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Die Erfindung betrifft eine Speichereinspritzeinrichtung mit zumindest einem direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mündenden Einspritzinjektor pro Zylinder, welcher über eine Einspritzleitung mit einer HochdruckKraftstoffverteilerleiste verbunden ist, wobei in jeder Einspritzleitung ein von einem Steuergerät mit Steuersignalen beaufschlagbares Schaltventil angeordnet ist.
Bei herkömmlichen Speichereinspritzsystemen (Common-Rail-Systemen) wird durch Steuerung des Hubes der Ventilnadel des Einspritzinjektors eine Einspritzung des Kraftstoffes in den Brennraum erzeugt. Die Einspritzmenge hängt dabei von der Öffnungsdauer der Ventilnadel und dem durch das Speichereinspritzsystem bereit gestellten Speicherdruck ab. Zur Erzielung eines optimalen Verbrennungsablaufes bei guter Gemischaufbereitung erfolgt die Haupteinspritzung bei hohen Einspritzdrücken von etwa 1600 bar.
Nachteiligerweise erhöht sich bei diesen Systemen gleichzeitig mit der Menge der Haupteinspritzung allerdings auch die Voreinspritzmenge, was sich nachteilig auf die Geräuschentwicklung und die Abgaszusammensetzung auswirkt. Mit den systembedingt hohen Speicherdrücken sind kleine Voreinspritzmengen im Bereich von einem Kubikmillimeter und weniger nur schwer realisierbar, da bei den notwendigen, extrem kurzen Öffnungszeiten die technischen Grenzen mechanischer Systeme erreicht werden.
Ein Ansatz zur Lösung dieses Problems ist beispielsweise in der AT 002 961 U2 geoffenbart. Zur Realisierung eines zweiten, niedrigeren Druckniveaus für die Voreinspritzung ist hier in jeder Einspritzleitung ein von einem Steuergerät mit Steuersignalen beaufschlagbares Schaltventil und zwischen dem Schaltventil und dem Einspritzinjektor ein Druckhalteventil angeordnet. Bei geschlossenem Schaltventil liegt somit am Einspritzinjektor ein Restdruck an, welcher in etwa 300 bar beträgt. Mit dem vorhandenen Restdruck erfolgt zunächst die Voreinspritzung, wobei anschliessend das Schaltventil in der Einspritzeinleitung geöffnet und der Druck des Common-Rail-Systems (bis 1600 bar) wirksam wird. Die Haupteinspritzung erfolgt danach mit Rail-Druck.
In einer anderen Betriebsart, bei welcher keine Voreinspritzung erfolgt, kann das Schaltventil in der Einspritzleitung so geschaltet werden, dass der Druckanstieg im Einspritzinjektor zeitlich in die erste Phase der Einspritzung fällt, das heisst, es ist eine Formung des Ein-
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spritzratenverlaufes (rate-shaping) moghch. In dieser Betriebsart ist es mogxcn, für die Dauer des Zündverzuges ab Beginn der Einspritzung möglichst wenige Kraftstoff in den Brennraum einzubringen, wodurch die NOx-Werte und das Verbrennungsgeräusch minimiert werden.
Nachteilig bei diesem bekannten System ist lediglich, dass der am Injektor anliegende Restdruck rasch abfällt und so nur wenig Gestaltungsmöglichkeit für die Formung des Einspritzratenverlaufes bzw. der Einspritzrate bei der Voreinspritzung zur Verfügung steht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die aufgezeigten Nachteile zu vermeiden und ausgehend von einer Speichereinspritzeinrichtung der eingangs genannten Art, eine Lösung zur Stabilisierung des zweiten Druckniveaus vorzuschlagen.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass zumindest ein von der Hoch- druck-Kraftstoffverteilerleiste mit Druck beaufschlagbarer Niederdruckbehälter vorgesehen ist, welcher über ein Druckhalteventil einen am Einspritzinjektor anliegenden Restdruck hält. Erfindungsgemäss steht somit ein zweites, unabhängiges Druckniveau zur Verfügung, welches vor Beaufschlagung des Einspritzsystems mit dem Hochdruck aus der Hochdruck-Kraftstoffverteilerleiste für einen im Wesentlichen konstanten Druck am Einspritzinjektor sorgt.
In einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung steht der Niederdruckbehälter über eine zwischen dem Schaltventil und dem Einspritzinjektor in die Einspritzleitung mündende Zweigleitung in Druckverbindung. Über das Druckhalteventil am Niederdruckbehälter kann der Druck zur Optimierung der Voreinspritzung bzw. des Einspritzratenveriaufes geregelt werden.
In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn zwischen dem Druckhalteventil und dem Niederdruckbehälter eine Drossel angeordnet ist. Durch diese Massnahme wird erreicht, dass beim Öffnen des Schaltventils und Beaufschlagung des Einspritzsystems mit dem Druck der Hochdruck-Kraftstoffverteilerleiste die Kraftstoffveriuste durch das Druckhalteventil gering gehalten werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante ist der Niederdruckbehälter in Form einer Niederdruck-Kraftstoffverteilerleiste ausgeführt, mit welcher alle Einspritzinjektoren der Brennkraftmaschine in Druckverbindung stehen. In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn in der Zweigleitung zwischen der NiederdruckKraftstoffverteilerleiste und der Einspritzleitung eine Drossel angeordnet ist.
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Durch diese Massnahme wird vermieden, dass während der Hochdruckphase zu grosse Mengen an Kraftstoff in die Niederdruck-Kraftstoffverteilerleiste eingeleitet werden.
Falls in der zuletzt beschriebenen Ausführungsvariante, beispielsweise für die Voreinspritzung, zu geringe Kraftstoffmengen mit niedrigem Druckniveau zur Verfügung stehen, kann zwischen dem Schaltventil und dem Einspritzinjektor ein zusätzlicher Niederdruckbehälter angeordnet sein.
In einer weiteren erfindungsgemässen Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der Niederdruckbehälter direkt über das Schaltventil mit der Hochdruck-Kraftstoffverteilerleiste verbindbar und so mit Druck beaufschlagbar ist.
Allen erfindungsgemässen Ausführungsvarianten ist gemeinsam, dass für ein zweites, konstantes Druckniveau ein Niederdruckbehälter vorgesehen ist, weicher in Form einer Niederdruck-Kraftstoffverteilerleiste ausgeführt sein kann. Der Niederdruckbehälter benötigt keine zusätzliche Förderpumpe und wird über die Hochdruck-Kraftstoffverteilerleiste mit Druck beaufschlagt, wobei der Druck über ein Druckhalteventil einstellbar ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen in schematischer Darstellung Fig. 1 eine Speichereinspritzeinrichtung gemäss Stand der Technik, Fig. 2 eine erfindungsgemässe Speichereinspritzeinrichtung, sowie die Fig. 3 bis 5 Ausführungsvarianten der erfindungsgemässen Einspritzeinrichtung.
Die Speichereinspritzeinrichtung gemäss Fig. 1 weist eine Hochdruck-Kraftstoffverteilerleiste HPCR (Common-Rail-System) auf, welches über eine Einspritzleitung 1 mit einem in den Brennraum 2 einer nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine mündenden Einspritzinjektor 3 verbunden ist. Der Einspritzinjektor 3 verfügt über ein Steuergerät Si.
In der Einspritzleitung 1 ist ein von einem Steuergerät S2 mit Steuersignalen beaufschlagbares Schaltventil 4 angeordnet (2 Wege/2 Stellungen, bzw. 2/2Ventil), wobei sich zwischen diesem Schaltventil 4 und dem Einspritzinjektor 3 ein Druckhalteventil 5 befindet, welchem eine Drossel 6 vorgeschaltet ist. Mit einer derartigen Einspritzeinrichtung gemäss Stand der Technik lässt sich in der Einspritzleitung 1 zwischen Schaltventil 4 und Einspritzinjektor 3 ein Restdruck von z. B. 300 bar aufrecht erhalten, welcher sich für die Voreinspritzung oder die
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Formung des Einspritzratenverlaufes (rate-shaping) nützen lässt.
Wie eingangs erwähnt, kommt es allerdings bei diesem System zu einem raschen Druckabfall des Restdruckes, wodurch die Gestaltungsmöglichkeiten bei der Voreinspritzung und bei der Formung des Einspritzratenverlaufes eingeschränkt werden.
Diese Nachteile werden durch die erfindungsgemässe Speichereinspritzeinrichtung gemäss Fig. 2 beseitigt, welches zumindest einen von der Hochdruck-Kraftstoffverteilerleiste HPCR mit Druck beaufschlagbaren Niederdruckbehälter 8 aufweist, welcher über ein Druckhalteventil 5 einen am Einspritzinjektor 3 anliegenden Restdruck hält. Aufgrund der im Niederdruckbehälter vorliegenden Kraftstoffmenge kann der Restdruck, beispielsweise 300 bar, im Wesentlichen konstant gehalten werden.
Bei allen übrigen Ausführungsvarianten werden einander entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. So kann beispielsweise in der Ausführungsvariante gemäss Fig. 3 der Niederdruckbehälter 8 in Form einer Niederdruck-Kraftstoffverteilerleiste LPCR ausgeführt sein, wobei in der Zweigleitung 7 zwischen der Einspritzleitung 1 und der Niederdruck-Kraftstoffverteilerleiste LPCR eine Drossel 6'angeordnet ist.
Falls durch die Drossel 6'bei der Voreinspritzung zu geringe Kraftstoffmengen zur Verfügung stehen, kann in einer weiteren Ausführungsvariante gemäss Fig. 4 ein zusätzlicher Niederdruckbehälter 9 zwischen dem Schaltventil 4 und dem Einspritzinjektor 3 angeordnet sein. Wie in Fig. 4 dargestellt, kann die zur Nie- derdruck-Kraftstoffverteilerleiste LPCR führende Zweigleitung 7 in den zusätzlichen Niederdruckbehälter 9 münden.
Schliesslich ist in einer weiteren Ausführungsvariante gemäss Fig. 5 der Niederdruckbehälter 8 direkt über das Schaltventil 4 mit dem Hochdruck der Hoch- druck-Kraftstoffverteilerleiste beaufschlagbar, wobei das Ventil 4 als 3/2-Ventil oder (wie strichliert dargestellt) auch als 3/3-Ventil ausgeführt sein kann. Bei der Ausbildung des Schaltventils 4 als 3/3-Ventil kann in einer Ventilstellung die Hochdruck-Kraftstoffverteilerleiste HPCR direkt mit der Niederdruck-Kraftstoffverteilerleiste LPCR verbunden werden, wodurch bereits bei Betriebsbeginn der Brennkraftmaschine in konstantes Niederdruckniveau erzielt werden kann.