DE19640826B4 - Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung und Druckregelvorrichtung hierfür - Google Patents

Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung und Druckregelvorrichtung hierfür Download PDF

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Abstract

Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung mit:
einer ersten Speicherkammer (5), in der Kraftstoff mit einem ersten Druck, gespeichert ist,
einem mit der ersten Speicherkammer (5) in Verbindung stehenden Kraftstoffinjektor (7),
einer Steuerschaltung (4), die an den Kraftstoffinjektor (7) ein Steuersignal vorsieht, so daß ein Teil des in der ersten Speicherkammer (5) gespeicherten Kraftstoffs in einen Motor (6) eingespritzt wird,
einer zweiten Speicherkammer (10),
einem Ablaufkanal, der die erste Speicherkammer (5) mit der zweiten Speicherkammer (10) in Verbindung bringt, um den Kraftstoff von der ersten Speicherkammer (5) zur zweiten Speicherkammer (10) ablaufen zu lassen, und
einer Ventileinrichtung (9) zum selektiven Einrichten und Blockieren der Verbindung zwischen der ersten Speicherkammer (5) und der zweiten Speicherkammer (10), gekennzeichnet durch
eine Druckregelvorrichtung (11) zum Regeln des Drucks des in der zweiten Speicherkammer (10) gespeicherten Kraftstoffs auf einen im Vergleich zum ersten Druck niedrigeren zweiten Druck.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Druckregelvorrichtung zur Verwendung in einer derartigen Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung.
  • Die JP 62-258160 lehrt eine herkömmliche Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung, die den Kraftstoff über Kraftstoffinjektoren in Motorzylinder einspritzt und dann weiteren Kraftstoff durch eine Pumpe mit variabler Kapazität an eine gemeinsame Verteilerleiste (Common Rail) liefert, die als ein Kraftstoffspeicher fungiert.
  • 1 zeigt einen Aufbau der vorstehenden Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung.
  • Der Motor 51 weist Injektoren 52 auf, die jeweils in einer Brennkammer der Motorzylinder eingerichtet sind. Die Kraftstoffeinspritzung aus den Injektoren 52 in den Motor 51 wird über Einspritzsteuersolenoidventile 53 geregelt bzw. gesteuert. Die Injektoren 52 stehen mit einem Hochdruckspeicherrohr oder einer sogenannten gemeinsamen Verteilerleiste 54 in Verbindung, das bzw. die mit den Motorzylindern in Verbindung steht. Während der Zeit, in der das Solenoidventil 53 offen ist, wird Kraftstoff aus der gemeinsamen Verteilerleiste 54 über die Injektoren 52 in den Motor 51 eingespritzt. Daher muß in der gemeinsamen Verteilerleiste 54 zu jedem Zeitpunkt Kraftstoff unter einem dem momentanen Kraftstoffeinspritzdruck entsprechenden hohen Druck gespeichert sein. Aus diesem Grund ist eine Hochdruckversorgungspumpe 57 vorgesehen, die über ein Rückschlagventil 56 mit einer Versorgungsleitung 55 in Verbindung steht.
  • Die Hochdruckversorgungspumpe 57 hebt den Druck des Kraftstoffs, der durch eine bekannte, einen niedrigeren Druck erzeugende Versorgungspumpe 59 aus einem Kraftstoffbehälter 58 angesaugt wird, auf einen für die Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung erforderlichen hohen Pegel an und hält den Kraftstoffdruck auf diesem Pegel. Um den Druck in der gemeinsamen Verteilerleiste 54 auf einem bestimmten hohen Pegel zu halten, sind die folgenden beiden Verfahren denkbar.
    • (1) Es wird immer eine konstante Kraftstoffmenge an die gemeinsame Verteilerleiste geliefert, wobei eine Pumpe mit einer ausreichenden Kapazität verwendet und ein Überschuß des an die gemeinsame Verteilerleiste gelieferten Kraftstoffs über ein Überdruckventil abgegeben wird.
    • (2) Es wird immer die Kraftstoffmenge an die gemeinsame Verteilerleiste geliefert, die erforderlich ist, um den Druck in der gemeinsamen Verteilerleiste konstant zu halten. Im Besonderen ist eine Pumpenabgabemengesteuervorrichtung vorgesehen, die in Abhängigkeit von Steuerbefehlen, geregelt bzw. gesteuert werden kann, die von einer externen Vorrichtung ausgegeben werden.
  • Aufgrund des Verlusts an Antriebsdrehmoment der Versorgungspumpe ist der Vorschlag (2) dem Vorschlag (1) klar überlegen. Daher ist in der gezeigten herkömmlichen Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung an der Pumpe 57 eine Pumpenabgabemengesteuervorrichtung 60 vorgesehen, wobei die Pumpe 57 ein Überströmventil aufweist, das dazu dient, den Druck in der gemeinsamen Verteilerleiste zu jedem Zeitpunkt konstant zu halten.
  • Eine elektronische Steuereinheit (ECU) 61 nimmt Informationssignale auf, die für die durch einen Motordrehzahlsensor 62 und einen Lastsensor 63 überwachte Motorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl und Motorlast kennzeichnend sind, so daß an die Solenoidventile 53 Steuersignale ausgegeben werden, damit in Abhängigkeit von den Betriebszuständen des Motors ein optimaler Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und eine optimale Kraftstoffeinspritzmenge (d.h. der Einspritzzeitraum) eingerichtet und gleichzeitig an die Pumpenabgabemengesteuervorrichtung 60 ein Steuersignal in der Weise vorgesehen wird, daß der Einspritzdruck in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und der Motorlast optimiert wird.
  • Ein Drucksensor 64, der den Druck in der gemeinsamen Verteilerleiste mißt, ist in der gemeinsamen Verteilerleiste 54 angeordnet. Die Pumpenabgabemengesteuervorrichtung 60 steuert die Abgabemenge der Versorgungspumpe 57 in der Weise, daß ein Signal vom Drucksensor 64 einen in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und der Motorlast bestimmten optimalen Pegel anzeigt. Im Besonderen lässt sich durch eine Rückführung des Drucks in der gemeinsamen Verteilerleiste eine präzisere Druckregelung erzielen.
  • Die 2(a) bis 2(d) sind Zeitschaubilder der Drucksteuerung für die gemeinsame Verteilerleiste, die durch das vorstehende Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung durchgeführt wird.
  • Immer dann, wenn die Injektoren 52 ein Steuerimpulssignal erhalten, wird eine konstante Kraftstoffmenge, die in der gemeinsamen Verteilerleiste 54 unter einem Druck von beispielsweise 100 MPa gespeichert ist, abgegeben (abhängig von der bei der Kraftstoffeinspritzung verbrauchten Kraftstoffmenge und der hydraulischen Servosteuerung der Injektoren), wie es in 2(a) durch die Schraffur dargestellt ist. Die Hochdruckversorgungspumpe 57 liefert an die gemeinsame Verteilerleiste 54 nur die erforderliche Kraftstoffmenge, wie in 2(d) durch die Schraffur gezeigt, entsprechend der abgegebenen Kraftstoffmenge. Diese erforderliche Kraftstoffmenge ändert sich gewöhnlich in Abhängigkeit von der Kraftstoffeinspritzmenge und der Motordreh zahl; die Pumpenabgabemengesteuervorrichtung 60 steuert diese Menge wie folgt: Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge beispielsweise sehr klein ist, dann ist auch die Abgabemenge der Versorgungspumpe 57 klein. Wenn dagegen eine maximale Kraftstoffmenge in den Motor eingespritzt werden soll, dann muß die Versorgungspumpe 57 eine große Kraftstoffmenge abgeben. Eine präzisere Druckregelung wird, wie vorstehend dargelegt, durch ständiges Überwachen des Drucks in der gemeinsamen Verteilerleiste 54 durch den Drucksensor 64 und durch eine Regelung der Abgabemenge der Versorgungspumpe 57 derart erzielt, daß der Druck in der gemeinsamen Verteilerleiste 54 in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und der Motorlast einen bestimmten Pegel erreicht.
  • Um den vorstehend erwähnten Hochdruckkraftstoff zu liefern, aufzubewahren und zu steuern, ist es effektiv, den Kraftstoff in jedem Betriebszyklus des Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtungs oder auf jeden Kraftstoffeinspritzbetrieb abgestimmt zu liefern. Dies kann mit Hilfs einer intermittierend arbeitenden Hubkolbeneinspritzpumpe als Hochdruckpumpe 57 erzielt werden, die wie eine herkömmliche vertikale Einspritzpumpe derart gestaltet ist, daß sie in jedem Brennzyklus des Motors einen unter Druck stehenden Kraftstoff liefert.
  • Bei der vorstehenden herkömmlichen Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung, bei der die Hochdruckversorgungspumpe 57 an die gemeinsame Verteilerleiste 54 nur die Kraftstoffmenge liefert, die der durch die Injektoren in den Motor eingespritzten Kraftstoffmenge entspricht, kann eine konstante Kraftstoffversorgung, die der im Motor verbrauchten Kraftstoffmenge entspricht, wie es durch die Schraffur in 2(d) gezeigt ist, wenn der Motorbetrieb von einem Teillastzustand in einen Vollastlastzustand geschaltet wird, leicht durch ein Erhöhen der Abgabemenge der Hochdruckpumpe 57 erzielt werden. Wenn jedoch das Gaspedal vollständig entlastet wird, um ein Fahrzeug während eines Vollastzustands plötzlich zu verzögern, dann wird der Druck in der gemeinsamen Verteilerleiste 54 durch eine geringe Kraftstoffleckage nur leicht vermindert, und zwar auch dann, wenn die Kraftstoffversorgung aus der Hochdruckpumpe 57 abgeschaltet ist. Der Druck in der gemeinsamen Verteilerleiste 54 bleibt somit im wesentlichen auf einem hohen Pegel. Wenn das Gaspedal schließlich wieder leicht betätigt wird, um den Motor in einem Teillastzustand zu betreiben, ist der momentane Druckpegel in der gemeinsamen Verteilerleiste 54 viel höher als ein Sollpegel, was bei einem Wiederbeschleunigen des Motors zu einem unangenehmen Beschleunigungsruck, einer Verschlechterung der Emissionen und einer Zunahme des mechanischen Lärms führt.
  • 3 zeigt eine weitere herkömmliche Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung, die ein Wegeventil mit drei Anschlüssen verwendet.
  • Die gezeigte Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung weist ein Wegeventil 72 mit drei Anschlüssen und eine Ventilsteuerschaltung 75 auf. Wenn der Kraftstoffdruck in einem Speicherrohr 71 höher ist, als ein Solldruck, dann schaltet die Ventilsteuerschaltung 75 das Wegeventil 72 in eine Ventilschaltstellung, so daß für einen kurzen Zeitraum über einen Fluidkanal 74 zwischen dem Speicherrohr 71 und einem Niederdruckbereich (d.h. einem Ablauf) eines Kraftstoffsystems eine Fluidverbindung eingerichtet wird, wodurch ein Teil des im Speicherrohr 71 gespeicherten Hochdruckkraftstoffs an den Niederdruckbereich des Kraftstoffsystems abgegeben wird, so daß der Druck im Speicherrohr 71 schnell vermindert wird. Dadurch kann der Kraftstoffdruck im Speicherrohr 71 auch dann rasch auf den Solldruck abgestimmt werden, wenn ein Kraftstoffinjektor 73, beispielsweise während einer Kraftstoffversorgungsabschaltung, geschlossen wird.
  • Außerdem kann, wenn der Kraftstoffdruck im Speicherrohr 71 höher ist als der Solldruck, ein Druckabbau im Speicherrohr 71 dadurch bewerkstelligt werden, daß das Wegeventil 72 in zeitlichen Abständen, die kürzer sind als eine Verzögerungszeit zwischen dem Umschalten des Wegeventils 72 und der Wiederaufnahme der Kraftstoffeinspritzung des Injektors 73, zyklisch ein- und ausgeschaltet wird, so daß zwischen einer Hochdruckseite und einer Niederdruckseite eine Fluidkommunikation intermittierend eingerichtet wird. Eine derartige Steuerung des Wegeventils 72 ist jedoch nur für ein Ventil mit drei Anschlüssen anwendbar und wird im Allgemeinen als Schaltleckage bezeichnet, das als ein nützliches Verfahren zur Verminderung des Kraftstoffdrucks in einer Hochdruckseite bekannt ist.
  • Seit einigen Jahren besteht ein steigender Bedarf für kompakte Kraftstoffeinspritzpumpen, die in Dieselmotoren von kleiner Baugröße verwendet werden. Es besteht die Forderung, zum Zwecke der Verringerung der Kapazität einer Pumpe in einer Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung anstelle eines Wegeventils mit drei Anschlüssen ein Wegeventil mit zwei Anschlüssen zu verwenden. Die Verwendung des Wegeventils mit zwei Anschlüssen verhindert jedoch die Schaltleckage, die die Fluidkommunikation zwischen einer Hochdruckseite und einer Niederdruckseite einrichtet wie bei der Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung der Fall ist, in welchem das Wegeventil mit drei Anschlüssen eingesetzt ist. Somit ist auch dann, wenn die Kraftstoffversorgung von einer Kraftstoffeinspritzpumpe während eines Zeitraums blockiert ist, in welchem in den Motor kein Kraftstoff eingespritzt wird, beispielsweise während einer Kraftstoffabschaltung, keine Möglichkeit gegeben, den Druck in einer Speicherkammer mit einer großen Kapazität, wie z.B. in einer gemeinsamen Verteilerleiste, schnell zu vermindern. Das Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung muß somit auf einen leichten Druckabfall in der Speicherkammer warten, der durch eine geringe Kraftstoffleckage von gleitenden Teilen der Pumpe und des Ventils verursacht wird.
  • Dementsprechend setzt die Verwendung des Wegeventils mit zwei Anschlüssen gewöhnlich die Ansprechempfindlichkeit der Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtungs herab, wodurch ein unangenehmer Beschleunigungsruck, eine Verschlechterung der Emissionen und ein mechanischer Lärm verursacht wird.
  • Aus der DE 43 11 627 A1 ist eine Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt.
  • Ferner zeigt auch die US 5,261,366 eine Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung, bei der der Druck von Kraftstoff in einer Speicherkammer durch geregeltes Ablaufen lassen von Kraftstoff aus dieser Speicherkammer geregelt wird.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung vorzusehen, die so gestaltet ist, daß der vorstehend beschriebene Beschleunigungsruck, die schlechteren Emissionen und der mechanische Lärm unterbleiben, welche erzeugt werden, wenn ein Motor während eines Niedriglastzustands, der an eine plötzliche Verzögerung während eines Hochlastmotorbetriebs anschließend folgt, wieder beschleunigt.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. eine Druckregelvorrichtung zur Verwendung in einer derartigen Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung.
  • Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
  • Die vorliegende Erfindung wird anhand einer nachstehend gegebenen ausführlichen Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verständlicher, die jedoch nicht als eine Beschränkung der Erfindung auf eine besondere Ausführungsform zu verstehen ist, sondern nur der Verdeutlichung und dem Verständnis dient.
  • Es zeigen:
  • 1 ein Blockdiagramm, das eine herkömmliche Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung zeigt,
  • 2(a) bis 2(d) Zeitschaubilder, die die Funktionsweise der in 1 gezeigten Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung zeigen,
  • 3 ein Blockdiagramm, das einen weiteren Typ einer herkömmlichen Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung zeigt,
  • 4 ein Blockdiagramm, das eine erfindungsgemäße Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung zeigt,
  • 5(a) bis 5(d) Zeitschaubilder, die die Funktionsweise der in 4 gezeigten Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung zeigen,
  • 6 ein Blockdiagramm, das eine Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Druckregelvorrichtung zeigt,
  • 7 einen Querschnitt, der einen zweiteiligen Kraftstoffinjektor zeigt, der in der in 6 gezeigten Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung aufgenommen ist,
  • 8 einen Querschnitt, der die erfindungsgemäße Druckregelvorrichtung zeigt, die in dar in 6 gezeigten Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung eingebaut ist, und
  • 9 eine graphische Abbildung, die den Zusammenhang zwischen einer auf ein Ventil 43 wirkenden Ventilbetriebskraft und des Drucks des Kraftstoffs in einer gemeinsamen Verteilerleiste 5 in der in 6 gezeigten Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung zeigt.
  • Nun sei auf die Bezeichnungen Bezug genommen und insbesondere auf 4, in der eine erfindungsgemäße Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung gezeigt ist, die beispielsweise mit einem Vierzylindermotor verwendet wird.
  • Die Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung weist im Allgemeinen eine Niederdruckpumpe 2, eine Hochdruckpumpe 3, eine elektronische Steuereinheit (ECU) 4, eine erste Speicherkammer 5 (auf die nachstehend als eine gemeinsame Verteilerleiste (Common Rail) bezuggenommen sei), einen Drucksensor 8, ein Solenoidventil 9, eine zweite Speicherkammer (auf die nachstehend als eine zweite gemeinsame Verteilerleiste (Sub-Common Rail) bezuggenommen sei) 10 und eine Druckregelvorrichtung 11 auf.
  • Die Niederdruckpumpe 2 saugt den in einem Kraftstoffbehälter 1 gespeicherten Kraftstoff an, um diesen an die Hochdruckpumpe 3 zu fördern. Die Hochdruckpumpe 3 erhöht den Druck des Kraftstoffs auf einen bestimmten erforderlichen Pegel, fördert ihn an die gemeinsame Verteilerleiste 5 und hält den Druck in der gemeinsamen Verteilerleiste 5 während der Steuerung der ECU 4 konstant. Injektoren 7 sind vorgesehen, jeweils einer für jeden Motorzylinder eines Motors 6, um den in der gemeinsamen Verteilerleiste 5 gespeicherten Hochdruckkraftstoff im Ansprechen auf von der ECU 4 ausgegebene Steuersignale in die Motorzylinder einzuspritzen. Der Drucksensor 8 überwacht den Druck in der gemeinsa men Verteilerleiste 5 und sieht ein dafür kennzeichnendes Signal an die ECU vor.
  • Die gemeinsame Verteilerleiste 5 steht durch einen Ablaufkanal 35 mit dem Kraftstoffbehälter 1 in Verbindung. Das Solenoidventil 9 spricht auf ein Steuersignal von der ECU 4 derart an, daß es zwischen der gemeinsamen Verteilerleiste 5 und der zweiten gemeinsamen Verteilerleiste 10 selektiv eine Verbindung einrichtet und unterbricht, um den in der gemeinsamen Verteilerleiste 5 gespeicherten Hochdruckkraftstoff an die zweite gemeinsame Verteilerleiste 10 ablaufen zu lassen. Der Druck in der zweiten gemeinsamen Verteilerleiste 10 wird durch die Druckregelvorrichtung 11 auf einen im voraus gewählten Pegel geregelt, beispielsweise etwa 12 MPa, was einem minimalen Einspritzdruck eines typischen Motors entspricht. Die Druckregelvorrichtung 11 kann ein mechanisches Druckregelventil oder ein Solenoid- ventil sein. Das Solenoidventil 9 ist normalerweise geschlossen, so daß die Verbindung zwischen der gemeinsamen Verteilerleiste 5 und der zweiten gemeinsamen Verteilerleiste 10 blockiert wird.
  • Die mit der zweiten gemeinsamen Verteilerleiste 10 in Verbindung stehende Druckregelvorrichtung 11, der eine Besonderheit der vorliegenden Erfindung ist, sei hierin nachstehend erläutert.
  • Betrachtet man den Fall, daß die Druckregelvorrichtung 11 nicht vorgesehen ist, dann wird der von der gemeinsamen Verteilerleiste 5 durch das Solenoidventil 9 in die zweite gemeinsame Verteilerleiste 10 geleitete Hochdruckkraftstoff direkt an den Kraftstoffbehälter 1 abgegeben. Wenn der Druck dieses Kraftstoffs schnell bis auf etwa Atmosphärendruck vermindert wird, dann erzeugt der Kraftstoff aufgrund der Druckdifferenz eine große Wärmemenge, wodurch die Temperatur im Kraftstoffbehälter 1 ansteigt. Wenn außerdem das Solenoidventil 9 versagt, während es geöffnet ist, so daß die gemeinsame Verteilerleiste 5 mit dem Kraftstoffbehälter 1 in Verbindung steht, dann führt dies dazu, daß die gemeinsame Verteilerleiste 5 der Atmosphäre ausgesetzt bleibt. Somit kann der Druck in der gemeinsamen Verteilerleiste 5 unmöglich erhöht werden, was dazu führt, daß das ganze Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung außer Betrieb gesetzt ist. Daher ist in der Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung dieser Ausführungsform die Druckregelvorrichtung 11 an der zweiten gemeinsamen Verteilerleiste 10 angeordnet, um zu verhindern, daß die gemeinsame Verteilerleiste 5 über das Solenoidventil 9 mit der Atmosphäre direkt in Verbindung steht, so daß der Kraftstoff an den Kraftstoffbehälter 1 über die zweite Verteilerleiste 10 zurückgegeben wird, in welcher der Druck beispielsweise auf etwa 12 MPa eingestellt ist, was einem minimalen Kraftstoffeinspritzdruck eines typischen Motors entspricht. Aufgrund dessen hält das Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung auch dann wenigstens den minimalen Kraftstoffeinspritzdruck, wenn der Betrieb des Solenoidventils 9 versagt. Dies verhindert, daß die gesamte Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung plötzlich ausfällt. Da ferner der Hochdruckkraftstoff nicht direkt bis auf Atmosphärendruck vermindert wird, ist die vorstehend erwähnte, durch die Druckdifferenz erzeugte Wärme im Vergleich zu der Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung ohne die zweite gemeinsame Verteilerleiste gering.
  • Die ECU 4 empfängt Sensorsignale, die für die Motordrehzahl und den Öffnungsgrad einer Drosselklappe (d. h. den Beschleunigungsgrad) kennzeichnend sind, die durch einen Motordrehzahlsensor 30 und einen Drosselklappensensor 40 überwacht werden, um einen Motorbetriebszustand zu bestimmen, und bestimmt in Abhängigkeit von dem bestimmten Motorbetriebszustand einen optimalen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und die Kraftstoffeinspritzmenge so, daß zur Steuerung der Injektoren 7 Steuersignale vorgesehen werden. Die ECU 4 spricht gleichzeitig auf ein Sensorsignal vom Drucksensor 8 an, so daß an die Hochdruckpumpe 3 ein Steuersignal vorgesehen wird. Die Hochdruckpumpe 3 erhöht dann den Druck des an die gemeinsame Verteilerleiste 5 zu liefernden Kraftstoffs auf einen vom Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung erforderlichen Pegel und hält ihn auf diesem Pegel. Die ECU 4 bestimmt außerdem, ob die Drosselklappe während eines Hochlast-(Hochdruck-)Motorbetriebs für eine Verzögerung des Fahrzeugs plötzlich vollständig geschlossen wird oder nicht, und zwar in Abhängigkeit von den Sensorsignalen vom Motordrehzalsensor 30 und Drosselklappensensor 40. Wenn ein derartiger Zustand vorliegt, liefert die ECU 4 an das Solenoidventil 9 ein Steuersignal, so daß dieses geöffnet wird, um den in der gemeinsamen Verteilerleiste 5 gespeicherten Hochdruckkraftstoff an die zweite gemeinsame Verteilerleiste 10 abzugeben, so daß der Druck in der gemeinsamen Verteilerleiste 5 auf den momentanen Kraftstoffeinspritzdruck (d. h. einen Sollpegel) vermindert wird.
  • Unter Bezugnahme auf die Zeitschaubilder der 5(a) bis 5(d) erfolgt nachstehend die Beschreibung der Funktionsweise der Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtungs dieser Ausführungsform.
  • 5(a) zeigt den Druck in der gemeinsamen Verteilerliste 5. 5(b) zeigt den Öffnungsgrad der Drosselklappe. 5(c) zeigt ein an das Solenoidventil 9 vorgesehenes EIN-AUS-Steuersignal. 5(d) zeigt die von der Hochdruckpumpe 3 abgegebene Kraftstoffmenge. In diesen Zeitschaubildern arbeitet der Motor 6 bis zum Zeitpunkt t1 in einem Hochlast-(Hochdruckkraftstoff-)Betriebszustand, verzögert am Zeitpunkt t1, wobei der Drosselklappenöffnungsgrad Null (0) ist, und beginnt dann am Zeitpunkt t2 in einem Niedriglast-(Niederdruckkraftstoff-)Betriebszustand wieder mit der Beschleunigung.
  • Wie es aus den Zeichnungen ersichtlich ist, setzt die ECU 4 die Hochdruckpumpe 3 außer Betrieb, so daß die Kraftstoffversorgung an die gemeinsame Verteilerleiste 5 unterbrochen wird, wenn die Drosselklappe während des Hochlastmotorbetriebs am Zeitpunkt t1 für die Verzögerung des Motors 6 vollständig geschlossen wird. Bei einer herkömmlichen Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung wird der Druck in der gemeinsamen Verteilerleiste jedoch, wie es in 5(a) mit einer gestrichelten Linie gezeigt ist, aufgrund der vorstehend dargelegten geringen Kraftstoffleckage nur leicht vermindert. Somit ist am Zeitpunkt t2, wenn der Niedriglastmotorbetrieb beginnt, ein momentaner Kraftstoffeinspritzdruck (d. h, ein Druck in der gemeinsamen Verteilerleiste) viel höher als ein von der ECU 4 geforderter Solldruckpegel. Dies führt dann zu den im einleitenden Teil dieser Anmeldung dargelegten Problemen.
  • In der Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung dieser Ausführungsform öffnet die ECU 4, wenn die Drosselklappe während des Hochlastmotorbetriebs am Zeitpunkt t1 vollständig geschlossen wird, das Solenoidventil 9, so daß zwischen der gemeinsamen Verteilerleiste 5 und der zweiten gemeinsamen Verteilerleiste 10 eine Fluidverbindung eingerichtet wird, um den in der gemeinsamen Verteilerleiste 5 gespeicherten Hochdruckkraftstoff an den Kraftstoffbehälter 1 zurückzugeben und dadurch den Druck in der gemeinsamen Verteilerleiste (d. h. einen momentanen Kraftstoffeinspritzdruck) rasch auf den Solldruckpegel zu vermindern. Nach dem Zeitpunkt t2 wird beim Starten des Niedriglastmotorbetriebs der momentane Kraftstoffeinspritzdruck gemäß einem Anstieg des durch die ECU 4 bestimmten Solldruckpegels erhöht; dadurch können die Motorbetriebszustände über die ECU 4 präzise gesteuert werden.
  • 6 zeigt eine zweite Ausführungsform des Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtungs mit einer erfindungsgemäßen Druckregelvorrichtung 15, die derart gestaltet ist, daß sie im wesentlichen dieselbe Funktionsweise wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform bezüglich der 5(a) bis 5(d) ausführt. Dieselben Bezugszeichen, die in der vorstehenden ersten Ausführungsform verwendet wurden, beziehen sich auf dieselben Teile, so daß eine ausführliche Erklärung davon hier ausgelassen wird.
  • Die Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung weist über Hochdruckkanäle 89 mit der gemeinsamen Verteilerleiste 5 in Verbindung stehende Kraftstoffinjektoren 7 vom Typ mit zwei Anschlüssen sowie eine mit dem Kraftstoffbehälter 1 direkt in Verbindung stehende Druckregelvorrichtung 15 auf. Die Druckregelvorrichtung 15 arbeitet im Ansprechen auf ein Steuersignal, das durch die ECU 4 in Abhängigkeit von einem Druck in der gemeinsamen Verteilerleiste, einer Motordrehzahl und einer Motorlast vorgesehen wird, die wiederum durch den Drucksensor 8, den Motordrehzahlsensor 30 und den Drosselklappensensor 40 überwacht werden. Wenn der Druck in der gemeinsamen Verteilerleiste höher ist als ein Solldruckpegel, der in Abhängigkeit von einem durch die Motordrehzahl und die Motorlast hergeleiteten Motorbetriebszustand bestimmt wird, sieht die ECU 4 an die Druckregelvorrichtung 15 ein Steuersignal vor, so daß der Druck in der gemeinsamen Verteilerleiste auf den Solldruckpegel vermindert wird.
  • 7 zeigt den Aufbau jedes Kraftstoffinjektors 7 im Querschnitt. Der dargestellte Kraftstoffbehälter 1 muß nicht immer ein Kraftstoffbehälter sein, der einem Atmosphärendruck ausgesetzt ist; alternativ dazu kann er einem Niederdruckteil eines Kraftstoffsystems, beispielsweise einem Ablauf, entsprechen.
  • Der durch die Hochdruckpumpe 3 unter Druck gesetzte Kraftstoff wird in der gemeinsamen Verteilerleiste 5 mit einem bestimmten Druck gespeichert und außerdem durch einen Einlaßkanal 12 an den Kraftstoffinjektor 7 geliefert. Ein Teil des Kraftstoffs wird durch einen Kanal 13 in einen durch einen Ventilsitz für eine Nadel 14 definierten Ölbehälter 15 geleitet, so daß eine Hydraulikkraft erzeugt wird, die die Nadel 14 in der Zeichnung gesehen aufwärts drückt. Wenn die Nadel 14 an eine das Ventil öffnende Schaltstellung verschoben ist, wird der Krafftstoff, wie es nachstehend ausführlich beschrieben ist, von einer Düsenöffnung 39 abgegeben.
  • Ein Teil des in der gemeinsamen Verteilerleiste 5 gespeicherten Kraftstoffs wird außerdem durch ein Drosselventil 16 an eine Gegendruckkammer 17 geliefert, so daß ein Hydraulikdruck erzeugt wird, der die Nadel 14 in der Zeichnung gesehen abwärts drückt. Die Gegendruckkammer 17 steht durch einen Kanal 18 ständig mit einem Steueranschluß 20 eines hydraulischen Steuerventils 19 mit zwei Anschlüssen in Verbindung. Eine Feder (die der Kürze der Veranschaulichung wegen nicht dargestellt ist) steht mit der Nadel 14 in Eingriff, um die Nadel 14 nach unten zu drücken, so daß die Düsenöffnung 39 ungeachtet des im Ölbehälter 15 und der Gegendruckkammer 17 wirkenden Hydraulikdrucks geschlossen wird. Zwischen der Gegendruckkammer 17 und dem oberen Ende der Nadel 14 kann ferner ein Steuerkolben derart vorgesehen sein, daß dieser durch die Bewegung der Nadel 14 bewegt wird.
  • Das hydraulische Steuerventil 19 weist einen Ventilkörper 21 und ein Ventil 23 auf. Das Ventil 23 ist in einem im Ventilkörper 21 ausgebildeten Ventilzylinder 22 gleitbar angeordnet und wird durch eine Ventilfeder 24 nach unten gedrückt, so daß ein konusförmiger Ventilkopf 25 in Eingriff mit einem an einem oberen Rand des Steueranschlusses 20 ausgebildeten Ventilsitz 26 gebracht und eine Fluidverbindung zwischen dem Steueranschluß 20 (d. h. der Gegendruckkammer 17) und einem im Ventilkörper 21 ausgebildeten Ablaufanschluß 27 unterbrochen wird. Der Ablaufanschluß 27 steht mit dem Kraftstoffbehälter 1 in Verbindung.
  • Das hydraulische Steuerventil 19 weist ferner ein am Ventilkörper 21 angeordnetes Solenoid 29 auf, das aus einem um einen Magnetkern 28 gewickelten Draht besteht. Das Solenoid 29 wird im Ansprechen auf ein Steuersignal, das von der ECU 4 über eine Steuerschaltung (nicht dargestellt) ausgegeben wird, ein- und ausgeschaltet. Das Ventil 23 weist einen Magnetanker 30 auf, der nach oben gezogen wird, wenn das Solenoid 29 eingeschaltet ist. Im Besonderen wird das Ventil 23, wenn das Solenoid 29 eingeschaltet ist, gegen eine Federkraft der Feder 24 derart nach oben bewegt, daß der Ventilkopf 25 den Ventilsitz 26 verläßt, so daß zwischen dem Steueranschluß 20 und dem Ablaufanschluß 27 eine Fluidverbindung eingerichtet wird.
  • Das Ventil 23 weist, wie es in der Zeichnung klar dargestellt ist, ferner einen am Ventilkopf 25 ausgebildeten zylindrischen Stift 31 auf. Der Stift 31 ist in einem bestimmten Bewegungsbereich des Ventils 23 derart im Steueranschluß 20 eingesetzt, daß zwischen dem Umfang des Stifts 31 und der inneren Wand des Steueranschlusses 20 ein zweites Drosselventil 32 definiert wird.
  • Im Ventil 23 ist ein sich in Längsrichtung des Ventils 23 erstreckender Zylinder 33 mit einem kleinen Durchmesser ausgebildet. Im Zylinder 33 befindet sich eine kolbenartige Ausgleichsstange bzw. ein Ausgleichskolben 34, wobei ein oberes Ende mit einer unteren Oberfläche des Magnetkerns 28 in Eingriff steht, und definiert in Abhängigkeit von einer vertikalen Bewegung des Ventils 23 eine Ausgleichsdruckkammer 35. Die Ausgleichsdruckkammer 35 steht durch einen sich entlang der Mittellinie des Ventils 23 erstreckenden feinen Kanal 36 mit der Gegendruckkammer 17 in Verbindung.
  • Im Betrieb steht der Ventilkopf 25 des Ventils 23, wenn das Solenoid 29 ausgeschaltet ist, mit dem Ventilsitz 26 in Eingriff, wie es in 7 gezeigt ist, so daß die Fluid verbindung zwischen dem Steueranschluß 20 und dem Ablaufanschluß 27 unterbrochen ist. Somit wirkt der Druck in der gemeinsamen Verteilerleiste 5 derart auf die Gegendruckkammer 17, daß die Nadel 14, unterstützt durch die Federkraft der Feder (nicht dargestellt), nach unten gedrückt wird, wodurch die Düsenöffnung 39 geschlossen wird. Der in der gemeinsamen Verteilerleiste 5 gespeicherte Kraftstoff wird durch den Eingangsanschluß 12, den Kanal 13, den Ölbehälter 15 und den um die Nadel 14 herum definierten Kanal 38 zur Düsenöffnung gefördert. Wenn sich das Ventil 23 in einer das Ventil schließenden Schaltstellung befindet, wie es in 7 gezeigt ist, dann ist der die Nadel 14 nach oben drückende Hydraulikdruck im Ölbehälter 15 niedriger als die Summe des Hydraulikdrucks in der Gegendruckkammer 17 und der die Nadel 14 nach unten drückenden Federkraft der Feder (nicht dargestellt), und zwar derart, daß die Nadel 14 die Düsenöffnung 39 weiterhin verschließt.
  • Wenn durch den Kraftstoffinjektor 7 der Kraftstoff in den Motor 6 eingespritzt werden soll, schaltet die ECU 4 das Solenoid 29 ein, so daß das Ventil 23 zum Einrichten der Fluidverbindung zwischen dem Steueranschluß 12 und dem Ablaufanschluß 27 nach oben angezogen wird. Der Druck in der Gegendruckkammer 17 wird dann vermindert, wodurch der Hydraulikdruck im Ölbehälter 15, der auf die Nadel 14 einen Druck in Aufwärtsrichtung ausübt, über die Summe des Hydraulikdrucks in der Gegendruckkammer 17 und der die Nadel 14 nach unten schiebenden Federkraft der Feder (nicht dargestellt) derart hinausgeht, daß die Nadel 14 nach oben bewegt wird, so daß die Düsenöffnung 39 geöffnet wird. Der in der Nähe des Düsenanschlusses 39 ankommende Kraftstoff wird dann in den Motor 6 gespritzt.
  • Wenn die Kraftstoffversorgung zum Motor 6 unterbrochen werden soll, schaltet die ECU 4 das Solenoid 29 aus. Dies führt dazu, daß die elektromagnetische Kraft, die den Anker 30 anzieht, verschwindet, wodurch das Ventil 23 durch die Federkraft der Feder 24 nach unten gedrückt wird, so daß der Ventilkopf 25 in Eingriff mit dem Ventilsitz 26 gebracht wird; dadurch wird die Fluidverbindung zwischen dem Steueranschluß 20 und dem Ablaufanschluß 27 unterbrochen. Der in der gemeinsamen Verteilerleiste 5 gespeicherte Kraftstoff strömt dann durch das erste Drosselventil 16 in die Gegendruckkammer 17, so daß der Druck in dieser bis auf denselben Druckpegel wie in der gemeinsamen Verteilerleiste 5 ansteigt, wobei die Nadel 14, unterstützt durch die Federkraft der Feder (nicht dargestellt), nach unten gedrückt wird. Wenn diese Druckkraft eine auf die Nadel 14 wirkende Hubkraft überschreitet, die durch den Kraftstoffdruck im Ölbehälter 15 vorgesehen wird, wird die Nadel 14 derart nach unten verschoben, daß die Düsenöffnung 39 wieder geschlossen wird.
  • Bei dem vorstehenden Aufbau des Speicherkraftstoffein- spritzvorrichtungs wird zumindest ein Teil einer durch den Druck des Kraftstoffs in der Gegendruckkammer 17 vorgesehenen Aufwärtskraft, die am Steueranschluß 20 derart wirkt, daß das Ventil 23 nach oben bewegt wird, durch eine auf das Ventil 23 wirkende Abwärtskraft aufgehoben, die durch den Druck des über den Kanal 36 in die Ausgleichsdruckkammer 35 eintretenden Kraftstoffs vorgesehen wird. Dies ermöglicht, daß sowohl die das Ventil 23 in die ventilschließende Schaltstellung drückende Federkraft der Feder 24, wie auch die das Ventil 23 gegen die Federkraft der Feder 24 nach oben ziehende elektromagnetische Kraft des Solenoids 29 vermindert werden, was zu einem kompakten und ökonomischen Aufbau des Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtungs führt.
  • Bei dem vorstehenden Aufbau des Kraftstoffinjektors 7 mit zwei Anschlüssen strömt, wenn das hydraulische Steuerventil 19 geöffnet ist, der in den Einlaßanschluß 12 eintretende Hochdruckkraftstoff durch das erste Drosselventil 16, das einen kleineren Durchmesser (beispielsweise 0,2 bis 0,3 mm) hat, und das zweite Drosselventil 32 zum Ablaufka nal 27. Im Besonderen findet im Kraftstoffinjektor 7 mit zwei Anschlüssen die sogenannte Schaltleckage, die durch den Schaltbetrieb des Hydrauliksteuerventils 72 mit drei Öffnungen, wie es in 3 gezeigt ist, eine Hochdruckseite mit einer Niederdruckseite direkt in Verbindung bringt, nicht statt. Daher wird, wenn sich das hydraulische Steuerventil 19 in der ventilschließenden Schaltstellung befindet, ein Druckabfall in der gemeinsamen Verteilerleiste 5, wie vorstehend dargelegt, bei einer fehlenden Kraftstoffabgabe von der Hochdruckpumpe 3 nur durch eine Leckage von einem Kraftstoff verursacht, der durch Spielräume der gleitenden Teile strömt; daher ist ein relativ langer Zeitraum erforderlich, bis der Druck in der gemeinsamen Verteilerleiste 5 einen bestimmten unteren Pegel erreicht.
  • Um den vorstehend erwähnten Nachteil zu vermeiden, weist die Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung die Druckregelvorrichtung 15 auf.
  • 8 zeigt den Aufbau der Druckregelvorrichtung 15. Die Druckregelvorrichtung 15 hat den Vorteil, daß sie einen Aufbau hat, der dem des hydraulischen Steuerventils 19 ähnlich ist, das in dem zweiteiligen Kraftstoffinjektor 7 verwendet wird, und somit aus denselben Teilen bestehen kann, die im hydraulischen Steuerventil 19 verwendet sind.
  • Die Druckregelvorrichtung 15 ist, wie es in der Zeichnung klar gezeigt ist, über ein an einem unteren Abschnitt eines Ventilkörpers 41 ausgebildetes Gewinde unter Verwendung einer Dichtung (nicht dargestellt) flüssig-dicht an der gemeinsamen Verteilerleiste 5 angebracht. An der gemeinsamen Verteilerleiste 5 ist der Drucksensor 8 angebracht, der den Innendruck mißt und ein dafür kennzeichnendes Signal an die ECU 4 vorsieht.
  • Die Druckregelvorrichtung 15 weist ein Ventil 43 auf, das in einem im Ventilkörper 41 ausgebildeten Ventilzylin der 42 derart eingesetzt ist, daß es in eine in der Zeichnung gesehene vertikale Richtung gleitbar ist. Das Ventil 43 wird durch eine Ventilfeder 44 derart nach unten gedrückt, daß ein an einem Kopfabschnitt des Ventils 43 ausgebildeter konischer Ventilkopf 45 in Eingriff mit einem an einem oberen Rand eines Steueranschlusses 52 ausgebildeten Ventilsitz 46 gebracht wird, der durch einen Kanal 51 mit dem Inneren der gemeinsamen Verteilerleiste 5 in Verbindung steht, wodurch eine Fluidverbindung zwischen dem Inneren der gemeinsamen Verteilerleiste 5 und einem im Ventilkörper 41 ausgebildeten Ablaufanschluß 47 blockiert wird. Der Kanal 51 hat einen kleineren Durchmesser als der Steueranschluß 52, so daß ein Drosselventil definiert wird. Der Ablaufanschluß 47 steht mit dem Kraftstoffbehälter 1 zu jedem Zeitpunkt in Verbindung.
  • Ein Solenoid 49, das aus einem um einen Magnetkern 48 gewickelten Draht besteht, ist am Ventilkörper 41 eingerichtet und wird durch ein Steuersignal von der ECU 4 ähnlich wie das hydraulische Steuerventil 19 ein- und ausgeschaltet. Am Ventil 43 ist ein Anker 50 ausgebildet, der aus einem magnetischen Bauteil besteht, das gegen eine Federkraft der Ventilfeder 44 nach oben gezogen wird, wenn das Solenoid 44 eingeschaltet ist. Wenn der Anker 50 zum Solenoid 49 angezogen wird, wird der Ventilkopf 45 außer Eingriff mit dem Ventilsitz 46 bewegt, wodurch über den Steueranschluß 52 und den Kanal 51 die Fluidverbindung zwischen dem Inneren der gemeinsamen Verteilerleiste 5 und dem Ablaufanschluß 47 eingerichtet wird.
  • Im Ventil 43 ist ein sich vertikal erstreckender Zylinder 53 mit kleinem Durchmesser ausgebildet. Im Zylinder 53 ist ein Ausgleichskolben 54 derart angeordnet, daß zwischen den unteren Abschnitten des Ausgleichskolbens 54 und des Zylinders 53 eine Ausgleichsdruckkammer 55 definiert wird. Ein oberes Ende des Ausgleichskolbens 54, steht mit der Unterseite des Magnetkerns 48 ständig in Kontakt. Die Aus gleichsdruckkammer 55 steht durch einen in der Mitte des Ventils 43 ausgebildeten Kanal 56, den Steueranschluß 52 und den Kanal 51 ständig mit dem Inneren der gemeinsamen Verteilerleiste 5 in Verbindung.
  • Die Druckregelvorrichtung 15 arbeitet in ähnlicher Weise wie das hydraulische Steuerventil 19, so daß eine nähere Erklärung hier ausgelassen wird.
  • Wenn das Solenoid 49 ausgeschaltet ist, steht das Ventil 43, wie es in 8 gezeigt ist, mit dem Ventilsitz 46 in Eingriff, so daß der Steueranschluß 52 derart blockiert wird, daß der Kraftstoff in der gemeinsamen Verteilerleiste 5 mit einem bestimmten hohen Druck gespeichert wird.
  • Durch Bestimmung des Gleichgewichts eines auf das Ventil 43 wirkenden vertikalen Hydraulikdrucks und der Federkraft der Ventilfeder 44 ergibt sich eine auf das Ventil 43 wirkende Aufwärtskraft FU, wenn der Durchmesser des Ventilsitzes 46 (d. h. ein dem Steueranschluß 52 ausgesetzter Abschnitt des Ventilkopfs 45) mit ds und der Druck in der gemeinsamen Verteilerleiste 5 mit P definiert wird, durch die folgende Beziehung: FU = πds2 P/4
  • Wenn der Durchmesser des Ausgleichskolbens 54 mit dR und die Federkraft der Ventilfeder 44 mit Fs definiert wird, ergibt sich eine auf das Ventil 43 wirkende Abwärtskraft FD durch die folgende Beziehung: FD = Fs + πdR 2 P/4
  • Wenn der Durchmesser ds des Ventilsitzes 46 3 mm und der Durchmesser dR des Ausgleichskolbens 54 2,95 mm beträgt, lauten die Aufwärtskraft FU und die Abwärtskraft FDfolgendermaßen: FU = 7,07 × 10-2 × P kgf (1) FD = 6,83 × 10-2 × P + Fs kgf (2)
  • Aus den vorstehenden Gleichungen (1) und (2) ergibt sich eine Abwärtskraft F1, die durch eine resultierende Kraft des Hydraulikdrucks und der auf das Ventil 43 in Abwärtsrichtung wirkenden Federkraft vorgesehen wird, folgendermaßen: F1 = FD – FU = Fs – 0,24 × 10-2 × P kgf (3)
  • Somit kann durch die Verwendung eines Solenoids 49, der derart gestaltet ist, daß er eine Anziehkraft erzeugt, die größer als die Abwärtskraft F1 ist, das Ventil 43 während der Steuerung der ECU 4 bewegt werden.
  • Der Durchmesser dR des Ausgleichskolbens 54 (d. h. der Durchmesser des Zylinder 53) ist kleiner als der Durchmesser ds des Ventilsitzes 46, und zwar derart, daß eine resultierende Kraft der auf das Ventil 43 vertikal wirkenden Hydraulikdrücke, abgesehen von der Federkraft der Ventilfeder 44 und der Anziehkraft des Solenoids 49, leicht nach oben gerichtet ist. Dies führt auch dann zu einer sicheren Funktion, wenn bei der Regelung des Drucks in der gemeinsamen Verteilerleiste 5 eine Fehlfunktion auftritt, nämlich daß der Druck in der gemeinsamen Verteilerleiste 5 aufgrund irgendeiner Abnormität, beispielsweise eines Versagens des Drucksensors 8, unerwünschterweise erhöht wird. Wenn im Besonderen in der gemeinsamen Verteilerleiste 5 ein maximaler Druck Pmax 1400 kgf/cm2 beträgt, soll die Federkraft Fs der Ventilfeder 44 derart bestimmt werden, daß die Abwärtskraft F1, wie nachstehend gezeigt, in der obigen Gleichung (3) Null wird. F1 = Fs – 0,24 × 10-2 × 1400 = 0
  • Die Federkraft Fs der Ventilfeder 44 beträgt somit 3,36 kgf.
  • Wenn der Druck des in der gemeinsamen Verteilerleiste 5 gespeicherten Kraftstoffs aus irgendeinem Grund derart hoch ansteigt, daß er den maximalen Druck Pmax (beispielsweise 1400 kgf/cm2) erreicht, geht die auf das Ventil 43 wirkende Aufwärtshydraulikkraft über die Federkraft der Ventilfeder 44 hinaus, die den Ventilkopf 45 in Eingriff mit dem Ventilsitz 46 bringt, wodurch das Ventil 43 nach oben bewegt wird, so daß zwischen dem Inneren der gemeinsamen Verteilerleiste 5 und dem Ablaufanschluß 47 derart eine Fluidverbindung eingerichtet wird, daß der Kraftstoffdruck in der gemeinsamen Verteilerleiste 5 schnell vermindert wird. Dies verhindert, daß die Verteilerleiste 5 bricht.
  • 9 zeigt den Zusammenhang zwischen der auf das Ventil 43 wirkenden Ventilbetriebskraft und des Kraftstoffdrucks in der gemeinsamen Verteilerleiste 5. Da die Federkraft Fs der Ventilfeder 44 auf das Ventil 43 in Abwärtsrichtung und eine Resultierende aus der Hydraulikkraft und der erforderlichen Anziehkraft des Solenoids 49 auf das Ventil 43 in Aufwärtsrichtung wirkt, wird die folgende Beziehung erfüllt:
    Erforderliche Anziehkraft = Federkraft Fs – Hydraulikkraft
  • Wenn der maximale Druck Pmax 1400 kgf/cm2 beträgt, ergibt sich somit:
    Erforderliche Anziehkraft = 3,36 – 3,36 = 0
  • Wenn der Druck in der gemeinsamen Verteilerleiste 5 einer Obergrenze von 1200 kgf/cm2 entspricht, was im normalen Bereich liegt, dann ergibt sich:
    Erforderliche Anziehkraft = 3,36 – 2,88 = 0,48 kgf
  • Wenn dagegen der Druck in der gemeinsamen Verteilerleiste 5 einer unteren Obergrenze von 200 kgf/cm2 entspricht, was im normalen Bereich liegt, dann ergibt sich:
    Erforderliche Anziehkraft = 3,36 – 0,48 = 2,88 kgf
  • Somit ist es empfehlenswert, daß die erforderliche Anziehkraft des Solenoids 49 2,88 kgf beträgt. Dies läßt das Ventil 43 im normalen Bereich über 200 kgf/cm2 normal arbeiten.
  • Wenn dagegen der Druck in der gemeinsamen Verteilerleiste 5 auf einem bestimmten Pegel in einem Bereich unterhalb der unteren Grenze von 200 kgf/cm2 des normalen Bereichs liegt, beispielsweise bei 100 kgf/cm2, dann ergibt sich:
    Erforderliche Anziehkraft = 3,36 – 0,24 = 3,12 kgf
  • Im Besonderen wird eine auf das Ventil 43 wirkende Aufwärtshydraulikkraft vermindert, und die erforderliche Anziehkraft des Solenoids 49 wird somit größer als wenn der Druck in der gemeinsamen Verteilerleiste 5 200 kgf/cm2 beträgt. Dies führt dazu, daß das Ventil 43 auch für den Fall, daß das Solenoid 49 eingeschaltet bleibt, geschlossen bleibt, wenn der Druck in der gemeinsamen Verteilerleiste 5 unter dem normalen Bereich liegt; dadurch wird verhindert, daß der Motor 6 bricht, was durch einen unerwünschten Druckabfall in der gemeinsamen Verteilerleiste 5 verursacht werden könnte.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist der Kanal 51 derart gestaltet, daß er einen kleineren Durchmesser aufweist als der Steueranschluß 52, so daß der Kanal 51 die Funktion eines Drosselventils hat. Dies verhindert, daß am Steueranschluß 52 ein Kraftstoffdruck von einem dem Druck in der gemeinsamen Verteilerleiste 5 äquivalenten hohen Pegel wirkt, wenn das Ventil 43 in die das Ventil öffnende Schaltstellung verschoben ist, wodurch das Ventil 43 auch für den Fall mit einer schnellen Ansprechrate in die das Ventil schließende Schaltstellung bewegt werden kann, wenn die Ventilfeder 44 schwach ist. Dies läßt außerdem eine Herabsetzung der vom Solenoid 49 zu erzeugenden Anziehkraft zu, so daß eine noch kleinere Größe des Solenoids 49 erzielt werden könnte. Anstatt den Durchmesser des Kanals 51 kleiner als den des Steueranschlusses 52 zu gestalten, kann im Kanal 51 oder im Steueranschluß 52 ein Drosselventil vorgesehen werden.

Claims (6)

  1. Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung mit: einer ersten Speicherkammer (5), in der Kraftstoff mit einem ersten Druck, gespeichert ist, einem mit der ersten Speicherkammer (5) in Verbindung stehenden Kraftstoffinjektor (7), einer Steuerschaltung (4), die an den Kraftstoffinjektor (7) ein Steuersignal vorsieht, so daß ein Teil des in der ersten Speicherkammer (5) gespeicherten Kraftstoffs in einen Motor (6) eingespritzt wird, einer zweiten Speicherkammer (10), einem Ablaufkanal, der die erste Speicherkammer (5) mit der zweiten Speicherkammer (10) in Verbindung bringt, um den Kraftstoff von der ersten Speicherkammer (5) zur zweiten Speicherkammer (10) ablaufen zu lassen, und einer Ventileinrichtung (9) zum selektiven Einrichten und Blockieren der Verbindung zwischen der ersten Speicherkammer (5) und der zweiten Speicherkammer (10), gekennzeichnet durch eine Druckregelvorrichtung (11) zum Regeln des Drucks des in der zweiten Speicherkammer (10) gespeicherten Kraftstoffs auf einen im Vergleich zum ersten Druck niedrigeren zweiten Druck.
  2. Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung (4) an die Ventileinrichtung (9) ein Steuersignal vorsieht, so daß die Verbindung zwischen der ersten Speicherkammer (5) und der zweiten Speicherkammer (10) eingerichtet wird, wenn ein Drosselklappenöffnungsgrad während eines Hochlastmotorbetriebs im wesentlichen auf Null gesteuert wird.
  3. Druckregelvorrichtung zur Verwendung in einer Speicherkraftstoffeinspritzvorrichtung mit einer Speicherkammer (5), in der ein Kraftstoff mit einem bestimmten Druck ge speichert ist, und einem elektrisch gesteuerten Kraftstoffinjektor (7) zum Einspritzen des Kraftstoffs in der Speicherkammer (5) in einen Motorzylinder, gekennzeichnet durch: einen Steueranschluß (52), an dem ein Ventilsitz (46) ausgebildet ist und der mit der Speicherkammer (5) durch einen Ablaufkanal in Verbindung steht, um den Kraftstoff in der Speicherkammer (5) ablaufen zu lassen, ein Ventil (43), das selektiv in und außer Eingriff mit dem Ventilsitz (46) des Steueranschlusses (52) gebracht wird, um den Ablaufkanal zu öffnen und zu schließen, eine das Ventil (43) in Eingriff mit dem Ventilsitz (46) des Steueranschlusses (52) bewegende Ventilfeder (44), einen Solenoid (49), der das Ventil (43) außer Eingriff mit dem Ventilsitz (46) des Steueranschlusses (52) bewegt, wenn der Solenoid (49) eingeschaltet ist, einen im Ventil (43) ausgebildeten Zylinder (53) mit einem Durchmesser, der kleiner ist als der des Ventilsitzes (46) des Steueranschlusses (52), einen im Zylinder (53) flüssig-dicht gleitbar angeordneten Ausgleichskolben (54), eine im Zylinder (53) durch den Ausgleichskolben (54) definierte Ausgleichsdruckkammer (55) und einen im Ventil ausgebildeten Kanal (56), der ständig zwischen dem Steueranschluß (52) und der Ausgleichsdruckkammer (55) in Verbindung steht.
  4. Druckregelvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Federkraft der Ventilfeder (44) derart eingestellt ist, daß eine Hydraulikkraft, die erzeugt wird, wenn der Kraftstoff in der Speicherkammer (5) mit einem maximalen Druck gespeichert wird, das Ventil (43) gegen die Federkraft der Ventilfeder (44) außer Eingriff mit dem Ventilsitz (46) drückt.
  5. Druckregelvorrichtung nach Anspruch 3, wobei eine Anziehkraft des Solenoids (49), der das Ventil (43) außer Eingriff mit dem Ventilsitz (46) bewegt, derart eingestellt ist, daß sie mit der Summe einer auf das Ventil (43) wirkenden Hydraulikkraft, wenn der Kraftstoff in der Speicherkammer (5) mit einem minimalen Druck in einem bestimmten normalen Bereich gespeichert ist, und einer Federkraft der Ventilfeder (44) im Gleichgewicht steht.
  6. Druckregelvorrichtung nach Anspruch 3, die ferner zwischen der Speicherkammer (5) und dem Ventilsitz (46) des Steueranschlusses (52) ein Drosselventil aufweist.
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