorfilter 14 Kraftstoff aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 12 an. Die Förderpumpe 10 kann auch beispielsweise mechanisch durch die Brennkraftmaschine angetrieben werden. Vom Auslass der Förderpumpe 10 führt eine Leitung 16 zu einer Hochdruckpumpe 18. Zwischen der Förderpumpe 10 und der Hochdruckpumpe 18 ist in der Leitung 16 ein Kraftstoffilter 20 angeordnet, das als Feinfilter ausgebildet ist und das von dem durch die Förderpumpe 10 geförderten Kraftstoff durchströmt wird.
Die Hochdruckpumpe 18 weist beispielsweise mehrere Pumpenelemente 22 auf, die jeweils einen in einer Zylinderbohrung 24 geführten Kolben 26 aufweisen, der über einen Exzentantrieb 28 in einer Hubbewegung angetrieben wird. Die Hochdruckpumpe 18 wird vorzugsweise mechanisch durch die Brennkraftmaschine angetrieben. Der durch die Hochdruckpumpe 18 geförderte Kraftstoff wird über eine Leitung 30 einem Speicher 32 zugeführt. Jedes Pumpenelement 22 weist einen vom Kolben 26 begrenzten Arbeitsraum 34 auf, in den ein Zulauf von der Förderpumpe 10 her mündet und von dem ein Ablauf zum Speicher 32 abführt. Im Zulauf jedes Pumpenelements 22 ist ein in den Arbeitsraum 34 öffnendes Saugventil 36 vorgesehen und im Ablauf jedes Pumpenelements 22 ist ein zum Speicher 32 hin öffnendes Druckventil 38 vorgesehen. Beim Saughub der Kolben 26, wenn diese sich radial nach innen bewegen, öffnet das jeweilige Saugventil 36 und in den Arbeitsraum 34 strömt Kraftstoff von der Förderpumpe 10 ein, während das Druckventil 38 geschlossen ist. Ein Öffnungsdruck des Saugventils 36 ist durch eine Ventilfeder 37 bestimmt. Beim Förderhub der Kolben 26, wenn diese sich radial nach außen bewegen, öffnet das jeweilige Druckventil 38 und aus dem Arbeitsraum 34 strömt Kraftstoff zum Speicher 32 hin ab, während das Saugventil 36 geschlossen ist.
Für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine ist ein Injektor 40 vorgesehen, durch den Kraftstoff in den Brennraum des Zylinders eingespritzt wird. Jeder Injektor 40 ist über eine Leitung 42 mit dem Speicher 32 verbunden und die Öffnung des Injektors 40 zur Kraftstoffeinspritzung wird durch ein elektrisch angesteuertes Ventil 44 gesteuert, das von einer elektronischen Steuereinrichtung 46 angesteuert wird. Von den Injektoren 40 kann ein Rücklauf 41 zum Kraftstoffvorratsbehälter 12 abführen für nicht eingespritzten Kraftstoff.
Zur Steuerung und/oder Begrenzung des im Speicher 32 herrschenden Drucks kann ein Druckventil 48 vorgesehen sein, das bei Überschreiten eines vorgegeben Drucks öffnet und einen Rücklauf über eine Leitung 50 vom Speicher 32 in den Kraftstoffvorratsbehälter 12 freigibt. Am Speicher 32 ist außerdem ein Drucksensor 52 angeordnet, durch den der Druck im Speicher 32 erfasst wird und der elektrisch mit der Steuereinrichtung 46 verbunden ist, der somit ein Signal für den im Speicher 32 herrschenden Druck zugeführt wird. An der Hochdruckpumpe 18 kann ein Rücklauf 54 vorgesehen sein, über den beispielsweise eine Leckmenge an Kraftstoff abfließen kann und der in die Leitung 50 münden kann.
Von der Verbindung zwischen der Förderpumpe 10 und der Hochdruckpumpe 18 führt stromabwärts nach dem Filter 20 ein Rücklauf 60 zum Kraftstoffvorratsbehälter 12 ab, der beispielsweise in die Leitung 50 münden kann. Im Rücklauf 60 ist eine Kraftstoffzumeßeinrichtung 62 angeordnet, durch die ein Durchflußquerschnitt des Rücklaufs 60 eingestellt wird. Die Kraftstoffzumeßeinrichtung 62 wird durch die Steuereinrichtung 46 angesteuert. Die Kraftstoffzumeßeinrichtung 62 weist ein Durchflußregelventil 64 auf und einen Aktor 66, der durch die Steuereinrichtung 46 angesteuert wird. Mittels des Durchflußregelventils 64 kann der Durchflußquerschnitt des Rücklaufs 60 kontinuierlich verstellt werden zwischen Null und einem maximalen Durchflußquerschnitt. Als Aktor 66 kann ein Elektromagnet oder ein Piezoaktor verwendet werden, der jeweils durch die Steuereinrichtung 46 mit einer definierten elektrischen Spannung versorgt wird und dabei das Durchflußregelventil 64 in eine definierte Stellung bringt, in der dieses einen definierten Durchflußquerschnitt freigibt.
Abhängig von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, wie beispielsweise Drehzahl, Last und anderen, wird durch die Steuereinrichtung 46 ein Solldruck im Speicher 32 vorgegeben. Durch den Drucksensor 52 erhält die Steuereinrichtung 46 ein Signal für den Istdruck im Speicher 32. Der Druck im Speicher 32 ist abhängig von der durch die Hochdruckpumpe 18 in den Speicher 32 geförderten Kraftstoffmenge. Die durch die Hochdruckpumpe 18 geförderte Kraftstoffmenge kann dadurch verändert werden, daß mittels der Kraftstoffzumeßeinrichtung 62 der Durchflußquerschnitt im Rücklauf 60 und damit die durch den Rücklauf 60 abfließende Kraftstoffmenge verändert wird. Die Kraftstoffzumeßeinrichtung 62 wird durch die Steuereinrichtung 46 derart angesteuert, daß diese im Rücklauf 60 einen Durchflußquerschnitt einstellt, der so groß ist, daß durch diesen die Differenz der Kraftstoffmenge abfließt zwischen der durch die Förderpumpe 10 geförderten Kraftstoffmenge und der durch die Hochdruckpumpe 18 zur Aufrechterhaltung des vorgegebenen Solldrucks zu fördernden Kraftstoffmenge. Wenn der Istdruck im Speicher 32 höher ist als der Solldruck, so wird durch die Hochdruckpumpe 18 eine zu große Kraftstoffmenge gefördert und durch die Steuereinrichtung wird die Kraftstoffzumeßeinrichtung 62 derart angesteuert, daß diese einen größeren Durchflußquerschnitt im Rücklauf 60 freigibt und somit eine größere Kraftstoffmenge durch den Rücklauf 60 abfließt und die durch die Hochdruckpumpe 18 geförderte Kraftstoffmenge verringert wird. Wenn der Istdruck im Speicher 32 geringer ist als der Solldruck, so wird durch die Hochdruckpumpe 18 eine zu geringe Kraftstoffmenge gefördert und durch die Steuereinrichtung wird die Kraftstoffzumeßeinrichtung 62 derart angesteuert, daß diese einen kleineren Durchflußquerschnitt im Rücklauf 60 freigibt und somit eine geringere Kraftstoffmenge durch den Rücklauf 60 abfließt und die durch die Hochdruckpumpe 18 geförderte Kraftstoffmenge erhöht wird. Vor und nach der Kraftstoffzumeßeinrichtung 62 besteht eine konstante Druckdifferenz, da stromaufwärts vor der Kraftstoffzumeßeinrichtung 62 der Öffnungsdruck der Saugventile 36 der Hochdruckpumpe 18 herrscht und stromabwärts nach der Kraftstoffzumeßeinrichtung 62 der im Kraftstoffvorratsbehälter 12 herrschende Druck, der zumindest annähernd Atmosphärendruck ist. Somit kann auf einfache Weise die abfließende Kraftstoffmenge durch Einstellung des Durchflußquerschnitts mittels der Kraftstoffzumeßeinrichtung 62 geregelt werden. Es kann dabei eine zumindest annähernd lineare Kennlinie, das ist ein zumindest annähernd linearer Zusammenhang zwischen dem eingestellten Durchflußquerschnitt und der abfließenden Kraftstoffmenge, erreicht werden. Der Öffnungsdruck der Saugventile 36 kann beispielsweise etwa 5 bar oder weniger betragen.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Hochdruckpumpe (18), durch die Kraftstoff unter Hochdruck in einen Speicher (32) gefördert wird, mit dem an den Zylindern der Brennkraftmaschine angeordnete Injektoren (40) verbunden sind, mit einer Förderpumpe (10), durch die Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter (12) zur Hochdruckpumpe (18) gefördert wird, und mit einer Kraftstoffzumeßeinrichtung (62) zur Einstellung der durch die Hochdruckpumpe (18) geförderten Kraftstoffmenge, die derart angesteuert wird, daß durch die Hochdruckpumpe (18) eine Kraftstoffmenge in den Speicher (32) gefördert wird, die erforderlich ist, um im Speicher (32) einen vorgegebenen Druck aufrechtzuerhalten, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Förderpumpe (10) und der Hochdruckpumpe (18) ein Rücklauf (60) abführt, der zumindest mittelbar zum Vorratsbehälter (12) führt, daß die Kraftstoffzumeßeinrichtung (62) im Rücklauf (60) angeordnet ist und daß durch die Kraftstoffzumeßeinrichtung (62) ein Durchflußquerschnitt des Rücklaufs derart eingestellt wird, daß durch den Rücklauf (60) eine Kraftstoffmenge entsprechend der Differenz zwischen der durch die Förderpumpe (10) geförderten Kraftstoffmenge und der der Hochdruckpumpe (18) zur Aufrechterhaltung des vorgegebenen Drucks im Speicher (32) zuzuführenden Kraftstoffmenge abfließt.

2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzumeßeinrichtung (62) einen elektrisch angesteuerten Aktor (64) und ein durch diesen betätigtes Durchflußregelventil (66) aufweist.

3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Kraftstoffzumeßeinrichtung (62) der Durchflußquerschnitt des Rücklaufs kontinuierlich veränderbar ist.

4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Förderpumpe (10) und der Hochdruckpumpe (18) ein Kraftstoffilter (20) angeordnet ist und daß der Rücklauf (60) zwischen dem Kraftstoffilter (20) und der Hochdruckpumpe (18) abführt.

5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Kraftstoffzumeßeinrichtung (62) zumindest annähernd eine lineare Abhängigkeit zwischen dem eingestellten Durchflußquerschnitt und der abfließenden Kraftstoffmenge besteht.