DE19849622A1 - Fuel delivery system for externally ignited internal combustion engine has arrangement for generating predefined minimum opening pressure for differential pressure regulator - Google Patents
Fuel delivery system for externally ignited internal combustion engine has arrangement for generating predefined minimum opening pressure for differential pressure regulatorInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffzuführsystem für fremdgezündete Brennkraftmaschinen nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche 1 oder 6.The invention relates to a fuel supply system for spark ignition internal combustion engines according to the generic terms of independent claims 1 or 6.
In der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung 198 34 852.5 ist ein Kraftstoffzuführsystem für fremdgezün dete Brennkraftmaschinen beschrieben mit mindestens einem Brennraum, der ein Einblaseventil aufweist. Diesem wird so wohl Kraftstoff über eine Kraftstoffleitung als auch Luft über eine Luftzuführleitung jeweils unter Druck zugeführt. Das Einblaseventil kann nur bei ausreichendem Druck in der Kraftstoffleitung und der Luftzuführleitung ein gut auf bereitetes Kraftstoff-/Luft-Gemisch in den Brennräumen der Brennkraftmaschine bilden. Dazu dienen eine Kraftstoffpumpe und ein Verdichter.In the unpublished patent application 198 34 852.5 is a fuel supply system for externally ignited Dete internal combustion engines described with at least one Combustion chamber that has an injection valve. This will be so probably fuel via a fuel line as well as air supplied under pressure via an air supply line. The injection valve can only be operated with sufficient pressure in the Fuel line and the air supply line a well prepared fuel / air mixture in the combustion chambers of the Form internal combustion engine. A fuel pump is used for this and a compressor.
Der Verdichter liefert die verdichtete Luft über ein die einzelnen Einblaseventile verbindendes Sammelrohr (air rail) und die Luftzuführleitungen zu den einzelnen Ein blaseventilen.The compressor delivers the compressed air via a manifold connecting individual injection valves (air rail) and the air supply lines to the individual inputs blow valves.
Ein Differenzdruckregler ist mit der Luftzuführleitung und der Kraftstoffleitung verbunden. Er regelt den am Einblase ventil vorliegenden Kraftstoffdruck in Abhängigkeit von dem in der Luftzuführleitung anliegenden Verdichterdruck. Dabei muß der Kraftstoffdruck immer über dem Druck der Druckluft in der Luftzuführleitung liegen. Dadurch kann Kraftstoff in den Luftstrom des Einblaseventils eingespritzt werden und das sich bildende Kraftstoff-/Luft-Gemisch über das Ein blaseventil in den Brennraum gelangen. Der Kraftstoff wird von der Kraftstoffpumpe aus einem Kraftstofftank angesaugt, und der vom Differenzdruckregler abgesteuerte Kraftstoff gelangt über eine Tankrücklaufleitung zurück zum Kraft stofftank.A differential pressure regulator is with the air supply line and connected to the fuel line. It regulates the blowing valve present fuel pressure depending on the Compressor pressure in the air supply line. Here the fuel pressure must always be above the pressure of the compressed air lie in the air supply line. This allows fuel in the air flow of the injection valve are injected and the fuel / air mixture that forms via the on blow valve get into the combustion chamber. The fuel will sucked in by the fuel pump from a fuel tank, and the fuel controlled by the differential pressure regulator reaches the power via a tank return line fabric tank.
Der Kraftstoffdruck wird durch den Differenzdruckregler auf einen beispielsweise um 0,7 bar über dem Druck der Druck luft in der Luftzuführleitung liegenden Wert geregelt. Beim Start der Brennkraftmaschine baut sich der Luftdruck am Differenzdruckregler erst allmählich auf, so daß der Kraft stoffdruck am Einblaseventil bei seinem niedrigsten Wert von ca. 0,7 bar liegt.The fuel pressure is raised by the differential pressure regulator a pressure of 0.7 bar above the pressure, for example air regulated in the air supply line. At the At the start of the internal combustion engine, the air pressure builds up Differential pressure regulator only gradually, so that the force fabric pressure at the injection valve at its lowest value 0.7 bar.
Dieser niedrige Kraftstoffdruck führt beim Kaltstart zu einer schlechten Gemischqualität mit der Folge von hoher Schadstoffemission und hohem Verbrauch. Beim Heißstart kommt es zu Problemen mit Dampfblasenbildung, die schlimmstenfalls ein Starten der Brennkraftmaschine unmög lich machen.This low fuel pressure leads to a cold start poor mixture quality with the consequence of high Pollutant emissions and high consumption. On hot start there are problems with vapor bubble formation at worst, the engine cannot be started do it.
Deshalb ist bei dem gattungsbildenden Kraftstoffzuführ system ein weiterer Differenzdruckregler vorgesehen. Dieser weitere Differenzdruckregler kann mit dem vorhandenen in Serie oder parallelgeschaltet werden. Insbesondere die Variante mit parallelgeschalteten Differenzdruckreglern ist wegen der erforderlichen zusätzlichen Steuerorgane aufwen dig.That is why the generic fuel supply system another differential pressure controller is provided. This additional differential pressure regulator can be used with the existing in Can be connected in series or in parallel. especially the Variant with differential pressure regulators connected in parallel because of the necessary additional tax organs dig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Brenn kraftmaschine mit Fremdzündung und innerer Gemischbildung durch Gemischeinblasung den Kraftstoffdruck an einem Ein blaseventil mit geringem Bauaufwand im gesamten Betriebs bereich der Brennkraftmaschine über dem für einen Heißstart erforderlichen Druckniveau zu halten.The invention has for its object in a burning Engine with spark ignition and internal mixture formation by fuel injection at a fuel pressure Blower valve with low construction costs in the entire company area of the internal combustion engine above that for a hot start to maintain the required pressure level.
Die Aufgabe wird durch ein Kraftstoffzuführsystem mit den Merkmalen einer der Ansprüche 1 oder 6 gelöst.The task is accomplished with a fuel delivery system Features of one of claims 1 or 6 solved.
Durch entsprechende Konstruktion des Differenzdruckreglers kann in diesem integriert der erhöhte Öffnungsdruck einge stellt werden. Alternativ hierzu kann eine Standardversion des Differenzdruckreglers mit vorgeschaltetem externen Druckhalteventil vorgesehen sein, die den Vorteil eines ge ringen Bauaufwands und großer Flexibilität besitzt. Der vorgesehene Mindestdruck sollte vorzugsweise 3,5 bar betra gen, so daß eine Dampfblasenbildung beim Heißstart sicher vermieden wird. Die Druckdifferenz von 0,7 bar zwischen Brennstoff und Druckluft reicht im überwiegenden Betriebs bereich der Brennkraftmaschine für eine gute Gemischbildung aus. Durch den Entfall eines zweiten Differenzdruckreglers verringert sich der Bauaufwand für das erfindungsgemäße Kraftstoffzuführsystem.By appropriate construction of the differential pressure regulator the increased opening pressure can be integrated into this be put. Alternatively, a standard version of the differential pressure controller with an external external Pressure maintaining valve can be provided, which has the advantage of a ge wrestle building effort and great flexibility. The The minimum pressure provided should preferably be 3.5 bar gene, so that a vapor bubble formation on hot start safely is avoided. The pressure difference of 0.7 bar between Most of the fuel and compressed air are sufficient area of the internal combustion engine for good mixture formation out. By eliminating a second differential pressure regulator the construction cost for the invention is reduced Fuel supply system.
Der Differenzdruckregler kann durch ein einfaches Druck regelventil ersetzt werden, wenn dieses durch ein Steuer gerät, das die Drücke von Kraftstoff und Druckluft berück sichtigt, zur Einstellung des Kraftstoffdrucks betätigt wird.The differential pressure regulator can be done by a simple pressure control valve to be replaced if this by a tax device that takes the pressures of fuel and compressed air into account visible, operated to adjust the fuel pressure becomes.
Besonders einfach ist die Anlage, wenn das Steuergerät ein übliches Motorsteuergerät ist, in dem die Regelelektronik für das Druckregelventil integriert ist. Die zusätzlich er forderlichen Sensoren für Kraftstoff- und Luftdruck be dingen einen geringen Zusatzaufwand.The system is particularly simple when the control unit is on Common engine control unit is in which the control electronics for the pressure control valve is integrated. The additionally he required sensors for fuel and air pressure little additional effort.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der nach folgenden Beschreibung sowie der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are based on the following description and the drawing explained in more detail. Show it:
Fig. 1 ein Schema eines Kraftstoffzuführsystems für fremd gezündete Brennkraftmaschinen mit einem Differenz druckregler, der einen erhöhten Öffnungsdruck auf weist, Fig. 1 is a diagram of a fuel for spark ignition internal combustion engines, having a differential pressure regulator, which has an increased opening pressure,
Fig. 2 das gleiche Schema wie Fig. 1, jedoch mit einem anderen Differenzdruckregler mit niedrigem Öffnungsdruck, dem ein Druckhalteventil mit er höhtem Öffnungsdruck vorgeschaltet ist, Fig. 2 shows the same diagram as FIG. 1, but with a different differential pressure regulator having a low opening pressure that a pressure holding valve is connected upstream with it höhtem opening pressure,
Fig. 3 das gleiche Schema wie Fig. 1, jedoch anstelle des Differenzdruckreglers mit erhöhtem Öffnungsdruck ein Druckregelventil mit Steuergerät und Sensoren für Kraftstoff- und Luftdruck. Fig. 3 shows the same scheme as Fig. 1, but instead of the differential pressure regulator with increased opening pressure, a pressure control valve with control unit and sensors for fuel and air pressure.
In Fig. 1 ist ein Schema eines Kraftstoffzuführsystems für fremdgezündete Brennkraftmaschinen dargestellt. Die Brenn kraftmaschine 1 weist mindestens einen Brennraum 2 auf, der von einem Zylinder 3, einem darin geführten Kolben 4 sowie einem Zylinderkopf 5 begrenzt ist. Im Zylinderkopf 5 befin den sich ein Einlaßventil 6 mit einem Einlaßkrümmer 7, ein Auslaßventil 8 mit einem Auslaßkrümmer 9, ein Einblase ventil 10 für ein Kraftstoff-/Luftgemisch und eine Zünd kerze 11. Am Einlaßkrümmer 7 ist ein Ansaugrohr 12 be festigt, das zu einem Luftfilter 13 führt. Im Ansaugrohr 12 ist eine Drosselklappe 14 angeordnet. In Fig. 1 a diagram is shown of a fuel for spark ignition internal combustion engines. The internal combustion engine 1 has at least one combustion chamber 2 , which is limited by a cylinder 3 , a piston 4 guided therein and a cylinder head 5 . In the cylinder head 5 are an intake valve 6 with an intake manifold 7 , an exhaust valve 8 with an exhaust manifold 9 , an injection valve 10 for a fuel / air mixture and an ignition candle 11th At the intake manifold 7 , an intake pipe 12 is fastened, which leads to an air filter 13 . A throttle valve 14 is arranged in the intake pipe 12 .
Die Einblasedüse 10 steht mit einer Kraftstoffleitung 15 und einer Luftzuführleitung 16 in Strömungsverbindung. Die Kraftstoffleitung 15 führt über ein Kraftstoffilter 17 und eine Kraftstoffpumpe 18 zu einem Kraftstofftank 19. Die Luftzuführleitung 16 ist mit einem Kompressor 20 verbunden, der wiederum über eine Luftansaugleitung 21 in Strömungs verbindung mit dem Ansaugrohr 12 stromaufwärts von dessen Drosselklappe 14 steht. Von der Luftzuführleitung 16 zweigt eine Druckreglerleitung 22 ab, die über einen Druckregler 23 zum Ansaugrohr 12 führt, ebenfalls stromaufwärts von der Drosselklappe 14. Ein Differenzdruckregler 24 ist über eine Luftverbindungsleitung 25 mit der Luftzuführleitung 16 und über eine Kraftstoffverbindungsleitung 26 mit der Kraft stoffleitung 15 sowie über eine Kraftstoffrücklaufleitung 27 mit dem Kraftstofftank 19 verbunden.The injection nozzle 10 is in flow connection with a fuel line 15 and an air supply line 16 . The fuel line 15 leads to a fuel tank 19 via a fuel filter 17 and a fuel pump 18 . The air supply line 16 is connected to a compressor 20 , which in turn is in flow connection with the intake pipe 12 upstream of the throttle valve 14 via an air intake line 21 . A pressure regulator line 22 branches off from the air supply line 16 and leads to the intake pipe 12 via a pressure regulator 23 , likewise upstream from the throttle valve 14 . A differential pressure regulator 24 is connected via an air connection line 25 to the air supply line 16 and via a fuel connection line 26 to the fuel line 15 and via a fuel return line 27 to the fuel tank 19 .
Die Variante des erfindungsgemäßen Kraftstoffzuführsystems nach Fig. 1 funktioniert folgendermaßen: Beim Starten der Brennkraftmaschine 1 beginnt der Kompressor 20 Luft über die Luftansaugleitung 21 aus dem Ansaugrohr 12 anzusaugen und in die Luftzuführleitung 16 zu pumpen. Der Druckregler 23 dient zur Begrenzung des Luftdrucks in der Luftzuführ leitung 16. Bei zu hohem Luftdruck, z. B. höher als 6,5 bar, steuert er Luft über die Druckreglerleitung 23 zurück ins Ansaugrohr 12. Da das Ansaugen und das Absteuern der Luft stromauf der Drosselklappe 14 geschieht, wird der Druck im Ansaugrohr 12 stromab der Drosselklappe 14 nicht beein flußt. Der Druck in der Luftzuführleitung 16 und damit in der Luftverbindungsleitung 25 und in dem Differenzdruck regler 24 steigt während des Startvorgangs nur langsam an. Mit Startbeginn fördert die Kraftstoffpumpe 18 Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 19 über das Filter 17 in die Kraft stoffleitung 15 und in die Kraftstoffverbindungsleitung 26 zum Differenzdruckregler 24. Von dort fließt der über schüssige Kraftstoff über die Kraftstoffrücklaufleitung 27 zurück in den Kraftstofftank 19.The variant of the fuel supply system according to the invention according to FIG. 1 functions as follows: When the internal combustion engine 1 is started , the compressor 20 begins to suck in air from the intake pipe 12 via the air intake line 21 and to pump it into the air supply line 16 . The pressure regulator 23 serves to limit the air pressure in the air supply line 16 . If the air pressure is too high, e.g. B. higher than 6.5 bar, it controls air via the pressure regulator line 23 back into the intake pipe 12 . Since the intake and the control of the air upstream of the throttle valve 14 happens, the pressure in the intake pipe 12 downstream of the throttle valve 14 is not influenced. The pressure in the air supply line 16 and thus in the air connection line 25 and in the differential pressure regulator 24 increases only slowly during the starting process. At the start of the start, the fuel pump 18 delivers fuel from the fuel tank 19 via the filter 17 into the fuel line 15 and into the fuel connection line 26 to the differential pressure regulator 24 . From there, the excess fuel flows via the fuel return line 27 back into the fuel tank 19 .
Der Differenzdruckregler 24 ist für den normalen Betriebs bereich auf einen Kraftstoffdruck eingestellt, der ca. 0,7 bar über dem in der Luftverbindungsleitung 25 herrschenden Luftdruck liegt. Solange sich der Luftdruck im Bereich 0 bar bewegt, würde der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffverbindungsleitung 26 und in der Kraftstoff leitung 15 demnach nur 0,7 bar betragen. Dieser niedrige Kraftstoffdruck würde bei Heißstart zu Dampfblasenbildung führen, die den Start der Brennkraftmaschine 1 in Frage stellen kann. Deshalb weist der Differenzdruckregler 24 er findungsgemäß einen auf 3,5 bar erhöhten Öffnungsdruck auf, der unabhängig vom Aufbau des Luftdrucks in der Luftverbin dungsleitung 25 in der Kraftstoffleitung 15 schnell er reicht wird und der ausreicht, um dort Dampfblasenbildung sicher zu vermeiden. Sobald der Luftdruck in der Luftver bindungsleitung 25 den Wert 2,8 bar überschreitet, tritt die normale Differenzdruckregelung in Kraft. Bei dieser wird Kraftstoff mit 0,7 bar Überdruck im Einblaseventil 10 in die dort anstehende Druckluft eingespritzt. Das sich bildende Gemisch wird dann nach Aufsteuern des Einblase ventils 10 in den Brennraum 2 eingeblasen.The differential pressure regulator 24 is set for the normal operating range to a fuel pressure which is approximately 0.7 bar above the air pressure prevailing in the air connection line 25 . As long as the air pressure is in the range of 0 bar, the fuel pressure in the fuel connection line 26 and in the fuel line 15 would accordingly be only 0.7 bar. This low fuel pressure would lead to the formation of vapor bubbles on hot start, which may put the engine 1 into question. Therefore, the differential pressure controller 24, he inventively an to 3.5 bar higher opening pressure, the fast it is independent of the structure of the air pressure in the Luftverbin extension line 25 in the fuel line 15 extends and which is sufficient to where vapor bubbles surely be avoided. As soon as the air pressure in the air connection line 25 exceeds the value 2.8 bar, the normal differential pressure control takes effect. In this, fuel with 0.7 bar overpressure is injected into the injection valve 10 into the compressed air present there. The resulting mixture is then blown into the combustion chamber 2 after opening the injection valve 10 .
Die in Fig. 2 dargestellte Anlage ist weitgehend identisch mit der in Fig. 1, so daß zur Vermeidung von Wiederholungen lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird. Hier ist ein anderer Differenzdruckregler 24' vorgesehen, der ohne erhöhten Öffnungsdruck von 3,5 bar, sondern nur mit dem Differenzdruck von 0,7 bar arbeitet. Der erhöhte Öffnungs druck wird durch ein Druckhalteventil 28 verwirklicht. Dieses ist in der Kraftstoffverbindungsleitung 26 angeord net und öffnet sich bei 3,5 bar zum anderen Differenzdruck regler 24' hin, der dann die Druckregelung übernimmt. Auf diese Weise wird auch bei dieser Variante mit einfachen Mitteln eine Dampfblasenbildung in der Kraftstoffleitung 12 beim Heißstart verhindert.The system shown in Fig. 2 is largely identical to that in Fig. 1, so that only the differences will be discussed to avoid repetition. Another differential pressure regulator 24 'is provided here, which operates without an increased opening pressure of 3.5 bar, but only with the differential pressure of 0.7 bar. The increased opening pressure is realized by a pressure maintaining valve 28 . This is angeord net in the fuel connection line 26 and opens at 3.5 bar to the other differential pressure regulator 24 ', which then takes over the pressure control. In this way, in this variant, too, vapor formation in the fuel line 12 is prevented by a simple means during the hot start.
Fig. 3 zeigt eine Ausführung des Kraftstoffzuführsystems, bei der der Druck in der Kraftstoffleitung 15 von einem Druckregelventil 29 bestimmt wird. Dieses steht mit der Kraftstoffverbindungsleitung 26 und der Kraftstoffrücklauf leitung 27 in Strömungsverbindung. Es wird von einem Steuergerät 30 geregelt, in dem die Sollwerte des Kraft stoffdrucks für die verschiedenen Betriebsphasen der Brenn kraftmaschine 1 einschließlich der Heißstartphase abge speichert sind und mit den Istwerten eines Kraftstoffdruck sensors 31 unter Berücksichtigung der Istwerte eines Luft drucksensors 32 verglichen werden. Der Kraftstoffdruck sensor 31 ist vorzugsweise in einer nicht dargestellten Kraftstoffverteilleitung und der Luftdrucksensor 32 vor zugsweise in einer ebenfalls nicht dargestellten Luftver teilungsleitung installiert, die alle Einblaseventile 10 verbinden. Fig. 3 shows an embodiment of the fuel supply, in which is determined the pressure in the fuel line 15 of a pressure control valve 29. This is in flow connection with the fuel connection line 26 and the fuel return line 27 . It is controlled by a control unit 30 in which the setpoints of the fuel pressure for the various operating phases of the internal combustion engine 1, including the hot start phase, are stored and compared with the actual values of a fuel pressure sensor 31 , taking into account the actual values of an air pressure sensor 32 . The fuel pressure sensor 31 is preferably installed in a fuel distribution line, not shown, and the air pressure sensor 32 is preferably installed in a distribution line, also not shown, which connects all the injection valves 10 .
Bei dem Steuergerät 30 handelt es sich um ein Motorsteuer gerät für die üblichen Funktionen der Brennkraftmaschine 1, in dem die Regelelektronik des Druckregelventils 29 inte griert ist.The control unit 30 is an engine control device for the usual functions of the internal combustion engine 1 , in which the control electronics of the pressure control valve 29 are integrated.
Die erfindungsgemäßen Ausführungen des Kraftstoffzuführ systems ermöglichen mit geringem baulichen Aufwand einen problemlosen Heißstart der Brennkraftmaschine 1 und einen niedrigen Kraftstoffverbrauch sowie geringe Schadstoff emissionen in der Startphase.The embodiments of the fuel supply system according to the invention enable problem-free hot starting of the internal combustion engine 1 and low fuel consumption as well as low pollutant emissions in the starting phase with little construction effort.
Claims (9)
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- 1998-10-28 DE DE1998149622 patent/DE19849622A1/en not_active Ceased
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