DE10020683A1 - Einspritzsystem mit doppelwandiger Kraftstoffleitung - Google Patents

Abstract

Es ist ein Einspritzsystem beschrieben, bei dem das Einspritzventil über ein Anschlussstück mit einer Leitung verbunden ist, die zwei getrennte Kanäle aufweist. In einem Kanal wird dem Einspritzventil Kraftstoff zur Einspritzung zugeführt. In dem anderen Kanal wird vom Einspritzventil ein Medium, insbesondere Kraftstoffleckage, abgeführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Einspritzsystem gemäß dem Oberbeg­ riff des Patentanspruchs 1.

Ein Dieseleinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Ein­ spritzsystem, weist typischerweise ein Einspritzventil auf, das über eine Kraftstoffleitung mit einem Kraftstoffspeicher verbunden ist. Der Kraftstoffspeicher wird von einer Pumpe mit Kraftstoff versorgt. Das Einspritzventil wird von einem Steuergerät nach vorgegebenen Programmen geöffnet, so dass der Kraftstoff aus dem Kraftstoffspeicher über das Einspritz­ ventil in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einge­ spritzt wird.

Bei modernen Dieseleinspritzsystemen ist der Druck, mit dem der Kraftstoff im Einspritzventil vorliegt, sehr hoch und er­ reicht Werte von bis zu 2000 bar. Da das Einspritzventil aus mehreren Teilen aufgebaut ist, tritt in den Bereichen, in de­ nen der hohe Kraftstoffdruck an Dichtspalten anliegt, eine Leckage von Kraftstoff auf. Der Kraftstoff entweicht über die Dichtspalten und entspannt sich auf einen niedrigeren Druck. Dabei erwärmt sich der Kraftstoff. Der erwärmte Kraftstoff wird über eine separate Leckageleitung zu einem Kraftstoffre­ servoir zurückgeführt, das beispielsweise durch den Kraft­ stofftank realisiert wird.

Für die Versorgung des Einspritzventils mit Kraftstoff ist eine Kraftstoffleitung und für die Rückführung des Leckageme­ diums eine separate Leckageleitung vorgesehen.

Weiterhin sind Einspritzventile bekannt, bei denen die Ein­ spritzung über einen Druck in einer Steuerkammer gesteuert wird. Zur Erniedrigung des Druckes in der Steuerkammer wird ein Servoventil geöffnet und über das Servoventil Medium aus der Steuerkammer abgeführt. Das abgeführte Medium wird über eine separate Leitung zu einem Aufnahmebereich zurückgeführt. Das Medium wird vom Aufnahmebereich wieder entnommen, auf ei­ nen höheren Druck gebracht und anschließend wieder der Steu­ erkammer zugeführt. Das Medium ist beispielsweise Kraftstoff oder auch eine hydraulische Flüssigkeit wie z. B. Öl. Auch bei diesen Einspritzventilen entsteht ein Leckagestrom, der im Einspritzventil entsteht und nicht eingespritzt wird, son­ dern über die Leitung zu dem Aufnahmebereich zurückgeführt wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Einspritzsystem mit einem einfacheren Aufbau bereitzustellen.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhaft ist es, für die Ver­ sorgung des Einspritzventils mit Kraftstoff und für die Rück­ führung des Leckagemediums eine einzige Leitung vorzusehen, in der zwei getrennte Kanäle eingebracht sind. Auf diese Wei­ se wird eine separate Leitung für die Führung des Leckageme­ diums eingespart.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Beispielsweise ist es von Vorteil, das Einspritzventil über einen einzigen Anschluss­ stutzen mit den zwei Kanälen der Leckageleitung zu verbinden. Dazu weist der Anschlussstutzen des Einspritzventils einen dritten und einen vierten Kanal auf, wobei der dritte Kanal zur Versorgung mit Kraftstoff und der vierte Kanal zur Abgabe von Leckagemedium vorgesehen ist. Die Anbindung der Leitung über einen einzigen Anschlussstutzen ermöglicht einen kleinen Bauraum und bietet zudem einen einfachen Anschluß.

Vorzugsweise weist die Leitung eine mittige Hochdruckleitung auf, die von einer hülsenförmigen Ummantelung umgeben ist. Zwischen der mittigen Hochdruckleitung und der Ummantelung ist der zweite Kanal für die Leckageführung angeordnet. Diese Anordnung bietet einen mechanischen Schutz gegen Beschädigung für die mittige Hochdruckleitung. Weiterhin ist bei einer Be­ schädigung der mittigen Hochdruckleitung gewährleistet, dass der aus der mittigen Hochdruckleitung entweichende Kraftstoff über den zweiten Kanal in den Aufnahmebereich geführt wird. Auf diese Weise wird ein Entweichen von Kraftstoff unter Hochdruck in den Motorraum vermieden.

Die Anordnung des dritten und des vierten Kanals im An­ schlussstutzen ist vorzugsweise in der Art ausgeführt, dass der dritte Kanal mittig im Anschlussstutzen angeordnet ist, und dass der vierte Kanal seitlich zum dritten Kanal im An­ schlussstutzen angeordnet ist. Auf diese Weise steht für die Hochdruckfestigkeit des dritten Kanals eine ausreichende Wandstärke zur Verfügung.

Vorzugsweise sind der dritte und vierte Kanal an eine gemein­ same Endfläche des Anschlussstutzens geführt. Dies ermöglicht einen kompakten und einfach aufgebauten Anschluß der Leitung, da die Leitung über eine Fläche mit dem ersten und dem zwei­ ten Kanal an den dritten und den vierten Kanal angeschlossen werden kann.

Der dritte Kanal endet vorzugsweise in einem Dichtsitz, dem ein Anschlussstück der Leitung zugeordnet ist. Durch das An­ schlussstück der Leitung ist der erste Kanal geführt. Diese Ausführungsform ermöglicht einen einfachen und kostengünsti­ gen Aufbau.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist eine Überwurfmut­ ter mit einem Halteabsatz vorgesehen, wobei der Halteabsatz an einen Kragen des Anschlussstückes angreift und das An­ schlussstück gegen den Dichtsitz presst. Dazu ist die Über­ wurfmutter über ein Gewinde mit dem Anschlussstück ver­ schraubt.

Eine vorteilhafte Verbindung zwischen dem zweiten und dem vierten Kanal wird in der Weise dargestellt, dass der Kragen oder der Halteabsatz eine Ausnehmung aufweist, über die der zweite und vierte Kanal miteinander verbunden sind. Diese Ausführungsform ermöglicht einen kompakt aufgebauten Anschluß der Leitung an das Einspritzventil.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Einspritzsystem,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Leitung und

Fig. 3 einen Anschluß der Leitung an das Einspritzventil.

Fig. 1 zeigt ein Einspritzventil 1, das einen Anschlussstut­ zen 2 aufweist. Der Anschlussstutzen 2 ist an eine Leitung 3 angeschlossen, die zu einem Aufnahmebereich 4 und zu einem Kraftstoffspeicher 5 geführt ist. Der Anschlussstutzen 2 weist einen dritten und vierten Kanal 14, 15 auf. Der dritte Kanal 14 ist als Kraftstoffleitung ausgeführt, die im Ein­ spritzventil 1 beispielsweise an einem Steuerraum und zu ei­ nem Einspritzraum geführt ist. Der Einspritzraum wird von ei­ ner Düsennadel, die auf einem Dichtsitz im geschlossenen Zu­ stand aufliegt, von Einspritzlöchern getrennt. Wird der Steu­ erraum über ein Servoventil beispielsweise mit dem vierten Kanal 15 verbunden, so sinkt der Druck im Steuerraum, und die Einspritznadel, die in Wirkverbindung mit dem Druck im Steu­ erraum steht, hebt vom Dichtsitz ab. Als Folge davon ist der dritte Kanal 14 direkt mit den Einspritzlöchern verbunden. Dann wird Kraftstoff über die Einspritzlöcher vom Einspritz­ ventil abgegeben.

Der vierte Kanal 15 ist als Leckagekanal ausgeführt, in dem Kraftstoff oder Druckmedium gesammelt wird, das vom Ein­ spritzventil 1 nicht eingespritzt wird und zu einem Aufnahme­ bereich 4 zurückgeführt werden soll. Als Leckage fällt bei­ spielsweise der vom Steuerraum abgegebene Kraftstoff an, der über das Servoventil geführt wird. Je nach Ausführungsform kann der Steuerraum auch mit einem separaten Druckmedium ver­ sorgt werden. Auch das separate Druckmedium muß zu einem Auf­ nahmebereich 4 zurückgeführt werden, um von dort aus wieder nach einer Druckerhöhung in den Steuerraum gepumpt zu werden.

Das Einspritzventil 1 ist aus mehreren Teilstücken aufgebaut, durch die der dritte Kanal 14 zu den Einspritzlöchern geführt ist. Die Teilstücke liegen an Dichtflächen aufeinander, die auch an den Kanal 14 angrenzen. Bei modernen Dieseleinspritz­ systemen werden Kraftstoffdrücke von bis zu 2000 bar er­ reicht. Da das Einspritzventil Dichtspalte aufweist, werden über diese Kraftstoff als Leckage abgeführt. Der Kraftstoff, der aus dem dritten Kanal 14 entweicht, wird im vierten Kanal 15 gesammelt und über den Anschlussstutzen 2 an die Leitung 3 weitergegeben.

Die Leitung 3 weist einen ersten und zweiten Kanal 11, 10 auf, wobei der erste Kanal 11 den dritten Kanal 14 mit einem Kraftstoffspeicher 5 und der zweite Kanal 10 den vierten Ka­ nal 15 mit einem Aufnahmebereich 4 verbindet.

Der Aufnahmebereich 4 ist über eine Rückleitung 6 mit einem Kraftstoffreservoir 7 verbunden. Das Kraftstoffreservoir 7 steht über eine Vorpumpe 8 und eine Hochdruckpumpe 9 mit dem Kraftstoffspeicher 5 in Verbindung.

Das Einspritzsystem nach Fig. 1 funktioniert wie folgt: Die Vorpumpe entnimmt Kraftstoff aus dem Kraftstoffreservoir 7 und führt den Kraftstoff der Hochdruckpumpe 9 zu. Die Hoch­ druckpumpe 9 verdichtet den zugeführten Kraftstoff auf einen vorgegebenen, hohen Druck und gibt den Kraftstoff an den Kraftstoffspeicher 5 weiter. Der Kraftstoffspeicher 5 ist beispielsweise als längliches, zylinderförmiges Rail ausge­ bildet. Von dem Kraftstoffspeicher 5 ist zu jedem Einspritz­ ventil 1 eine Leitung 3 geführt. Der unter hohem Druck ste­ hende Kraftstoff aus dem Kraftstoffspeicher 5 wird über den ersten Kanal 11 an den dritten Kanal 14 des Einspritzventils 1 geleitet. Der dritte Kanal 14 versorgt das Einspritzventil 1 für eine Einspritzung von Kraftstoff in einem Brennraum a­ ber auch für die Steuerung eines Drucks in einem Steuerraum, die die Düsennadel in ihren Schaltpositionen steuert.

Der Kraftstoff, der vom Einspritzventil 1 in Form eines Le­ ckagestromes abgegeben wird, wird dem vierten Kanal 15 gesam­ melt und über den zweiten Kanal 10 zum Aufnahmebereich 4 zu­ rückgeführt. Vom Aufnahmebereich 4 gelangt der Kraftstoff ü­ ber die Rückleitung 6 zum Kraftstoffreservoir 7. Aus dem Kraftstoffreservoir 7 kann der zurückgeführte Kraftstoff wie­ der für eine erneute Zuführung zum Einspritzventil 1 entnom­ men werden.

Fig. 2 zeigt den Querschnitt A-A durch die Leitung 3 der Fig. 1. Die Leitung 3 weist den ersten Kanal 11 auf, der von einer Leitungswand 13 begrenzt ist. Die Leitungswand 13 ist als Hochdruckleitung ausgebildet, die Spitzendrücke von bis zu 2000 bar standhält. Die Form der Leitungswand 13 ist die Form einer Zylinderhülse. Die Leitungswand 13 ist von einem ring­ förmigen, zweiten Kanal 10 umgeben, der nach innen durch die Leitungswand 13 und nach außen durch eine Ummantelung 12 be­ grenzt ist. Die Ummantelung 12 ist wie die Leitungswand 13 e­ benfalls hülsenförmig ausgebildet. Die Ummantelung 12 weist jedoch nur eine Wanddicke auf, die für niedrige Drücke ausge­ bildet ist.

Fig. 3 zeigt einen Anschluß der Leitung 3 an das Einspritz­ ventil 1. Die Leitung 3 weist an ihrem Ende ein Anschluss­ stück 19 auf, das in einen Dichtsitz 20 des Anschlussstutzens 2 eingelegt ist. Der Dichtsitz 20 ist am Ende des dritten Ka­ nals 14 am Anschlussstutzen 2 ausgebildet und weist eine sich nach außen hin erweiternde Kegelfläche auf. Das Anschlussstück 19 weist eine an den Dichtsitz 20 angepaßte und in Richtung auf den Dichtsitz 20 zulaufende Kegelform auf.

Das Anschlussstück 19 weist zudem rückseitig einen Kragen 21 auf, der beispielsweise in Form einer Platte ausgebildet ist. Der Kragen 21 mit dem Anschlussstück 19 ist mit der Leitungs­ wand 13 verbunden. Der erste Kanal 11 ist durch den Kragen 21 bis zur kreisförmigen Öffnung am vorderen Ende des Anschluss­ stückes 19 geführt und mündet in den dritten Kanal 14 des An­ schlussstückes 2. Der Durchmesser des Kragens 21 ist größer als der Durchmesser der Ummantelung 12. Die Ummantelung 12 ist bis zu einem vorgegebenen Abstand zum Kragen 21 geführt, so dass der zweite Kanal 10 oberhalb des Kragens 21 mindes­ tens als Teilringfläche in radialer Richtung geöffnet ist.

Es ist eine Überwurfmutter 18 vorgesehen, die eine erste Öff­ nung 23 aufweist, die in Form einer Zylinderöffnung vom obe­ ren Ende ausgehend in die Überwurfmutter 18 eingebracht ist. Die erste Öffnung 23 geht über eine Auflagefläche 22 in eine zweite Öffnung 24 über. Die zweite Öffnung 24 weist einen größeren Querschnitt als die erste Öffnung 23 auf. Die Aufla­ gefläche 22 ist als Ringfläche ausgebildet, die senkrecht zur Mittenachse 27 der Überwurfmutter 18 angeordnet ist. Im Be­ reich der zweiten Öffnung 24 ist der Kragen 21 mit dem An­ schlussstück 19 angeordnet, wobei die Auflagefläche 22 auf einer Oberseite des Kragens 21 aufliegt.

Ein unterer Teil der zweiten Öffnung 24 weist ein Innengewin­ de 25 auf, mit dem der Anschlussstutzen 2 verschraubt ist.

Die Endfläche 28 des Anschlussstutzens 2, aus der der dritte und der vierte Kanal 14, 15 herausgeführt sind, weist im ver­ schraubten Zustand der Leitung 3 mit dem Anschlussstutzen 2 einen definierten Abstand zum Kragen 21 auf, so dass zwischen dem Kragen 21 und der Endfläche des Anschlussstutzens 2 ein ringscheibenförmiger Raum ausgebildet ist. In den ringschei­ benförmigen Raum mündet der vierte Kanal 15. Der Kragen 21 o­ der die Überwurfmutter 18 weisen eine Bohrung 26 auf, die den ringförmigen Scheibenraum mit dem zweiten Kanal 10 verbinden.

Die Überwurfmutter 18 ist über einen zweiten O-Ring 17 im Be­ reich der ersten Öffnung 23 gegen die Ummantelung 12 abge­ dichtet. Weiterhin ist ein erster O-Ring 16 im Bereich der zweiten Öffnung 24 vorgesehen, der zwischen dem Anschluss­ stutzen und der Überwurfmutter 18 eingebracht ist und den An­ schlussbereich auf der unteren Seite abdichtet. Der zweite O- Ring 17 dichtet den Anschlussbereich im oberen Bereich ab. Der zweite O-Ring 17 dichtet an der oberen Seite die erste Öffnung 23 ab. Somit ist die erste Öffnung 23 über die Boh­ rung 26 mit dem vierten Kanal 15 verbunden. Die zweite Öff­ nung 24, in die der vierte Kanal 15 mündet, ist nach unten hin durch den ersten O-Ring 16 abgedichtet.

Der Anschluß zwischen der Leitung 3 und dem Aufnahmebereich 4 und dem Kraftstoffspeicher 5 kann in der gleichen Weise wie der Anschluß der Leitung 3 an das Einspritzventil 1 ausgebil­ det sein, wobei ein Anschlussstutzen vorgesehen ist, der ei­ nen Kanal zur Verbindung des Aufnahmebereichs 4 mit dem zwei­ ten Kanal 10 und einen Hochdruckkanal zur Verbindung des Kraftstoffspeichers 5 mit dem ersten Kanal 11 aufweist.

Der zweite Kanal 10 der Leitung 3 kann zum Abtransport ver­ schiedener Leckageströme und Medien dienen. Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Die grundlegende Idee der Erfindung besteht darin, eine ein­ zige Leitung zum Einspritzventil vorzusehen, mit dem zum ei­ nen Kraftstoff zur Einspritzung dem Einspritzventil zugeführt wird und zum anderen in einem getrennten Kanal Medium jegli­ cher Art vom Einspritzventil weggeführt wird. Die erfindungs­ gemäße Leitung ermöglicht eine kompakte Bauweise, die zudem auf einfache Weise mit einem einzigen Verbindungsstück mit dem Einspritzventil verbindbar ist.

Claims (8)

1. Einspritzsystem mit einem Einspritzventil, das mit einer Leitung verbunden ist,
wobei die Leitung einen ersten und einen zweiten Kanal aufweist,
wobei der erste Kanal zur Versorgung des Ein­ spritzventils mit Kraftstoff vorgesehen ist,
wobei das Einspritzventil einen Kanal aufweist, über den Medium zu einem Aufnahmebereich geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kanal (10) mit dem Kanal (15) und mit dem Aufnahmebereich (14) verbunden ist.

2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass das Einspritzventil (1) einen Anschlussstutzen (2) aufweist,
dass der Anschlussstutzen (2) einen dritten und einen vierten Kanal (14, 15) aufweist,
dass der dritte Kanal (14) an den ersten Kanal (11) und
dass der vierte Kanal (15) an den zweiten Kanal (10) an­ geschlossen ist.

3. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet,
dass die Leitung (3) den ersten Kanal (11) als mittige Hochdruckleitung aufweist,
dass der zweite Kanal (10) zwischen der Hochdruckleitung und einer hülsenförmigen Ummantelung (12) angeordnet ist.

4. Einspritzsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass der dritte Kanal (14) mittig im Anschlussstutzen (2) angeordnet ist und als Kraftstoffleitung ausgeführt ist,
dass der vierte Kanal (15) seitlich zum dritten Kanal (14) angeordnet ist und als Leckageleitung ausgebildet ist.

5. Einspritzsystem nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der dritte und der vierte Kanal (14, 15) an eine Endfläche (28) des Anschlussstutzen (2) geführt sind.

6. Einspritzsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, da­ durch gekennzeichnet,
dass der dritte Kanal (14) in ei­ nem Dichtsitz (20) endet,
dass die Leitung (12) ein Anschlussstück (19) aufweist, wobei der erste Kanal (11) durch das Anschlussstück (19) geführt ist, und
dass das Anschlussstück (19) am Dichtsitz (20) anliegt.

7. Einspritzsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
dass das Anschlussstück (19) einen Kragen (21) aufweist,
dass der Anschlussstutzen (2) ein Gewinde (25) aufweist,
dass eine Überwurfmutter (18) mit einem Halteabsatz (22) und mit einem Gewinde (25) vorgesehen ist,
dass die Überwurfmutter (18) mit dem Anschlussstutzen (2) verschraubt ist und
dass der Halteabsatz (22) am Kragen (21) angreift und das Anschlussstück (19) in den Dichtsitz (20) presst.

8. Einspritzsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (21) oder der Halteabsatz (22) eine Aus­ nehmung (26) aufweisen, über die der vierte Kanal (15) mit dem zweiten Kanal (10) verbunden ist.