DE10114219A1 - Kraftstoffinjektor mit vorgeordnetem Speichervolumen - Google Patents
Kraftstoffinjektor mit vorgeordnetem SpeichervolumenInfo
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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
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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