DE19708152C2 - Kraftstoffeinspritzsystem - Google Patents

Kraftstoffeinspritzsystem

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem und insbesondere ein Hochdruck- Kraftstoffeinspritzsystem, das eine gemeinsame Druckleitung aufweist, um beispielsweise in einem Dieselmotor usw. eingesetzt wird.
Ein Kraftstoffeinspritzsystem, das in dem US-Patent Nr. 4 777 921 oder dem US-Patent Nr. 5 094 216 offenbart ist, ist als Kraftstoffeinspritzsystem vom Typ mit gemeinsamer Druckleitung bekannt. Das in dem US-Patent Nr. 4 777 921 offenbarte Kraftstoffeinspritzsystem setzt als Hochdruckpumpe eine variable Verdichtungspumpe ein, bei der sich der Förderhub durch ein Überström-Magnetventil steuern läßt. In der Mitte der Periodendauer eines Förderhubs, während dem Kraftstoff in einer Pumpkammer der Pumpe abgegeben werden kann, wird das Überström-Solenoidventil geschlossen, um den Kraftstoff erzwungenermaßen von der Pumpkammer zu einer gemeinsamen Druckleitung zuzuführen, und das Überström- Solenoidventil wird während einer festgelegten Zeitdauer geschlossen gehalten, anschließend wird das Überström- Solenoidventil in der Mitte des Förderhubs geöffnet, damit der Kraftstoff in den Niederdruck-Kraftstoffpfad fließt, wodurch der Kraftstoffdruck in der gemeinsamen Druckleitung auf einen festgelegten Druckpegel gesteuert wird.
Das in dem US-Patent Nr. 5 094 216 vorgeschlagene Kraftstoffeinspritzsystem setzt als Hochdruckpumpe eine variable Verdichtungspumpe ein, bei der sich der Förderhub durch ein Überström-Solenoidventil vom Typ mit Öffnung nach außen steuern läßt. In der Mitte eines Hubs, während dem die Förderung der Pumpe möglich ist, ist das Magnetventil geschlossen, damit der Kraftstoff von der Pumpkammer zu der gemeinsamen Druckleitung abgegeben wird, und das Überdruck- Solenoidventil wird bis zu dem Ende des Förderhubs der Pumpe geschlossen gehalten, und der Erregerzeitablauf zum Öffnen des Überström-Magnetventils wird so gesteuert, daß der Kraftstoffdruck in der gemeinsamen Druckleitung auf einen festgelegten Druckpegel gesteuert wird.
Die bekannten Kraftstoffeinspritzsysteme führten zu einem Problem dahingehend, daß die Druckschwankung in der gemeinsamen Druckleitung, die dem bei einem Dieselmotor usw. angewandten Einspritzdruck entspricht, zunimmt. Insbesondere erfolgt eine Wechselwirkung der Einspritzdruckwelle einer vorhergehenden Einspritzung in einem Kraftstoffeinspritzsystem mit der Druckwelle, die durch die folgende Einspritzung und die Pumpenförderung erzeugt wird, was zu erhöhten Schwankungen des Drucks in der gemeinsamen Druckleitung führt.
Mit Zunahme der Drehzahl/Umlaufgeschwindigkeit ist das Einspritzintervall verkürzt. Deshalb nimmt die Amplitude der Druckwelle der vorhergehenden Einspritzung entsprechend zu, was zusätzlich zu der Schwankung des Drucks in der gemeinsamen Druckleitung beiträgt, sowie zu den Veränderungen der Einspritzmenge, was gegebenenfalls zu einer Beschädigung der Pumpe führt.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die Lösung der oben diskutierten Probleme geschaffen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Kraftstoffeinspritzsystems, mit dem sich ein stabiler hoher Druck in der gemeinsamen Druckleitung mit minimierten Schwankungen des Drucks und zu den minimierten Veränderungen der Einspritzmenge unabhängig von einer Motorlast oder einer Motorgeschwindigkeit aufrecht erhalten läßt.
Zum Erzielen der obigen Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Kraftstoffeinspritzsystem geschaffen, enthaltend eine gemeinsame Druckleitung zum Aufnehmen von verdichtetem Kraftstoff; mindestens eine Einspritzdüse zum Einspritzen des verdichteten Kraftstoffs in der gemeinsamen Druckleitung in einem Motorzylinder; mindestens eine Hochdruck-Zuführpumpe mit einer Pumpkammer in die Kraftstoff fließt, und einem Plunger zum Verdichten des Kraftstoffs in der Pumpkammer, derart, daß die Hochdruck-Zuführpumpe den verdichteten Kraftstoff in der Pumpkammer in die gemeinsame Druckleitung abgibt und den Kraftstoff in der gemeinsamen Druckleitung komprimiert; mindestens ein Überström-Magnetventil, das in einem Pfad zum Verbinden der Pumpkammer mit einem Niederdruck-Kraftstoffpfad ausgebildet ist und das im geöffneten Zustand die Pumpkammer mit dem Niederdruck- Kraftstoffpfad verbindet und im geschlossenen Zustand den Kraftstoff von der Pumpkammer in die gemeinsame Druckleitung abgibt; mindestens eine Kurvenscheibe, die an einer eine durch den Motor angetriebenen Antriebswelle gesichert ist und die mit mehreren Nocken zum Antreiben der Plunger derart versehen ist, daß der Kraftstoff verdichtet wird, derart, daß die Anzahl der Nocken größer als die Anzahl der Kraftstoffeinspritzvorgänge der Einspritzdüse während jeder Umdrehung des Motors ist; und eine Steuervorrichtung zum Steuern des Öffnens und Schließens des Überström- Magnetventils, derart, daß die Steuervorrichtung das Schließen des Überström-Magnetventils während jedes Förderhubes des Plungers derart steuert, daß das Überström- Magnetventil während des synchronen, mit dem Kraftstoffeinspritzvorgang der Einspritzdüse synchronisierten Förderhubes länger geschlossen ist als bei dem asynchronen, mit dem Kraftstoffeinspritzvorgang der Einspritzdüse nicht synchronisierten Förderhub und daß die Steuervorrichtung die Schließzeiten des Überström-Magnetventils sowohl für den synchronen als auch für den asynchronen Förderhub zur Angleichung der Fördermengen an die Last des Motors steuert.
Somit kann die Benzinmenge, die zum Erzeugen und Aufrechterhalten des Drucks in der gemeinsamen Druckleitung abzugeben ist, genau gesteuert werden, und es erfolgt eine Wechselwirkung und eine Gegenwirkung zwischen den Druckwellen der erzwungenen Zuführung mit zwei unterschiedlichen Amplituden. Dies ermöglicht eine eingeschränkte Schwankung des Drucks des Kraftstoffs in der gemeinsamen Druckleitung und demnach die Durchführung einer genauen Kraftstoffeinspritzung des Kraftstoffeinspritzsystems.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kraftstoffeinspritzsystem geschaffen, enthaltend eine gemeinsame Druckleitung zum Aufnehmen von verdichtetem Kraftstoff; mindestens eine Einspritzdüse zum Einspritzen des verdichteten Kraftstoffs in der gemeinsamen Druckleitung in einem Motorzylinder; mindestens eine Hochdruck-Zuführpumpe mit einer Pumpkammer, in die Kraftstoff fließt, und einem Plunger zum Verdichten des Kraftstoffs in der Pumpkammer, derart, daß die Hochdruck-Zuführpumpe den verdichteten Kraftstoff in der Pumpkammer in die gemeinsame Druckleitung abgibt und den Kraftstoff in der gemeinsamen Druckleitung komprimiert; mindestens ein Überström-Magnetventil, das in einem Pfad zum Verbinden der Pumpkammer mit einem Niederdruck-Kraftstoffpfad ausgebildet ist und das im geöffneten Zustand die Pumpkammer mit dem Niederdruck- Kraftstoffpfad verbindet und im geschlossenen Zustand den Kraftstoff von der Pumpkammer in die gemeinsame Druckleitung abgibt; mindestens eine Kurvenscheibe, die an einer durch den Motor angetriebenen Antriebswelle gesichert ist und die mit mehreren Nocken zum Antreiben der Plunger so versehen ist, daß der Kraftstoff verdichtet wird, derart, daß die Anzahl der Nocken größer als die Anzahl der Kraftstoffeinspritzvorgänge der Einspritzdüse während jeder Umdrehung des Motors ist; und eine Steuervorrichtung zum Steuern des Öffnens und Schließens des Überström- Magnetventils, derart, daß das Überström-Magnetventil von der Steuervorrichtung so gesteuert ist, daß es für den synchronen, mit dem Kraftstoffeinspritzvorgang der Einspritzdüse synchronisierten Förderhub während des gesamten Förderhubes geschlossen ist, während es für den asynchronen, mit dem Kraftstoffeinspritzvorgang der Einspritzdüse nicht synchronisierten Förderhub nur während eines Teiles des Förderhubes geschlossen ist und zum Angleichen der Fördermengen an die Last des Motors die Steuervorrichtung die Schließzeiten des Überström-Magnetventils nur für den asynchronen Förderhub steuert.
Gemäß diesem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung läßt sich Kraftstoffdruck in der gemeinsamen Druckleitung auf einem festgelegten Druckpegel halten. Somit läßt sich der Kraftstoffumfang, der zum Erzeugen und Aufrechterhalten des Drucks in der gemeinsamen Druckleitung abzugeben ist, genau steuern, und die Druckwellen der erzwungenen Zuführung mit zwei unterschiedlichen Amplituden führen zu einer Wechselwirkung und wirken gegeneinander. Dies ermöglicht eine verlängerte Schwankung des Kraftstoffdrucks in der gemeinsamen Druckleitung, und die genaue Durchführung der Kraftstoffeinspritzung durch das Kraftstoffeinspritzsystem ist möglich.
Zudem ist für die genannten Aspekte der vorliegenden Erfindung kennzeichnend, daß die Anzahl der Nocken größer als die Anzahl der Kraftstoffeinspritzvorgänge jeder Einspritzdüse während jeder Umdrehung des Motors ist. Hierdurch läßt sich die Zahl der Plunger reduzieren und ein kompakteres Kraftstoffeinspritzsystem realisieren.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß mehrere Kurvenscheiben mit mehreren Nocken an den Außenumfängen an der Antriebswelle so angeordnet sind, daß sie zueinander entlang einer Drehrichtung verschoben sind, um eine im Vergleich zu der Anzahl der Kraftstoffeinspritzvorgänge der Einspritzdüse größere Anzahl von Nocken für das Verdichten des Kraftstoffs durch den Plunger zu bilden.
Hierdurch läßt sich die Zahl der Nocken jeder Kurvenscheibe reduzieren, was eine einfachere Bildung der Kurvenscheiben ermöglicht.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben; es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild zum Darstellen eines Benzineinspritzsystems in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht zum Darstellen einer Hochdruck-Zuführpumpe des Benzineinspritzsystems in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild zum Darstellen der Hochdruck-Zuführpumpe und eines Pumpenantriebs des Kraftstoffeinspritzsystems in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ein Zeitablaufdiagramm zum Darstellen des Betriebs der Hochdruck-Zuführpumpe des Benzineinspritzsystems in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ein Zeitablaufdiagramm zum Darstellen des Betriebs einer Hochdruck-Zuführpumpe in einem Benzineinspritzsystem in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ein schematisches Blockschaltbild zum Darstellen eines Kraftstoffeinspritzsystems vom Typ mit gemeinsamer Druckleitung in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 ein Zeitablaufdiagramm zum Darstellen des Betriebs einer Hochdruck-Zuführpumpe in dem Kraftstoffeinspritzsystem in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
Fig. 8 ein Zeitablaufdiagramm zum Darstellen des Betriebs einer Hochdruck-Zuführpumpe in einem Benzineinspritzsystem in Übereinstimmung mit der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Erste Ausführungsform:
Die Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild zum Darstellen eines Kraftstoffeinspritzsystems vom Typ mit gemeinsamer Druckleitung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In der Zeichnung ist der Motor 1 ein Vierzylinder-Viertakt- Dieselmotor. Die Verbrennungskammer jedes Zylinders des Motors 1 weist eine Einspritzdüse auf. Ein Einspritzsteuer- Magnetventil 3, das in jeder der vier Einspritzdüsen 2 vorgesehen ist, wird zum Steuern der Einspritzung des Kraftstoffs in den Motor 1 geöffnet oder geschlossen. Eine gemeinsame Druckleitung 4 ist eine Hochdruck- Akkumulatorleitung, die allen vier Zylindern des Motors 1 gemeinsam ist. Die vier Einspritzdüsen 2 sind mit der gemeinsamen Druckleitung 4 verbunden, und der Kraftstoff in der gemeinsamen Druckleitung 4 wird durch die Einspritzdüsen 2 in dem Motor 1 dann eingespritzt, wenn die Magnetventile 3 geöffnet sind. Die gemeinsame Druckleitung 4 ist mit einem Rückschlagventil 6 verbunden, das an einer Hochdruck- Zuführpumpe 7 vorgesehen ist, und zwar über eine Zuführleitung 5. Die Hochdruck-Zuführpumpe 7 wird durch einen Kurvenscheibenantriebsmechanismus 8 der Pumpe angetrieben, der später im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben wird, und zwar zum Abgeben und erzwungenen Zuführen des unter hohem Druck stehenden Kraftstoffs zu der gemeinsamen Druckleitung 4. Die Hochdruck-Zuführpumpe 7 ist mit einem Überström- Steuermagnetventil (spill control solenoid valve) 9 ausgestattet. Der Kraftstoff wird der Hochdruck-Zuführpumpe 7 ausgehend von einem Kraftstofftank 11 durch eine Niederdruck- Zuführleitung 10 zugeführt.
Eine elektronische Steuereinheit 12, die als Steuervorrichtung dient, schaltet die Einspritzsteuer- Magnetventile 3 und das Überström-Steuermagnetventil 9 an bzw. ab. Die elektronische Steuereinheit 12 empfängt die Information über die Geschwindigkeit und die Last des Motors 1 und den Druck in der gemeinsamen Druckleitung über einen Motorgeschwindigkeitssensor 13, einen Lastsensor 14 und einen Drucksensor 15, der den Druck in der gemeinsamen Druckleitung detektiert. Insbesondere wird in dem Kraftstoffeinspritzsystem vom Typ mit gemeinsamer Druckleitung die Information über die Geschwindigkeit und Last des Motors und den Druck in der gemeinsamen Druckleitung ausgehend von zugeordneten Sensoren 13, 14 und 15 der elektronischen Steuereinheit 12 zugeführt, die ein Hochdrucksystem mit gemeinsamer Druckleitung steuert.
Die elektronische Steuereinheit 12 führt eine Regelung des Drucks in der gemeinsamen Druckleitung durch, während sie zur gleichen Zeit ein Steuersignal an die Einspritzsteuer- Magnetventile 3 derart ausgibt, daß der Einspritzzeitablauf und die Einspritzmenge an die optimale Bedingung angeglichen sind, die gemäß dem Zustand des Motors 1 bestimmt ist, der wiederum anhand der Signale zum Anzeigen der oben erwähnten Information beurteilt wird. Die elektronische Steuereinheit 12 sendet auch ein Steuersignal an das Überström- Steuermagnetventil 9, wodurch der Druck in der gemeinsamen Druckleitung auf einen optimalen Einspritzdruckpegel angeglichen ist.
Beispielsweise wird eine bestimmte Menge von Kraftstoff in der gemeinsamen Druckleitung 4, die mit einem Druck von 100 MPa akkumuliert ist, jedesmal dann verbraucht, wenn die Einspritz-Steuermagnetventile 3 durch einen Steuerimpuls geöffnet sind. Zum Ausgleichen des verbrauchten Kraftstoffs gibt die Hochdruck-Zuführpumpe 7 absatzweise den Kraftstoff an die gemeinsame Druckleitung 4 ab, und zwar gemäß der Menge, die zum Ausgleichen der verbrauchten Menge erforderlich ist, um den Druck in der gemeinsamen Druckleitung auf dem gleichen Pegel von 100 MPa in allen Zeitpunkten aufrecht zu erhalten. Die erforderliche Abgabemenge variiert in Abhängigkeit von der Einspritzmenge oder der Motorgeschwindigkeit. Deshalb wird die Menge einer Abgabe der Hochdruck-Zuführpumpe 7 durch Steuern des Betriebs des Überström-Magnetventils 9 durch die elektronische Steuereinheit 12 angeglichen. Zum Durchführen der Hochdruckzuführung, dem Aufrechterhalten des Betriebs und dem Steuern wird der Kraftstoff synchron mit einem einzigen Betriebszyklus des Kraftstoffeinspritzers zugeführt, d. h. bei jeder Einspritzung. Deshalb wird eine Pumpe vom Einspritztyp als Hochdruck-Zuführpumpe 7 eingesetzt, die sich absatzweise hin- und herbewegt und die in der Lage ist, mehr Abgabezyklen für Kraftstoff durchzuführen, als durch die Zahl der Verbrennungszyklen des Motors 1 vorgegeben ist.
Die Hochdruck-Zuführpumpe 7 wird nun unter Bezug auf die Fig. 2 beschrieben.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist eine Kurvenscheibenkammer 80 des Pumpenantriebsmechanismus 8 an dem unteren Ende eines Pumpgehäuses 70 vorgesehen, und ein Zylinder 71 ist in dem Pumpengehäuse 70 installiert. Ein Plunger 72 ist in dem Zylinder 71 derart installiert, daß er hin- und herbewegbar ist und hierin gleiten kann. Die obere Endoberfläche des Plungers 72 und die innere Randoberfläche des Zylinders 71 bilden eine Pumpkammer 73, die mit dem Rückschlagventil 6 über eine Auslaßöffnung 74 verbunden ist, die als Verbindungspassage dient. Die Hochdruck-Zuführpumpe 7 ist mit einem Kraftstoffreservoir 75 versehen, dem der Kraftstoff mit niedrigem Druck durch die Niederdruck-Kraftstoffpumpe 10 ausgehend von dem Kraftstofftank 11 über eine Einführleitung 76 zugeführt wird. Das Kraftstoffreservoir 75 und das Überström-Steuermagnetventil 9 sind durch eine Passage 77 verbunden. Der an dem unteren Ende des Plungers 72 angeschlossene Teller 78 wird gegen ein Kurvenscheibengleitstück 81 durch eine Plungerfeder 79 gedrückt, und eine Kurvenscheibenwalze 82 ist an dem Kurvenscheibengleitstück 81 vorgesehen. Eine Kurvenscheibe 83 ist an einer Antriebswelle 84 gesichert, und sie ist drehbar in der Kurvenscheibenkammer 80 angeordnet. Die Kurvenscheibe 83 steht in Gleitkontakt zu der Kurvenscheibenwalze 82, deren äußerer Rand eine Form aufweist, die durch acht identische Nocken gebildet ist. Die Antriebswelle 84 der Kurvenscheibe 83 dreht sich mit der halben Geschwindigkeit des Motors 1.
Somit beginnt dann, wenn die Kurvenscheibe 83 durch die Drehwelle 84 der Kurvenscheibe 83 gedreht wird, der Plunger 72 mit einer Hin- und Herbewegung über die Kurvenscheibenwalze 82, das Kurvenscheibengleitstück 81 und den Teller 78. Der Hub des Plungers 72 wird durch die Höhe der einzelnen Nocken bestimmt. Durch die Hubbewegung des Plungers 72 in dem Zylinder 71 wird der Kraftstoff auf der Niederdruckseite in die Pumpkammer 73 geführt. Der eingeführte Kraftstoff wird abgegeben oder erzwungenermaßen zugeführt, wenn das Überström-Steuermagnetventil 9 geschlossen ist, das detailliert später beschrieben wird. Ist das Überström-Steuermagnetventil geöffnet, so wird ein Teil des Kraftstoffs zu dem Ende mit niedrigem Druck zurückgeführt.
Das Überström-Steuermagnetventil 9 wird nun unter Bezug auf die Fig. 2 beschrieben.
Ein Körper 91 weist eine Passage 92 auf, die mit der bei dem Zylinder 71 gebildeten Passage 77 verbunden ist. Ein Ventilsitz 93 ist an dem Körper 91 an der Seite vorgesehen, der näher zu der Pumpkammer 73 liegt. Eine elektromagnetische Spule 94, die über einen Leitungsdraht 95 erregt wird, ist an der Oberseite des Körpers 91 vorgesehen. Ein Anker 96 wird nach Fig. 2 durch die magnetische Kraft der erregten magnetischen Spule 94 nach oben gezogen, entgegen der Druckkraft der Feder 97. Ein nach außen öffnendes Ventil 98 wird mit dem Anker 96 in Form einer Einheit verbunden, und wird die elektromagnetische Spule 94 entregt, so wird das Ventil 98 nach Fig. 2 nach unten verbracht, durch die Federkraft der Feder 97, was bewirkt, daß die Passage 92 mit der Pumpkammer 73 in Verbindung steht. Wird die elektromagnetische Spur 94 erregt, so wird das Ventil 98 zurück zu dem Ventilsitz 93 verbracht, um die Passage zwischen der Passage 92 und der Pumpkammer 73 abzutrennen. Ein Stopper 99 ist bei dem Zylinder 71 vorgesehen, um die Unterposition des nach außen öffnenden Ventils 98 festzulegen. Der Stopper 99 gelangt in Kontakt mit dem unteren Ende des nach außen öffnenden Ventils 98, und zwar zum Begrenzen der Position des nach außen öffnenden Ventils 98 dann, wenn die elektromagnetische Spule 94 entregt ist, und er ist mit einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen 99a ausgebildet, durch die ein Kraftstoff fließen kann.
Das Überström-Steuermagnetventil 9 ist ein Magnetventil vom Typ mit Vorhubsteuerung zum Festlegen des Zeitablaufs, bei dem das nach außen öffnende Ventil 98 an dem Ventilsitz 93 ansitzt, zum Starten der Druckbildung des Plungers 72.
Der schematische Aufbau der Hochdruck-Zuführpumpe 7 und des Pumpantriebsmechanismus 8 wird nun unter Bezug auf die Fig. 3 beschrieben.
Nach Fig. 3 ist eine Drehscheibe 85 koaxial an der Antriebswelle 84 der Kurvenscheibe 83 befestigt. Die Drehscheibe 85 weist acht Vorsprünge 85a auf. Ein Kurvenscheiben-Winkelsensor 16, der ein elektromagnetisches Aufnahmeelement darstellt, ist so angeordnet, daß er einem der Vorsprünge 85a derart gegenübersteht, daß jedesmal dann, wenn einer der Vorsprünge 85a in der Nähe des Kurvenscheibenwinkelsensors 16 passiert, in Signal zu der elektronischen Steuereinheit 12 gesendet wird. Eine Zylinderidentifizier-Drehscheibe 86, die einen einzigen Vorsprung 86a aufweist, ist koaxial an der Antriebswelle 84 der Kurvenscheibe 83 befestfigt. Ein Zylinderindentifiziersensor 17 ist gegenüberliegend zu dem Vorsprung 86a angeordnet. Jedesmal, wenn der Vorsprung 86a in der Nähe des Zylinderidentifiziersensors 17 passiert, d. h. jedesmal, wenn die Hochdruck-Zuführpumpe 7 eine Hin- und Herbewegung durchführt, wird ein Signal zu der elektronischen Steuereinheit 12 gesendet. Auf der Grundlage der von dem Kurvenscheiben-Winkelsensor 16 und dem Zylinderidentifiziersensor 17 empfangenen Signale beurteilt die elektronische Steuereinheit 12 einen unteren Totpunkt des Plungers 72 der Hochdruck-Zuführpumpe 7.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Anordnung ist jedesmal dann, wenn der Plunger 72, der durch die Drehung der Antriebswelle 84 hin- und herbewegt wird, nach unten läuft, das Überström- Steuersolenoidventil 9 geöffnet, und der Kraftstoff wird in die Pumpkammer 73 über die Niederdruck-Zuführpumpe 10 und das Überström-Steuersolenoidventil 9 aus dem Kraftstofftank 11 zugeführt. Bewegt sich der Plunger 72 nach oben, so versucht er, den Kraftstoff in der Pumpkammer 73 zu verdichten. In diesem Zeitpunkt ist dann, wenn das Überström- Steuermagnetventil 9 nicht erregt ist, das nach außen öffnende Ventil 98 von dem Ventilsitz 93 getrennt, und das Ventil 9 ist geöffnet, und der Kraftstoff in der Pumpkammer 73 strömt über die Kraftstoffpassagen 92, 77, das Kraftstoffreservoir 75 und die Einführleitung 76 in der angegebenen Folge.
Wird ein Steuerimpuls zu dem Überström-Steuermagnetventil 9 zum Erregen des Überström-Steuermagnetventils 9 gesendet, so sitzt das nach außen öffnende Ventil 98 an dem Ventilsitz 93 auf, und das Ventil 9 ist geschlossen. Dies bewirkt, daß der Plunger 72 den Kraftstoff in der Pumpkammer 73 verdichtet. Sobald der Kraftstoffdruck in der Pumpkammer 73 die Druckkraft der Feder 61 überwindet, die an dem Rückschlagventil 6 angeordnet ist, bewirkt ein über die Auslaßöffnung 74 abgegebener Kraftstoff die Öffnung eines Ventils 62, so daß es an die gemeinsame Druckleitung 4 abgegeben wird.
Der Betrieb des wie oben beschrieben aufgebauten Kraftstoffeinspritzsystems wird unter Bezug auf das in Fig. 4 gezeigte Zeitablaufdiagramm beschrieben. Das Zeitablaufdiagramm nach Fig. 4 ist erläuternd für den Betrieb der Hochdruck-Zuführpumpe 7 während der Periodendauer einer Umdrehung der Pumpe, d. h. während der Periodendauer einer 360°-Umdrehung der Kurvenscheibe.
Das Kraftstoffeinspritzsystem ist so entworfen, daß es den Kraftstoff in der gemeinsamen Druckleitung 4 in den zugeordneten Zylinder des Vierzylindermotors 1 in Folge durch die vier Einspritzer 2 einspritzt, und die Kurvenscheibe 83 weist acht Nocken auf, um acht Abgabehubbewegungen der Hochdruck-Zuführpumpe 7 auszubilden. Bei dem in Fig. 4 gezeigten Zeitablaufdiagramm sind Kurvenscheiben- Winkelsignale C2, C4, C6 und C8 mit der Kraftstoffeinspritzung der Einspritzer 2 synchronisiert.
In Fig. 4 bezeichnet (A) das Signal des Zylinderidentifiziersensors 17, und (B) bezeichnet das Signal des Kurvenscheiben-Winkelsensors 16. Auf der Grundlage der über die zwei Sensoren 16 und 17 empfangenen Signale bestimmt die elektronische Steuereinheit 12 ein Signal zum Anzeigen des unteren Totpunkts des Plungers 72 der Hochdruck- Zuführpumpe 7 und gibt dieses ein. (C) bezeichnet den Hubumfang der Kurvenscheibe 83, und (D) bezeichnet das Steuersignal des Übersttöm-Steuermagnetventils 9. Bei der Hochdruck-Zuführpumpe 7 finden acht Abgabehübe statt, während der die Kraftstoffabgabe möglich ist, während die Antriebswelle 84 eine vollständige Umdrehung durchführt.
Wird die Kurvenscheibe 83 angetrieben und ist eine Zeitdauer T2 bezogen auf die fallende Flanke des Kurvenscheiben- Winkelsignals C1 verstrichen, so sendet die elektronische Steuereinheit 12 ein Steuersignal an das Überström- Steuermagnetventil 9, und das Steuersignal wird bei der fallenden Flanke des nachfolgenden Kurvenscheiben- Winkelsignals C2 abgetrennt. Während das Steuersignal anliegt, wird das Überström-Steuermagnetventil 9 geschlossen gehalten. Somit strömt der Kraftstoff in der Pumpkammer 73, der durch den Plunger 72 durch einen Kurvenscheiben-Hubumfang von H2 nach dem Schließen des Magnetventils 9 komprimiert wurde (angezeigt durch die schraffierten Abschnitte in Fig. 4), in die gemeinsame Druckleitung 4 über das Rückschlagventil 6, und er wird in der gemeinsamen Druckleitung 4 aufgenommen.
Anschließend sendet dann, wenn eine Zeitdauer T3 bezogen auf die fallende Flanke des Kurvenscheiben-Winkelsignals C2 verstrichen ist, die elektronische Steuereinheit ein Steuersignal an das Überström-Steuermagnetventil 9, und das Steuersignal wird bei der fallenden Flanke des nachfolgenden Kurvenscheiben-Winkelsignals C3 abgetrennt. Somit strömt der Kraftstoff in der Pumpkammer 73, der durch den Plunger 72 während eines Kurvenscheiben-Hubumfangs H3 (in Fig. 4 durch die schraffierten Abschnitte gekennzeichnet) komprimiert wurde in die gemeinsame Druckleitung 4 über das Rückschlagventil 6, und er wird in der gemeinsamen Druckleitung 4 aufgenommen.
Entsprechend sendet dann, wenn die Zeit T2 jeweils bezogen auf die fallenden Flanken der Kurvenscheiben-Winkelsignale C3, C5 und C7 verstrichen ist, die elektronische Steuereinheit 12 Steuersignale an das Überström- Steuermagnetventil 9, und diese Steuersignale werden jeweils bei den fallenden Flanken der nachfolgenden Kurvenscheiben- Winkelsignale C4, C6 und C8 abgetrennt. Ferner sendet dann, wenn die Zeit T3 bezogen auf die fallenden Flanken der Kurvenscheiben-Winkelsignal C4, C6 und C8 verstrichen ist, die elektronische Steuereinheit 12 Steuersignale an das Überström-Steuermagnetventil 9, und diese Steuersignale werden jeweils bei den fallenden Flanken der nachfolgenden Kurvenscheiben-Winkelsignale C5, C7 und C1 abgetrennt.
Bei der ersten Ausführungsform ist das Überström- Steuermagnetventil geöffnet, wenn der Plunger 72 an seinem unteren Totpunkt angelangt ist. Die Zeiten T2 und T3 sind so festgelegt, daß das Ventil 9 in einem beliebigen Zeitpunkt geschlossen wird, während der Plunger 72 sich von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt hiervon bewegt, d. h. während die Kraftstoffabgabe möglich ist (dann, wenn gilt Zeit T2 < Zeit T3).
Somit ist gemäß der ersten Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzsystems, das zum Einspritzen des Kraftstoffs in die gemeinsame Druckleitung 4 gemäß der zugeordneten Zylinder des Vierzylindermotors 1 infolge durch die vier Einspritzer 2 ausgebildet ist, die Kurvenscheibe 83 mit acht Nocken versehen, damit die Zahl der Abgabehübe der Hochdruck-Zuführpumpe 7 zu 8 festgelegt ist, und die elektronische Steuereinheit 12 hält das Überström- Steuermagnetventil 9 länger während der Abgabehübe geschlossen, die mit der Kraftstoffeinspritzung der Einspritzer 2 so synchronisiert sind, daß die Kraftstoffabgabemenge der Pumpe erhöht ist, während es das Überström-Steuermagnetventil 9 kürzer während der Abgabehübe geschlossen hält, die nicht zu der Kraftstoffeinspritzung der Einspritzer 2 synchronisiert sind, so daß die Kraftstoffabgabemenge in der Pumpe reduziert ist. Ferner sind die Zeitdauer T2 und T3 entsprechend der Last des Motors angeglichen, wodurch die Steuerung der Menge des abzugebenden Kraftstoffs zum Erzeugen und Aufrechterhalten des Drucks in der gemeinsamen Leitung derart möglich ist, daß der gewünschte gemeinsame Druck in der Druckleitung erreicht wird.
Ferner erfolgt ein Abgeben von Kraftstoff durch die Pumpe in größerem Umfang gemäß dem Kurvenscheiben-Hubumfang H2 und ein Abgeben von Kraftstoff durch die Pumpe in geringerem Umfang gemäß dem Kurvenscheiben-Hubumfang H3 für einen Kraftstoffeinspritzungsvorgang, und es werden Druckwellen während des Abgebens von Kraftstoff mit zwei unterschiedlichen Druckwellen erzeugt. Die Druckwellen mit den zwei unterschiedlichen Amplituden wirken gegeneinander, wodurch es möglich ist, die Druckschwankungen in der gemeinsamen Druckleitung einzuschränken, sowie die Veränderungen der Kraftstoffeinspritzmenge.
Da zudem die Abgabe von Kraftstoff durch die Pumpe zweifach für eine Benzineinspritzung durchgeführt wird, ist die Amplitude der Druckwelle für jedes Abgeben von Kraftstoff geringer, wodurch es möglich ist, die Schwankungen des Drucks in der gemeinsamen Druckleitung einzuschränken diese Schwankung wird durch die Wechselwirkung zwischen den Druckwellen bei der Benzineinspritzung und dem Abgeben von Kraftstoff bewirkt.
Bei der ersten Ausführungsform sind beide Zeitdauern T2 und T3 in Übereinstimmung mit der Last des Motors angeglichen.
Als Alternative kann jedoch entweder die Sendezeit T2 oder T3 fixiert sein und lediglich die andere kann angeglichen werden; dies würde die Steuerung zum An/Abschalten des Überström-Steuermagnetventils vereinfachen.
Zweite Ausführungsform:
Die Fig. 5 zeigt ein Zeitablaufdiagramm zum Darstellen des Betriebs der Hochdruck-Zuführpumpe in einem Kraftstoff- Einspritzsystem in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und es zeigt den Betrieb von ungefähr einer Umdrehung der Pumpe, d. h. einer 360°-Umdrehung der Kurvenscheibe. Dieses Kraftstoffeinspritzsystem weist denselben Aufbau auf, wie das der ersten Ausführungsform.
Das Kraftstoffeinspritzsystem ist so entworfen, daß es den Kraftstoff in der gemeinsamen Druckleitung 4 in zugeordnete Zylinder des Vierzylindermotors 1 infolge über die vier Einspritzer 2 einspritzt. Die Kurvenscheibe 83 weist acht Nocken auf, um acht Abgabehübe der Hochdruck-Zuführpumpe 7 zu bewirken. Bei dem in Fig. 5 gezeigten Zeitablaufdiagramm sind Kurvenscheiben-Winkelsignale C2, C4, C6 und C8 mit der Benzineinspritzung der Einspritzer 2 synchronisiert.
Bei der zweiten Ausführungsform sendet in dem Fall, in dem die Kurvenscheibe 83 angetrieben wird und die Zeitdauer T1 bezogen auf die fallende Flanke des Kurvenscheiben- Winkelsignals C1 verstrichen ist, d. h. wenn der Plunger 72 an der untersten Position angelangt ist, insbesondere dem unteren Totpunkt hiervon, die elektronische Steuereinheit 12 ein Steuersignal an das Überström-Steuermagnetventil 9. Das Steuersignal wird bei der fallenden Flanke des nachfolgenden Kurvenscheiben-Winkelsignals C2 abgetrennt, d. h. dann, wenn der Plunger 72 an dem oberen Totpunkt hiervon angelangt ist. Während das Steuersignal anliegt, wird das Überström- Steuermagnetventil 9 geschlossen gehalten. Somit fließt der Kraftstoff in der Pumpkammer 73, der durch den Plunger 72 am Anfang des Kurvenscheiben-Hubumfangs H1 verdichtet wurde, nachdem das Solenoidventil 9 geschlossen wurde, in die gemeinsame Druckleitung 4 via das Rückschlagventil 6, und er wird in der gemeinsamen Druckleitung 4 aufgenommen.
Anschließend sendet dann, wenn eine Zeitdauer T4 bezogen auf die fallende Flanke des Kurvenscheiben-Winkelsignals C2 verstrichen ist, die elektronische Steuereinheit 12 ein Steuersignal an das Überström-Steuermagnetventil 9. Das Steuersignal wird bei der folgenden Flanke des nachfolgenden Kurvenscheiben-Winkelsignals C3 abgetrennt, d. h. dann, wenn der Plunger 72 an dem oberen Totpunkt hiervon angelangt ist. Somit strömt der Kraftstoff in der Pumpkammer 73, der durch den Plunger 72 im Umfang eines Kurvenscheiben-Hubumfangs H4 verdichtet wurde, in die gemeinsame Druckleitung 4 über das Rückschlagventil 6, und er wird in der gemeinsamen Druckleitung 4 aufgenommen.
Entsprechend sendet die elektronische Steuereinheit 12 dann, wenn eine Zeit T1 bezogen auf die fallenden Flanken der Kurvenscheiben-Winkelsignale C3, C5 und C7 verstrichen ist, ein Steuersignal an das Überström-Steuermagnetventil 9, und diese Steuersignale werden jeweils bei den fallenden Flanken der nachfolgenden Kurvenscheiben-Winkelsignale C4, C6 und c8 abgetrennt. Ferner sendet die elektronische Steuereinheit dann, wenn die Zeitdauer T4 bezogen auf die fallende Flanke des Kurvenscheiben-Winkelsignals C4, C6, C8 verstrichen ist, jeweils Steuersignale an das Überström-Steuermagnetventil 9, und diese Steuersignale werden beiden fallenden Flanken der folgenden Kurvenscheiben-Winkelsignale C5, C7 und C1 abgetrennt (wo gilt Zeitdauer T1 < Zeitdauer T4).
Bei der zweiten Ausführungsform wird die Zeitdauer T1 so eingestellt, daß das Überström-Steuermagnetventil 9 in einem Zeitpunkt geschlossen ist, wenn der Plunger 72 an dem unteren Totpunkt hiervon angelangt ist. Die Zeitdauer T4 ist so eingestellt, daß das Überström-Steuermagnetventil 9 in einem beliebigen Zeitpunkt während dem der Plunger 72 von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt hiervon gleitet, geschlossen wird, d. h. wenn die Abgabe möglich ist.
Somit ist gemäß der zweiten Ausführungsform in dem Kraftstoffeinspritzsystem, das so angeglichen ist, daß es den Kraftstoff in der gemeinsamen Druckleitung 4 zu zugeordneten Zylindern des Zylindermotors 1 in Folge durch die vier Einspritzer 2 einspritzt, die Kurvenscheibe 83 mit acht Nocken zum Festlegen der Zahl der Abgabehübe der Hochdruck- Zuführpumpe 7 zu 8 ausgebildet. Bei den Abgabehüben, die zu der Kraftstoffeinspritzung der Einspritzer 2 synchronisiert sind, hält die elektronische Steuereinheit 12 das Überström- Steuermagnetventil 9 während der gesamten Zeitperiode jedes Hubs geschlossen, während dem die Abgabe möglich ist, so daß die Abgabemenge der Pumpe erhöht ist. Andererseits hält es das Überström-Steuermagnetventil 9 kürzer während der Abgabehübe geschlossen, die nicht mit der Kraftstoffeinspritzung der Einspritzer 2 synchronisiert sind, so daß die Abgabemenge der Pumpe reduziert ist. Ferner ist die Zeitdauer T4 entsprechend der Last des Motors angeglichen, wodurch die Steuerung der Kraftstoffmenge ermöglicht wird, die zum Erzeugen und Aufrechterhalten des Drucks in der gemeinsamen Druckleitung erforderlich ist, um den gewünschten gemeinsamen Druck in der Druckleitung zu erreichen.
Ferner erfolgt ein Abgeben von Kraftstoff durch die Pumpe in größerem Umfang entsprechend dem Kurvenscheiben-Hubumfang H1 und ein Abgeben von Kraftstoff durch die Pumpe in geringerem Umfang gemäß dem Kurvenscheiben-Hubumfang H4 während eines Kraftstoffeinspritzungsvorgangs, und es werden Druckwellen beim Abgeben von Kraftstoff duch die Pumpe mit zwei unterschiedlichen Amplituden erzeugt. Die Druckwelle mit den zwei unterschiedlichen Amplituden wirken gegeneinander, wodurch es möglich ist, die Druckschwankungen in der gemeinsamen Druckleitung und die Veränderungen der Kraftstoffeinspritzmenge einzuschränken.
Da zudem das Abgeben von Kraftstoff durch die Pumpe zweifach während einer Benzineinspritzung erfolgt, ist die Amplitude der Druckwellen pro Abgeben von Kraftstoff durch die Pumpe geringer, wodurch es möglich ist, die Schwankung des Drucks in der gemeinsamen Druckleitung einzuschränken; diese Schwankung wird durch die Wechselwirkung zwischen den Druckwellen der Benzineinspritzung und dem Abgeben von Kraftstoff durch die Pumpe bewirkt.
Die Sicherung der Abgabemenge und des zum Erzeugen oder Aufrechterhalten des Drucks in der gemeinsamen Druckleitung erforderlichen Kraftstoffs in Übereinstimmung mit der Motorlast erfordert lediglich das. Angleichen der Zeitdauer T4, was eine vereinfachte Steuerung des An- bzw. Abschalten des Überström-Steuermagnetventils 9 ermöglicht.
Dritte Ausführungsform:
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform sind die Hochdruck-Zufuhrpumpe 7, die Kurvenscheibe 83, die Kurvenscheibenwalze 82, das Überström-Steuermagnetventil 9 und so weiter jeweils einmal vorgesehen. In dieser Ausführungsform sind jedoch diese Komponenten zweifach vorgesehen, wobei jedes dieselben Eigenschaften und Formen aufweist, insbesondere als Hochdruck-Zufuhrpumpen 7 und 7A, Kurvenscheibe 83 und 83A, Kurvenscheibenwalzen 82 und 82A, Überström-Steuermagnetventile 9 und 9A, usw.
Bei der dritten Ausführungsform sind die beiden Kurvenscheiben 83 und 83A so geformt, daß sie dieselbe Form aufweisen, und sie weisen vier Nocken auf, welche Zahl mit derjenigen der Zylinder des Motors 1 übereinstimmt. Die beiden Kurvenscheiben 83 und 83A sind koaxial an der Antriebswelle 84 befestigt, jedoch um 45° in bezug auf den Winkel in Drehrichtung verschoben, wie in Fig. 6 dargestellt. Diese Kurvenscheiben 83 und 83A drehen sich jeweils in Gleitkontakt zu den Kurvenscheibenwalzen 82 und 82A bewirken eine Hin- und Herbewegung der Plunger 72 und 72A, wodurch die Abgabehübe der zugeordneten Hochdruckpumpen 7 und 7A ermöglicht werden.
Das Kraftstoffeinspritzsystem ist zum Einspritzen des Kraftstoffs in die gemeinsame Druckleitung 4 zu den zugeordneten Zylindern des Motors 1 in Folge über die vier Einspritzer 2 entworfen. Bei dem Kraftstoffeinspritzsystem sind die beiden Kurvenscheiben 83 und 83A, die vier Nocken aufweisen, koaxial an der Drehwelle 84 befestigt, jedoch um 45° im Hinblick auf den Winkel bezogen zueinander in Drehrichtung verschoben, damit acht Hübe ausgebildet werden, während derer die Abgabe möglich ist. Bei dem in Fig. 7 gezeigten Ablaufdiagramm sind die Kurvenscheiben- Winkelsignale C1, C3, C5 und C7 mit der Einspritzung über die Einspritzer 2 synchronisiert.
Der Betrieb des so aufgebauten Benzineinspritzers wird unter Bezug auf das in Fig. 7 gezeigte Zeitablaufdiagramm beschrieben.
In Fig. 7 bezeichnet (A) das Signal des Zylinderidentifiziersensors 17, und (B) bezeichnet das Signal des Kurvenscheiben-Winkelsignals 16. Auf der Grundlage dieser von den beiden Sensoren 16 und 17 empfangenen Signale bestimmt die elektronische Steuereinheit 12 das Signal zum Anzeigen des unteren Totpunkts des Zylinders 71 der Hochdruck-Zuführpumpe 7 und gibt dieses ein. (C) bezeichnet den Hubumfang der Kurvenscheibe 83, und es werden vier Abgabehübe mit erzwungener Zuführung realisiert, während die Antriebswelle 84 eine vollständige Umdrehung durchführt. (D) bezeichnet das Steuersignal des Überström-Steuermagnetventils 9, das in der Hochdruck-Zuführpumpe 7 montiert ist, bei der die Abgabehübe für die Kurvenscheibe 83 realisiert sind. (E) bezeichnet den Hubumfang der Kurvenscheibe 83A, und vier Abgabehübe sind realisiert, während die Antriebswelle 84 eine vollständige Umdrehung durchführt. (F) bezeichnet das Steuersignal des Überström-Steuersolenoidventils 9A, das in der Hochdruck-Zuführpumpe 7A montiert ist, während die Abgabehübe über die Kurvenscheibe 83A realisiert sind.
Gemäß der dritten Ausführungsform sendet in der Hochdruck- Zuführpumpe dann, wenn die Kurvenscheibe 83 angetrieben wird und die Zeitdauer T2 bezogen auf die fallende Flanke des Kurvenscheiben-Winkelsignal C1 verstrichen ist, die elektronische Steuereinheit 12 ein Steuersignal an das Überström-Steuermagnetventil 9, und das Steuersignal wird bei der fallenden Flanke des nachfolgenden Kurvenscheiben- Winkelsignals C3 abgetrennt. Entsprechend sendet dann, wenn die Zeitdauer T2 bezogen auf die fallende Flanken jeweils der Kurvenscheiben-Winkelsignal C3, C5 und C7 verstrichen ist, die elektronische Steuereinheit ein Steuersignal an das Überström-Steuermagnetventil 9, und diese Steuersignale werden jeweils bei den fallenden Flanken der nachfolgenden Kurvenscheiben-Winkelsignale C5, C7 und C1 abgetrennt. Während diese Steuersignale zugeführt werden, ist das Überström-Steuermagnetventil 9 geschlossen. Somit strömt der Kraftstoff in der Pumpkammer 73, der durch den Plunger 72 gemäß dem Kurvenscheiben-Hubumfang H2 nach dem Schließen des Magnetventils 9 verdichtet wurde, in die gemeinsame Druckleitung 4 via dem Rückschlagventil 6, und er wird in der gemeinsamen Druckleitung 4 aufgenommen.
In der Hochdruck-Zuführpumpe 7A sendet dann, wenn die Kurvenscheibe 83A angetrieben ist und die Zeitdauer T5 bezogen auf die fallende Flanke des Kurvenscheiben- Winkelsignals C3 verstrichen ist, die elektronische Steuereinheit 12 ein Steuersignal an das Überström- Steuermagnetventil 9A, und das Steuersignal wird bei der fallenden Flanke des nachfolgenden Kurvenscheiben- Winkelsignals C4 abgetrennt. Entsprechend sendet dann, wenn die Zeitdauer T5 bezogen auf die fallenden Flanken jeweils der Kurvenscheiben-Winkelsignale C5, C7 und C1 verstrichen ist, die elektronische Steuereinheit 12 ein Steuersignal an das Überström-Steuermagnetventil 9A, und diese Steuersignale werden jeweils bei den fallenden Flanken der nachfolgenden Kurvenscheiben-Winkelsignale C6, C8 und C2 abgetrennt. Während diese Steuersignale zugeführt werden, ist das Überström-Steuermagnetventil 9A geschlossen gehalten. Somit strömt der Kraftstoff in der Pumpkammer 73A, der durch den Plunger 72A gemäß dem Kurvenscheiben-Hubumfang H3 nach dem Schließen des Magnetventils 9A verdichtet wurde, in die gemeinsame Druckleitung 4 über das Rückschlagventil 6A, und er wird in der gemeinsamen Druckleitung 4 aufgenommen.
Bei dieser dritten Ausführungsform sind die Überström- Steuermagnetventile 9 und 9A jeweils dann geöffnet, wenn die Plunger 72 und 72A an deren oberen Totpunkt angelangt sind. Die Zeitdauern T2 und T5 sind so bestimmt, daß die Ventile 9 und 9A während eines beliebigen Zeitpunkts geschlossen werden, in dem die Plunger 72 und 72A von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt gleiten, d. h. während die Benzinabgabe möglich ist.
Ferner wird gemäß der dritten Ausführungsform das Überström- Steuermagnetventil 9, länger während der Abgabehübe geschlossen gehalten, die mit der Benzineinspritzung der Einspritzer 2 synchronisiert sind, damit die Abgabemenge der Pumpe erhöht ist, während das Überström-Steuermagnetventil 9A kürzer während der Abgabehübe geschlossen ist, die nicht zu der Benzineinspritzung der Einspritzer 2 synchronisiert sind, so daß die Abgabemenge der Pumpe reduziert ist. Somit ist der Betrieb der dritten Ausführungsform ähnlich zu dem Benzineinspritzer der ersten Ausführungsform, dessen Betrieb anhand des in Fig. 4 gezeigten Zeitablaufdiagramms dargestellt ist.
Somit gewährleistet die dritte Ausführungsform auch dieselben Vorteile, die oben im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform dargestellt wurden.
Ferner sind die Zeitdauern T2 und T5 gemäß der Last des Motors angepaßt, wodurch die Steuerung der Kraftstoffmenge ermöglicht wird, die zum Erzeugen oder Aufrechterhalten des Drucks in der gemeinsamen Druckleitung abzugeben ist, um den gewünschten Druck in der gemeinsamen Druckleitung zu erreichen.
Vierte Ausführungsform:
Die Fig. 8 zeigt ein Zeitablaufdiagramm zum Darstellen des Betriebs der Hochdruck-Zuführpumpe in einem Benzineinspritzsystem entsprechend einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und es zeigt den Betrieb von ungefähr einer Umdrehung der Pumpe, d. h. einer 360°-Umdrehung der Kurvenscheibe. Dieses Kraftstoffeinspritzsystem weist denselben Aufbau wie dasjenige der dritten Ausführungsform auf.
Das Kraftstoffeinspritzsystem ist zum Einspritzen des Kraftstoffs in die gemeinsame Druckleitung 4 in die zugeordneten Zylinder des Vierzylindermotors 1 in Folge über die vier Einspritzer entworfen, und die zwei Kurvenscheiben 83 und 83A, die vier Nocken aufweisen, sind koaxial an der Drehwelle 84 befestigt, jedoch um 45° im Hinblick auf den Winkel zueinander entlang der Drehrichtung verschoben, damit acht erzwungene Zufuhrhübe ausgebildet werden. Bei dem in Fig. 8 gezeigten Zeitablaufdiagramm sind die Kurvenscheiben- Winkelsignale C1, C3, C5 und C7 zu der Einspritzung der Einspritzer 2 synchronisiert.
Gemäß der vierten Ausführungsform sendet die elektronische Steuereinheit 12 dann, wenn in der Hochdruck-Zuführpumpe 7 die Kurvenscheibe 83 angetrieben ist und die Zeitdauer T1 bezogen auf die fallenden Flanken des Kurvenscheiben- Winkelsignals C1 verstrichen ist, d. h. wenn der Plunger 72 an seinem unteren Totpunkt angelangt ist, ein Steuersignal an das Überström-Steuermagnetventil 9, und das Steuersignal wird bei der fallenden Flanke des nachfolgenden Kurvenscheiben- Winkelsignals C3 abgetrennt. Entsprechend sendet die elektronische Steuereinheit 12 dann, wenn die Zeitdauer T1 bezogen auf die fallenden Flanken jeweils der Kurvenscheiben- Winkelsignale C3, C5 und C7 verstrichen sind, ein Steuersignal zu den Überström-Steuermagnetventil 9, und diese Steuersignale werden jeweils bei den fallenden Flanken der nachfolgenden Kurvenscheiben-Winkelsignale C5, C7 und C1 abgetrennt. Während diese Steuersignale zugeführt werden, wird das Überström-Steuermagnetventil 9 geschlossen gehalten. Somit strömt der Kraftstoff in der Pumpkammer 73, der durch den Plunger 72 gemäß dem Kurvenscheiben-Hubumfang H1 nach dem Schließen des Magnetventils verdichtet wurde, in die gemeinsame Druckleitung 4 via das Rückschlagventil 6, und er wird in der gemeinsamen Druckleitung 4 aufgenommen.
Bei der Hochdruck-Zuführpumpe 7A sendet die elektronische Steuereinheit 12 dann, wenn die Kurvenscheibe 83A angetrieben ist und die Zeitdauer T6 bezogen auf die fallende Flanke des Kurvenscheiben-Winkelsignals C3 verstrichen ist, die elektronische Steuereinheit ein Steuersignal an das Überström-Steuermagnetventil 9A, und das Steuersignal wird bei der fallenden Flanke des nachfolgenden Kurvenscheiben- Winkelsignals C4 abgetrennt. Entsprechend sendet die elektronische Steuereinheit 12 dann, wenn die Zeitdauer T6 bezogen jeweils auf die fallenden Flanken der Kurvenscheiben- Winkelsignale C5, C7 und C1 verstrichen sind, ein Steuersignal an des Überström-Steuermagnetventil 9A, und diese Steuersignale werden jeweils bei den fallenden Flanken der nachfolgenden Kurvenscheiben-Winkelsignale C6, C8 und C2 abgetrennt. Während diese Steuersignale zugeführt werden, ist das Überström-Steuermagnetventil 9A geschlossen gehalten.
Somit fließt der Kraftstoff in der Pumpkammer 73A, der durch den Plunger 73A gemäß dem Kurvenscheiben-Hubumfang H4 nach dem Schließen des Magnetventils verdichtet ist, in die gemeinsame Druckleitung 4 über das Rückschlagventil 6A, und er ist in der gemeinsamen Druckleitung 4 aufgenommen.
Bei der vierten Ausführungsform sind die Überström- Steuermagnetventile 9 und 9A jeweils dann geöffnet, wenn die Plunger 72 und 72A an deren oberen Totpunkt angelangt sind. Die Zeitdauer T1 ist so festgelegt, daß das Überström- Steuermagnetventil 9 in einem Zeitpunkt geschlossen ist, in dem der Plunger 72 an dem unteren Totpunkt hiervon angelangt ist. Die Zeitdauer T6 ist so festgelegt, daß das Überström- Steuermagnetventil 9A während eines beliebigen Zeitpunkt geschlossen wird, in dem der Plunger 72A von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt hiervon gleitet, d. h., während die Kraftstoffabgabe möglich ist.
Somit wird gemäß der vierten Ausführungsform während der Durchführung einer vollständigen Umdrehung der Antriebswellen 84 der Kurvenscheiben 83 und 83A das Überström- Steuermagnetventil 9 während der gesamten Zeitperiode jedes Hubs geschlossen gehalten, in dem die Abgabe möglich ist, und die synchron zu der Kraftstoffeinspritzung der Einspritzer 2 sind, damit die Abgabemenge der Pumpe erhöht ist. Andererseits wird das Überström-Steuermagnetventil 9A während einer kürzeren Zeitdauer geschlossen gehalten, während der die Abgabehubvorgänge nicht zu der Benzineinspritzung der Einspritzer 2 synchronisiert sind, so daß die Abgabemenge der Pumpe reduziert ist. Somit ist der Betrieb der vierten Ausführungsform ähnlich zu demjenigen des Benzineinspritzsystems der zweiten Ausführungsform, dessen Betrieb durch das in Fig. 5 gezeigte Zeitablaufdiagramm dargestellt ist.
Somit gewährleistet die vierte Ausführungsform ebenfalls dieselben Vorteile, wie sie im Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsform oben beschrieben sind.
Bei der vierten Ausführungsform erfordert die Sicherungsabgabemenge des Kraftstoffs, der zum Erzeugen und Aufrechterhalten des Drucks in der gemeinsamen Druckleitung in Übereinstimmung mit der Motorlast erforderlich ist, lediglich das Angleichen der Zeitdauer T6, was eine vereinfachte Steuerung des An- bzw. Abschaltens des Überström-Steuermagnetventils 9A ermöglicht.
Bei der ersten Ausführungsform ist die Kurvenscheibe 83 so ausgebildet, daß sie acht Nocken aufweist. Der Aufbau der Kurvenscheibe 83 ist jedoch nicht auf acht Nocken begrenzt, und er ist akzeptabel, solange eine größere Anzahl von Nocken vorliegt, als die Anzahl der Zylinder des Motors 1. Entsprechend sind unabhängig von der Tatsache, daß die dritte Ausführungsform zwei Kurvenscheiben 83 und 83A einsetzt, von denen jede vier Nocken aufweist, die Kurvenscheiben 83 und 83A nicht auf diejenigen mit vier Nocken begrenzt, und die Anzahl der Nocken der Kurvenscheiben 83 und 83A ist nicht notwendigerweise dieselbe, und sie ist akzeptabel, solange eine größere Anzahl von Nocken vorliegt als die Anzahl der Zylinder des Motors 1.
Ferner sind bei den oben beschriebenen Ausführungsformen die Nocken der Kurvenscheiben äquidistant an den Außenumfängen der Kurvenscheiben gebildet. Jedoch müssen die Nocken der Kurvenscheiben nicht äquidistant gebildet sein und sie sind akzeptabel, solange eine größere Anzahl von Kurvenscheibennocken vorliegt als die Anzahl der Zylinder des Motors 1.

Claims (3)

1. Kraftstoffeinspritzsystem, enthaltend:
  • a) eine gemeinsame Druckleitung (4) zum Aufnehmen von verdichtetem Kraftstoff;
  • b) mindestens eine Einspritzdüse (2) zum Einspritzen des verdichteten Kraftstoffs in der gemeinsamen Druckleitung in einem Motorzylinder;
  • c) mindestens eine Hochdruck-Zuführpumpe (7, 7A) mit einer Pumpkammer (73, 73A), in die Kraftstoff fließt, und einem Plunger (72, 72A) zum Verdichten des Kraftstoffs in der Pumpkammer, derart, daß die Hochdruck-Zuführpumpe den verdichteten Kraftstoff in der Pumpkammer in die gemeinsame Druckleitung abgibt und den Kraftstoff in der gemeinsamen Druckleitung komprimiert;
  • d) mindestens ein Überström-Magnetventil (9, 9A), das in einem Pfad (92) zum Verbinden der Pumpkammer (73, 73A) mit einem Niederdruck-Kraftstoffpfad (77) ausgebildet ist und das im geöffneten Zustand die Pumpkammer (73, 73A) mit dem Niederdruck- Kraftstoffpfad (77) verbindet und im geschlossenen Zustand den Kraftstoff von der Pumpkammer (73, 73A) in die gemeinsame Druckleitung abgibt;
  • e) mindestens eine Kurvenscheibe (83, 83A), die an einer eine durch den Motor angetriebenen Antriebswelle (84) gesichert ist und die mit mehreren Nocken zum Antreiben der Plunger derart versehen ist, daß der Kraftstoff verdichtet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) die Anzahl der Nocken größer als die Anzahl der Kraftstoffeinspritzvorgänge der Einspritzdüse während jeder Umdrehung des Motors ist; und
  • b) eine Steuervorrichtung (12) zum Steuern des Öffnens und Schließens des Überström-Magnetventils (9, 9A), derart, daß
    • 1. die Steuervorrichtung (12) das Schließen des Überström-Magnetventils (9, 9A) während jedes Förderhubes des Plungers (72, 72A) derart steuert, daß das Überström-Magnetventil während des synchronen, mit dem Kraftstoffeinspritzvorgang der Einspritzdüse synchronisierten Förderhubes länger geschlossen ist als bei dem asynchronen, mit dem Kraftstoffeinspritzvorgang der Einspritzdüse nicht synchronisierten Förderhub und daß
    • 2. die Steuervorrichtung (12) die Schließzeiten des Überström-Magnetventils (9, 9A) sowohl für den synchronen als auch für den asynchronen Förderhub zur Angleichung der Kraftstoffabgabemengen in Übereinstimmung mit der Last des Motors steuert.
2. Kraftstoffeinspritzsystem, enthaltend:
  • a) eine gemeinsame Druckleitung (4) zum Aufnehmen von verdichtetem Kraftstoff;
  • b) mindestens eine Einspritzdüse (2) zum Einspritzen des verdichteten Kraftstoffs in der gemeinsamen Druckleitung in einem Motorzylinder;
  • c) mindestens eine Hochdruck-Zuführpumpe (7, 7A) mit einer Pumpkammer (73, 73A), in die Kraftstoff fließt, und einem Plunger (72, 72A) zum Verdichten des Kraftstoffs in der Pumpkammer, derart, daß die Hochdruck-Zuführpumpe (7, 7A) den verdichteten Kraftstoff in der Pumpkammer in die gemeinsame Druckleitung abgibt und den Kraftstoff in der gemeinsamen Druckleitung komprimiert;
  • d) mindestens ein Überström-Magnetventil (9, 9A), das in einem Pfad (92) zum Verbinden der Pumpkammer mit einem Niederdruck-Kraftstoffpfad (77) ausgebildet ist und das im geöffneten Zustand die Pumpkammer mit dem Niederdruck-Kraftstoffpfad verbindet und im geschlossenen Zustand den Kraftstoff von der Pumpkammer in die gemeinsame Druckleitung abgibt;
  • e) mindestens eine Kurvenscheibe (83, 83A), die an einer durch den Motor angetriebenen Antriebswelle (84) gesichert ist und die mit mehreren Nocken zum Antreiben der Plunger so versehen ist, daß der Kraftstoff verdichtet wird, derart, daß die Anzahl der Nocken größer als die Anzahl der Kraftstoffeinspritzvorgänge der Einspritzdüse während jeder Umdrehung des Motors ist; und
  • f) eine Steuervorrichtung (12) zum Steuern des Öffnens und Schließens des Überström-Magnetventils,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) das Überström-Magnetventil (9, 9A) von der Steuervorrichtung (12) so gesteuert ist, daß es für den synchronen, mit dem Kraftstoffeinspritzvorgang der Einspritzdüse (2) synchronisierten Förderhub während des gesamten Förderhubes geschlossen ist, während es für den asynchronen, mit dem Kraftstoffeinspritzvorgang der Einspritzdüse (2) nicht synchronisierten Förderhub nur während eines Teiles des Förderhubes geschlossen ist und
  • b) zum Angleichen der Kraftstoffabgabemengen in Übereinstimmung mit der Last des Motors die Steuervorrichtung (12) die Schließzeiten des Überström-Magnetventils nur für den asynchronen Förderhub steuert.
3. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kurvenscheiben mit mehreren Nocken an den Außenumfängen an der Antriebswelle so angeordnet sind, daß sie zueinander entlang einer Drehrichtung verschoben sind, um eine im Vergleich zu der Anzahl der Kraftstoffeinspritzvorgänge der Einspritzdüse größere Anzahl von Nocken für das Verdichten des Kraftstoffs durch den Plunger zu bilden.
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