DE10114219A1 - Kraftstoffinjektor mit vorgeordnetem Speichervolumen - Google Patents

Kraftstoffinjektor mit vorgeordnetem Speichervolumen

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DE10114219A1
DE10114219A1 DE2001114219 DE10114219A DE10114219A1 DE 10114219 A1 DE10114219 A1 DE 10114219A1 DE 2001114219 DE2001114219 DE 2001114219 DE 10114219 A DE10114219 A DE 10114219A DE 10114219 A1 DE10114219 A1 DE 10114219A1
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high pressure
injection system
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Thomas Krinn
Juergen Hanneke
Stefan Stegmeyer
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M2200/40Fuel-injection apparatus with fuel accumulators, e.g. a fuel injector having an integrated fuel accumulator

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzsystem zur Versorgung der Brennräume einer Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstoff, welches eine Hochdruckpumpe (2) umfaßt. Über die Hochdruckpumpe (2) wird eine Anzahl von Kraftstoffinjektoren (8.1 bis 8.4) mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt. Den einzelnen Kraftstoffinjektoren (8.1 bis 8.4) ist jeweils ein Speichervolumen (13) zugeordnet, welches über eine Hochdruckzuleitung (5) von der Hochdruckpumpe (2) direkt beaufschlagt ist.

Description

Technisches Gebiet
Bei Kraftstoffeinspritzsystemen zum Einspritzen von unter hohem Druck stehenden Kraft­ stoff, kommen Kraftstoffinjektoren zum Einsatz, die über ein Verteilerrohr (Rail) von ei­ nem Hochdrucksammelraum mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff beaufschlagt werden. Durch die im Kraftstoffeinspritzsystem auftretenden hohen Drücke von < 1350 bar, liegt das Spitzendruckniveau in Kraftstoffeinspritzsystemen auf einem sehr hohen Ni­ veau, was dessen Dauerfestigkeit mit zunehmender Lebensdauer beeinträchtigt.
Stand der Technik
DE 196 19 523 bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzventil, bei dem ein in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragender Ventilkörper mittels einer Spannmutter axial gegen einen Ventilhaltekörper vorgespannt ist. Der Ventilkörper weist eine von der dem Ventilhaltekörper zugewandten Stirnfläche ausgehende Sackbohrung auf, die als Füh­ rungsbohrung ausgebildet ist, in der ein kolbenförmiges Ventilglied axial verschiebbar geführt ist. Dabei weist die Führungsbohrung einen radial erweiterten Druckraum auf, der durch einen zwischen der Wand der Führungsbohrung und dem Ventilgliedschaft gebilde­ tem Ringspalt mit einer konischen Ventilsitzfläche verbunden ist, die am nach Innen ra­ genden geschlossenen Ende der Führungsbohrung gebildet ist. An diese Ventilsitzfläche schließen sich stromabwärts Einspritzöffnungen an, die in den Brennraum der zu versor­ genden Brennkraftmaschine münden. Dabei wird das axial verschiebbare Ventilglied mit­ tels einer Rückstellfeder oder Vorspannung mit einer am brennraumseitigen Ende des Ventilgliedes vorgesehenen Ventildichtfläche in Anlage am Ventilsitz gehalten. Die Kraft­ stoffzuführung zum Einspritzventil erfolgt über einen in den Druckraum mündenden Zu­ laufkanal, der den Ventilhaltekörper durchdringt und weiter über eine Einspritzleitung ständig mit einem für sämtliche Einspritzventile der zu versorgenden Brennkraftmaschine gemeinsamen Hochdruckspeicherraum verbunden ist. Das kolbenförmige Ventilglied weist im Bereich des Druckraumes eine Ringschulter auf, an der der im Druckraum ständig an­ stehende Kraftstoffhochdruck in Öffnungsrichtung des Ventilgliedes anliegt. Das Ventil­ glied wird dabei über eine anliegende Druck- bzw. Kolbenstange hydraulisch in seine Schließlage geführt und blockiert, wozu die dem Ventilsitz abgewandte Stirnfläche der Druckstange einen hydraulischen Schließdruckraum begrenzt. Bei dem aus DE 196 19 523 bekannten Kraftstoffeinspritzventil ist jedoch der Umstand von Nachteil, daß sich infolge des ständig am Einspritzventil anliegenden Kraftstoffhochdruckes die das Ventilglied füh­ rende Führungsbohrung radial aufweitet. Neben einer verringerten Hochdruckfestigkeit des Ventilkörpers hat dies auch eine verstärkte Leckage zwischen dem Druckraum und einem niederdruckseitig vorgesehenen Federraum zur Folge, was den Wirkungsgrad des gesamten Kraftstoffeinspritzsystems beeinträchtigt.
DE 298 14 934 U1 bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen. Ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen ist mittels einer Spannmutter axial gegen einen Ventilhaltekörper verspannt, in dem ein kolbenförmiges Ventilglied in einer Führungsbohrung axial verschiebbar geführt ist. Die Führungsbohrung weist einen radial erweiterten Druckraum auf, der durch eine zwischen der Wandung der Führungsbohrung und dem Ventilglied gebildeten Ringspalt mittels einer konisch einwärts gerichteten Ven­ tilsitzfläche verbunden ist. An diese schließen sich stromabwärts Einspritzöffnungen an, an welche das Ventilglied unter Vorspannung mit einer Ventildichtfläche in Anlage bringbar ist. Ferner ist ein in den Druckraum mündender Kraftstoffzulaufkanal vorgesehen, der über eine Einspritzleitung ständig mit einem für sämtliche Einspritzventile der zu versorgenden Verbrennungskraftmaschinen gemeinsamen Hochdruckspeicherraum (Common Rail) ver­ bunden ist. Ein den Ventilkörper hintergreifende Anlagefläche der Spannmutter und eine mit dieser zusammenwirkenden Gegenanschlagfläche ist am Ventilkörper derart konisch ausgebildet, daß neben der axialen Vorspannung eine radiale Spannungskomponente auf den Ventilkörper übertragen wird.
Vorteile und Darstellung der Erfindung
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung liegen vor allem darin, daß durch das Vor­ schalten eines Volumenspeichers direkt vor dem Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff der auftretende Systemdruck (Kammerdruck) entscheidend reduziert werden kann. Mit Hilfe der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung läßt sich das Verteilerrohr ersetzen, was bisher verwendet wurde. Zu diesem Zweck wird die sich von der Hochdruckpumpe aus erstreckende Hochdruckzuleitung mit dem jeweils vor dem Kraftstoffinjektor angeord­ nete Speichervolumen direkt verbunden, d. h. an den dort angeordneten Speichervolumenbehälter angeschlossen. Zwischen der Hochdruckpumpe und dem einzelnen, den Kraft­ stoffinjektoren vorgeschalteten Speichervolumina befindet sich lediglich ein Steuerblock, der die Druckbeaufschlagung der Speichervolumina der einzelnen Kraftstoffinjektoren steuert.
Die einzelnen, den Kraftstoffinjektoren vorgeschalteten Speichervolumina sind Hoch­ druckbehälter, die bevorzugt ein Speichervolumen zwischen 1 und 10 cm3 aufzunehmen vermögen. Dies den einzelnen Kraftstoffinjektoren jeweils vorgeschaltete Speichervolu­ men ist ausreichend bemessen, um die hohen Druckspitzen im Kraftstoffinjektor durch den Aufbau von Druckschwingungen zu reduzieren. Andererseits sind Hochdruckbehälter, die lediglich ein Kraftstoffvolumen zwischen 1 und 10 cm3, bevorzugt zwischen 3 und 5 cm3 aufnehmen, äußerst günstig wegen des geringen Platzbedarfes, welche diese beanspruchen, so daß sie sich bauraumsparend im Zylinderkopfbereich von Verbrennungskraftmaschinen unterbringen lassen.
Durch das Dämpfungsvermögen des Speichervolumens am Kraftstoffinjektor können Spit­ zendrücke bedeutend herabgesetzt werden, so daß sich die Dauerfestigkeit des Kraft­ stoffinjektors erheblich erhöhen läßt. Neben dem vorteilhaften Einfluß auf die Dauerfestig­ keit des Kraftstoffinjektorkörpers, hat die drastische Herabsetzung des Speicherdruckni­ veaus erhebliche Vorteile hinsichtlich des Düsensitzverschleisses. Die Genauigkeit der Fertigung des Düsensitzes im Injektorgehäuse eines Kraftstoffinjektors hat erheblichen Einfluß auf die Zumeßgenauigkeit des Kraftstoffvolumens in den Brennraum während der einzelnen Phasen der Verbrennung. Je nach Anwendung des erfindungsgemäß vorgeschla­ genen Kraftstoffeinspritzsystems kann die Anforderung an eine Formung des Einspritz­ verlaufes bestehen, wobei die Formung des Einspritzverlaufes in Voreinspritzphase, eine dieser nachgeordnete Haupteinspritzphase und eine sich an diese anschließende Nachein­ spritzphase unterteilt sein kann, um z. B. eine dem Zündverzug Rechnung tragende Ein­ spritzabfolge zu gewährleisten. Die Genauigkeit des Zumeßzeitpunktes und das zuzumes­ sende Kraftstoffvolumen ist im hohen Maße abhängig von der Dichtheit des Düsensitzes, d. h. und damit vom Düsensitzverschleiß.
Neben der Reduktion der Komponentenanzahl durch den Fortfall des Verteilerrohres, kann mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung der Zuordnung separater Speichervolu­ men direkt zu den einzelnen Kraftstoffinjektoren ein wesentlich flexiblerer Anbau des Kraftstoffeinspritzsystems an der jeweiligen Verbrennungskraftmaschine, sei es zum An­ trieb von Personenkraftwagen, Nutzfahrzeugen oder Schienenfahrzeugen führen.
Zeichnung
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1 ein Kraftstoffeinspritzsystem mit Speichervolumina, die direkt den ein­ zelnen Kraftstoffinjektoren zugeordnet sind unter Verzicht auf Verteiler­ rohre,
Fig. 2 eine Wiedergabe der Druckmeßstellen vor einem Kraftstoffinjektor,
Fig. 3 den Druckverlauf an einem bisherigen Kraftstoffeinspritzsystem mit einer ersten Leitungslänge,
Fig. 4 den Druckverlauf an einem Kraftstoffinjektor mit vorgeordnetem Spei­ chervolumen bei einer ersten Leitungslänge und
Fig. 5 den Druckverlauf an einem Kraftstoffinjektor mit vorgeordnetem Spei­ chervolumen bei einer zweiten Leitungslänge.
Ausführungsvarianten
Die Darstellung gemäß Fig. 1 zeigt einen Kraftstoffinjektor mit Speichervolumina direkt vor dem Injektor unter Verzicht auf Verteilerrohre.
Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Kraftstoffeinspritzsystem zum Einspritzen von unter hohem Druck stehenden Kraftstoff in die Brennräume von Verbrennungskraftmaschinen umfaßt eine Hochdruckpumpe 2, die hier lediglich schematisch angedeutet ist. An der Hochdruckpumpe 2 ist über einen Leitungsanschluß 4 eine Hochdruckzuleitung 5 ange­ schraubt, die die Hochdruckpumpe 2 mit einem Steuerblock 3 verbindet. Vom Steuerblock 3 erstrecken sich, je nach Anzahl der zu versorgenden Brennräume der Verbrennungs­ kraftmaschine, eine entsprechende Anzahl von Zuleitungsabschnitten 6.1, 6.2, 6.3 und 6.4. Die Zuleitungsabschnitte 6.1, 6.2, 6.3 und 6.4 sind über Leitungsanschlüsse 4 mit dem hochdruckfesten Steuerblock 3 verbunden.
Die Zuleitungsabschnitte 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 können in verschiedenen Rohrlängen 7 ausge­ bildet sein und erstrecken sich vom Leitungsanschluß 4 am Steuerblock 3 zu den jeweili­ gen Kraftstoffinjektoren 8.1, 8.2, 8.3 und 8.4. In der Anordnung gemäß Fig. 1 sind am Steuerblock 3 vier Zuleitungsabschnitte 6.1, 6.2, 6.3 und 6.4 aufgenommen, über welche die Brennräume einer Vierzylinder-Verbrennungskraftmaschine versorgt werden können. Daneben ist es selbstverständlich auch möglich, am Steuerblock 3, der der Hochdruck­ pumpe 2 nachgeschaltet ist, eine andere Anzahl von Zuleitungsabschnitten 6.1, 6.2, 6.3 und 6.4 anzuschließen, beispielsweise um eine Sechs- oder eine Achtzylinderverbrennungs­ kraftmaschien oder auch einen Dreizylindermotor mit Kraftstoff zu versorgen.
Die den Kraftstoffinjektoren 8.1, 8.2, 8.3 und 8.4 jeweils zugeordneten Speichervolumina 13 sind unmittelbar am Injektorkörper 11 des jeweiligen Kraftstoffinjektors 8.1, 8.2, 8.3 und 8.4 befestigt. Die Speichervolumina bieten Raum zur Aufnahme eines Kraftstoffvolu­ mens von 1 bis 10 cm3, bevorzugt zwischen 3 und 5 cm3. Durch das Vorschalten des Spei­ chervolumens 13 direkt vor den jeweiligen Kraftstoffinjektor 8.1, 8.2, 8.3 und 8.4 kann der beim Betrieb des Kraftstoffinjektors 8.1, 8.2, 8.3 und 8.4 entstehender Spitzendruck (Kammerdruck) der durch die Dynamik des Injektorbetriebes entsteht, erheblich reduziert werden. Daneben bietet die erfindungsgemäße Konfiguration eines Kraftstoffeinspritzsy­ stems den Vorteil, auf ein Verteilerrohr (Rail) zu verzichten, da die Hochdruckversor­ gungsleitung 5 unter Zwischenschaltung eines Steuerblockes 3 direkt in die Zuleitungsab­ schnitte 6.1, 6.2, 6.3 und 6.4 übergeht. Dadurch kann die Druckbelastung, unter welcher die Kraftstoffinjektoren 8.1, 8.2, 8.3 und 8.4 betrieben werden, erheblich reduziert werden. Die Druckbelastung entsteht durch sich einstellende Druckschwingungen im Leitungssy­ stem zwischen Hochdrucksammelraum (Common Rail) und den Injektorkörper 11 auf­ grund der zwischengeschalteten Leitungslänge. Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann diese Leitungslänge nahezu auf 0 reduziert werden, wenn das Speichervolumen 13 dem Injektorkörper 11 der Kraftstoffinjektoren 8.1, 8.2, 8.3 und 8.4 direkt vorgeschaltet wird. Durch die Reduktion von Druckschwingungen mittels des erfindungsgemäß den Kraftstof­ finjektoren 8.1, 8.2, 8.3 und 8.4 zugeordneten Speichervolumens 13 kann die mechanische Beanspruchung des Materials, aus welchem die Kraftstoffinjektoren 8.1, 8.2, 8.3 und 8.4 gefertigt sind, erheblich herabgesetzt werden. Ein vorteilhafter, sich einstellender Nebenef­ fekt ist der Umstand, daß mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung der Düsen­ sitzverschleiß aufgrund erheblich herabgesetzter, im Injektorkörper auf Düsennadel und Druckstange einwirkender Drücke, herabgesetzt werden kann.
Die Kraftstoffinjektoren 8.1, 8.2, 8.3 und 8.4 gemäß der Darstellung in Fig. 1 umfassen jeweils einen Injektorkörper 11, an dem ein hier schematisch wiedergegebener Kraft­ stoffablauf 12 vorgesehen ist. Unterhalb des Injektorkörpers 11 der Kraftstoffinjektoren 8.1, 8.2, 8.3 und 8.4 erstreckt sich ein Düsenkörper 10 der von einer in Fig. 1 nicht darge­ stellten Düsennadel durchzogen ist. An den Düsenkörper 10, mit der Kraftstoffinjektoren 8.1, 8.2, 8.3 und 8.4 schließt sich eine Einspritzdüse 9 an, die gemäß der Darstellung in Fig. 1 lediglich prinzipienhaft wiedergegeben ist. Bei der Einspritzdüse kann es sich so­ wohl um eine Sitzlochdüse als auch um eine Sacklochdüse handeln.
Der Darstellung gemäß Fig. 1 ist eine Wiedergabe von Druckmeßstellen an einem Kraft­ stoffinjektor zu entnehmen.
Aus dem Kraftstoffeinspritzsystem gemäß der Darstellung in Fig. 1 ist gemäß Fig. 2 einer der Kraftstoffinjektoren, nämlich der Kraftstoffinjektor 8.1 beispielhaft herausgegrif­ fen. Zur Ermittlung der verschiedenen, im Injektorkörper des Kraftstoffinjektors 8.1 und im Zuleitungsabschnitt 6.1 herrschenden Drucks sind am Kraftstoffinjektor 8.1 verschiede­ ne Meßstellen vorgesehen. Der im Zuleitungsabschnitt 6.1 herrschende Druck wird an ei­ ner Meßstelle 20 ermittelt, während der im Injektorinneren herrschende Kammerdruck an einer weiteren Meßstelle 21 ermittelt wird. Ferner ist im düsennäheren Bereich des Kraft­ stoffinjektors 8.1 gemäß der Darstellung in Fig. 2 eine Meßstelle 22 für den Hochdruck­ kanal vorgesehen.
Der Kraftstoffinjektor 8.1 umfaßt im wesentlichen einen Aktor 23, mit welchem eine Öff­ nungs- bzw. Schließbewegung einer Düsennadel 26 ausgelöst werden kann. Der Aktor 23 kann sowohl als Piezoaktor als auch als Magnetventil oder als mechanisch hydraulische Stelleinheit ausgebildet sein. Unterhalb des seitlich am Injektorkörper des Kraftstoffinjek­ tors 8.1 aufgenommenen Hochdruckanschlusses 30, erstreckt sich eine Druckstange 24, welche die Stellbewegungen die durch die Betätigung des Aktors 23 initiiert werden, an die Düsennadel 26 überträgt. Zwischen Druckstange 24 und Düsennadel 26 ist in das Innere einer sich durch den Injektorkörper 28 erstreckenden Bohrung ein Federelement 25 aufge­ nommen. Die Düsennadel 26 wird im Bereich des Düsenkörpers 29 von einem Düsenraum 27 umschlossen, in welchem das unter hohem Druck stehende Kraftstoffvolumen zur Ein­ spritzung am Einspritzkegel 31 in einen hier nicht dargestellten Brennraum einer Verbren­ nungskraftmaschine ansteht.
In der Darstellung gemäß Fig. 2 ist das Speichervolumen 13 im Zuleitungsabschnitt 6.1 unmittelbar vor dem Hochdruckanschluß 30 am Injektorkörper 28 integriert. Entscheidend für die Reduzierung von Druckspitzen im Injektorgehäuse 28 des Kraftstoffinjektors 8.1 ist der Umstand, daß das Speichervolumen 13 dem Injektorkörper 28 unmittelbar vorgeschal­ tet ist, so daß sich das Speichervolumen 13 als Dämpfungselement für sich an dynamischen Injektorbetrieb einstellenden Druckschwingungen dienen kann. Dabei ist die sich von der Hochdruckpumpe 2 bzw. vom Steuerblock 3 zum Speichervolumen 13 erstreckende Länge 7 (vergleiche Darstellung gemäß Fig. 1) des Hochdruckzuleitungsabschnittes 6.1 von untergeordneter Bedeutung, da die Anordnung des Speichervolumens 13 unmittelbar am Injektorkörper 28 des Kraftstoffinjektors 8.1 sich einstellende Druckschwingungen ohne Drucküberhöhung abfedert.
Der Darstellung gemäß Fig. 3 ist der Druckverlauf in bisherigen Kraftstoffeinspritzsyste­ men mit Kraftstoffinjektoren ohne vorgeordnetem Speichervolumen zu entnehmen.
Mit Bezugszeichen 40 ist der sich einstellende Druckverlauf, aufgetragen über der Ansteu­ erzeit 41 der jeweiligen Kraftstoffinjektoren 8.1, 8.2, 8.3 und 8.4, wiedergegeben. Entspre­ chend des Druckverlaufes 42 in einer im Gehäuseinneren des Injektorkörpers 28 ausgebil­ deten Kammer nimmt der Druck im Inneren des Injektorkörpers 28 über der Ansteuerzeit 41 Höchstwerte an, die ihre lokalen Maxima bei den mit Bezugszeichen 46 gekennzeich­ neten Ansteuerzeiten 41 erreichen. Die sich einstellende Druckmaxima 46 liegen erheblich über den mit Bezugszeichen 45 bezeichneten Systemdruck 45, mit welchem das Kraft­ stoffeinspritzsystem betrieben wird. Der Druckverlauf 43 in der Zuleitung zum Injektor liegt aufgetragen über der Ansteuerzeit des Kraftstoffinjektors ebenfalls erheblich über dem Systemdruckniveau 45. Der den Druckverlauf im Leitungsabschnitt, d. h. einem Verteiler­ rohr (Common Rail) entsprechende Druckverlauf 43 folgt im wesentlichen dem Druckver­ lauf, der sich im Inneren des Injektorkörpers 28 einstellt, jedoch auf einem niedrigeren Druckniveau. Die Maxima des Druckverlaufes 43 im Zuleitungssystem des Kraftstoffin­ jektors stellen sich an den lokalen Maxima 46 ein, die sich auch beim Druckverlauf 44 im Inneren des Injektorkörpers 28 einstellen. Demgegenüber nimmt gemäß der Darstellung in Fig. 3 der Druckverlauf 44 im Hochdruckbohrungsteil des Injektorkörpers 28, d. h. im Bereich der Druckstange 24 und Düsennadel 26 ein hufförmiges einen trapezförmigen Verlauf ein, der im wesentlichen durch ein konstantes Niveau nach abgeschlossenem Druckaufbau geprägt ist.
Die in Fig. 3 dargestellten Druckverläufe entsprechen denjenigen, welche sich in einem Kraftstoffinjektor an den in Fig. 2 bezeichneten Meßstellen 20, 21 und 22 einstellen. Kennzeichnend für die in Fig. 3 wiedergegebene Druckverläufe sind die im Vergleich zum Systemdruck 45 herrschenden hohen Druckspitzen im Bereich der lokalen Maxima 46 hinsichtlich des Kammerdruckverlaufes 42 und hinsichtlich des Zuleitungsdruckverlaufes 43 in Verteilerrohr zum Kraftstoffinjektor.
Fig. 4 gibt demgegenüber die Druckverläufe an einem Kraftstoffinjektor mit vorgeordne­ tem Speichervolumen wieder, wobei die Zuleitungsabschnitte zu den dem Kraftstoffinjek­ tor jeweils vorgeordneten Speichervolumen in einer ersten Leitungslänge ausgelegt sind.
Analog zur Darstellung gemäß Fig. 4 ist der Druckverlauf 40 über der Ansteuerzeit 41 eines Kraftstoffinjektors aufgetragen, dessen Injektorkörper unmittelbar ein Speichervolu­ men vorgeschaltet ist. Der im Kraftstoffeinspritzsystem herrschende Systemdruck ist mit Bezugszeichen 45 gekennzeichnet.
Der Darstellung gemäß Fig. 4 ist zu entnehmen, daß das Druckniveau, auf welchem die Druckverläufe 42, 43, 44 entsprechend der Meßstellen 20, 21 und 22 des Kraftstoffinjek­ tors 8 gemäß der Darstellung in Fig. 2, auf einem erheblich niedrigeren Niveau liegen. Der Kammerdruckverlauf 42, der sich im Inneren des Injektorkörpers 28 einstellt, liegt nur unwesentlich über dem Systemdruck 45, mit welchem das Kraftstoffeinspritzsystem gemäß der Konfiguration in Fig. 1 betrieben wird. Ebenso verläuft der Leitungsdruckverlauf 43 im Zuleitungsabschnitt 6.1 zum erfindungsgemäß konfigurierten Kraftstoffinjektor nur unwesentlich über den mit Bezugszeichen 45 gekennzeichneten, konstanten Systemdruck des Kraftstoffeinspritzsystemes. Lediglich der Druckverlauf 44 im Hochdruckkanal, d. h. im Bereich der Düsennadel 26 im Injektorkörper 28 liegt im Bereich eines sich ausbildenen lokalen Maximums 46 über dem Systemdruck 45, mit welchem der mit einem direkt vor­ geschalteten Speichervolumen versehene Kraftstoffinjektor betrieben wird.
Der Darstellung gemäß Fig. 5 sind die Druckverläufe an einem Kraftstoffinjektor zu ent­ nehmen, der mit einem vorgeordneten Speichervolumen versehen ist, dessen Zuleitungen in einer zweiten Leitungslänge ausgebildet sind. Der sich im Inneren des Injektorkörpers 28 einstellende Druckverlauf 42 ist durch ein lokales Maximum 46 zu Beginn der Ansteue­ rung gekennzeichnet. Danach verläuft der Kammerdruckverlauf 42 im Inneren des Injek­ torkörpers 28 im wesentlichen auf einem im Vergleich zum Systemdruck 45 erhöht liegen­ den Druckniveau. Analog zur Darstellung gemäß Fig. 4 nimmt der Druckverlauf 44 im Hochdruckkanal, d. h. im Bereich von Düsennadel 26 und Düsenraum 27 im Inneren des Injektorkörpers 28 sein lokales Maximum 46 etwa nach der Hälfte der Ansteuerzeit 41 an. Dies entspricht in etwa dem sich einstellenden lokalen Maximums 46 in Fig. 4 des Hoch­ druckverlaufes 44, wenn die Zuleitung zum Speichervolumen in einer ersten Leitungslänge 7 (vergleiche Darstellung in Fig. 1) ausgebildet ist. Ein Vergleich der lokalen Maxima 46 der Druckverläufe 44 und 42 aus den Fig. 4 und 5 zeigt, daß die Zulei­ tungslänge zum Kraftstoffinjektor 8.1, 8.2, 8.3 und 8.4 jeweils vorgeschalteten Speicher­ volumen 13 in bezug auf die sich einstellenden Druckmaxima und die Druckbelastung des Injektorkörpers 28 von untergeordneter Bedeutung ist. Ein mit einem direkt vorgeschalte­ ten Speichervolumen 13 versehener Injektorkörper 28 eines Kraftstoffinjektors 8.1, 8.2, 8.3 und 8.4 ist hinsichtlich seiner Dauerbelastbarkeit und der sich einstellenden Druckspitzen in mechanischer Hinsicht wesentlich geringer beansprucht als ein Kraftstoffinjektor ohne Speichervolumen (vergleiche Druckverläufe gemäß der Darstellung in Fig. 2). Da die den Kraftstoffinjektoren 8.1, 8.2, 8.3 und 8.4 jeweils direkt vorgeschalteten Speichervolumen 13 direkt über die Hochdruckpumpe 2 bzw. den zwischengeschalteten Steuerblock 3 beauf­ schlagt werden, kann der Hochdrucksammelraum sowie Verteilerrohre, die die sich beim Betrieb des Injektors bisher einstellenden Druckspitzen verursachten, völlig verzichtet werden. Daneben bietet der Verzicht auf Verteilerrohre die Möglichkeit eines flexibleren Anbaus eines Kraftstoffeinspritzsystemes an der Verbrennungskraftmaschine.
Bezugszeichenliste
1
Kraftstoffeinspritzsystem
2
Hochdruckpumpe
3
Steuerblock
4
Leitungsanschlüsse
5
Hochdruckzuleitung
6.1
Zuleitungsabschnitt
6.2
Zuleitungsabschnitt
6.3
Zuleitungsabschnitt
6.4
Zuleitungsabschnitt
7
Zuleitungslänge
8.1
Kraftstoffinjektor
8.2
Kraftstoffinjektor
8.3
Kraftstoffinjektor
8.4
Kraftstoffinj ektor
9
Einspritzdüse
10
Düsenkörper
11
Injektorkörper
12
Kraftstoffablauf
13
Speichervolumen
20
Meßstelle Zuleitung
21
Meßstelle Injektorinneres
22
Meßstelle Hochdruckkanal
23
Aktor
24
Druckstange
25
Federelement
26
Düsennadel
27
Düsenraum
28
Injektorkörper
29
Düsenkörper
30
Hochdruckanschluß
31
Einspritzkegel
40
Druckverlauf
41
Ansteuerdauer
42
Kammerdruckverlauf
43
Leitungsdruckverlauf
44
Druckverlauf Hochdruckkanal
45
Systemdruck
46
Lokale Maxima

Claims (8)

1. Kraftstoffeinspritzsystem zur Versorgung der Brennräume einer Verbrennungskraft­ maschine mit Kraftstoff, welches eine Hochdruckpumpe (2) umfaßt, über welche eine Anzahl von Kraftstoffinjektoren (8.1 bis 8.4) mit unter hohem Druck stehenden Kraft­ stoff beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet, daß den einzelnen Kraftstoffin­ jektoren (8.1 bis 8.4) jeweils ein Speichervolumen (13) direkt vorgeschaltet ist.
2. Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spei­ chervolumina (13) der Kraftstoffinjektoren (8.1 bis 8.4) über eine Hochdruckpumpe (2) direkt mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff beaufschlagbar sind.
3. Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß den ein­ zelnen, den Kraftstoffinjektoren (8.1 bis 8.4) vorgeschalteten Speichervolumina (13) ein Steuerblock (3) vorgeschaltet ist.
4. Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spei­ chervolumen (13) zwischen 1 und 10 cm3 liegt.
5. Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Spei­ chervolumen (13) bevorzugt zwischen 3 und 5 cm3 beträgt.
6. Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zulei­ tungsabschnitte (6.1 bis 6.4) zu den einzelnen Speichervolumina (13) in beliebiger Länge ausgeführt sind.
7. Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der Zuleitungsabschnitte (6.1 bis 6.4) zu den Speichervolumina (13) zwi­ schen 2 und 10 mm liegen.
8. Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der Zuleitungsabschnitte (6.1 bis 6.4) bevorzugt 3 mm betragen.
DE2001114219 2001-03-23 2001-03-23 Kraftstoffinjektor mit vorgeordnetem Speichervolumen Ceased DE10114219A1 (de)

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