DE10147534A1 - A fuel injection system - Google Patents

A fuel injection system

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Abstract

The IC engine has the fuel supplied to the common-rail fuel injection system via an unregulated high pressure pump with a control device (24) inserted in the fuel feed line. The high pressure pump has a single pump element (10) within a pump housing incorporated in the crank housing of the engine, with an operating rod having a roller cooperating with an injection cam of a valve camshaft (4) and coupled to a pump plunger.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoff- Einspritzsystem, das eine ungeregelte Hochdruckpumpe aufweist, in deren Kraftstoff-Zuführleitung eine Steuervorrichtung eingeschaltet ist und wobei die Hochdruckpumpe über eine Hochdruckleitung mit einer Hochdruckspeichervorrichtung und diese über eine Einspritzleitung sowie ein Steuerventil mit einem Einspritzventil verbunden sind. The invention relates to an internal combustion engine with a fuel Injection system, which has an unregulated high pressure pump, in whose fuel supply line is turned on a control device and wherein the high pressure pump via a high pressure line with a High-pressure storage device and this via an injection line and a control valve are connected to an injection valve.

Eine derartige Brennkraftmaschine ist aus der DE 42 33 273 A1 bekannt. Die dargestellte Kraftstoff-Einspritzpumpenanordnung weist zwei Hochdruckpumpen auf, die unabhängige Hochdruckspeichervorrichtungen mit Kraftstoff befüllen. Die beiden Hochdruckpumpen weisen jeweils ein Gehäuse mit einer zugeordneten Nockenwelle zur Betätigung der Tassenstößel auf. Dieses Gehäuse muss an geeigneter Stelle der Brennkraftmaschine befestigt und die Nockenwelle in geeigneter Weise angetrieben werden. Hierzu sind beispielsweise ein Zahnriemen mit entsprechenden Zahnrädern oder ineinandergreifende Zahnräder bei Antrieb der Nockenwelle von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine erforderlich. Such an internal combustion engine is known from DE 42 33 273 A1 known. The fuel injection pump arrangement shown has two high pressure pumps, the independent one Fill high pressure storage devices with fuel. The two high pressure pumps each have a housing with an associated camshaft Actuation of the tappet. This housing must be on Appropriate location of the engine attached and the camshaft in be driven appropriately. For example, a Timing belt with corresponding gears or interlocking gears when driving the camshaft from the crankshaft Internal combustion engine required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine luftverdichtende Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoff-Einspritzsystem bereitzustellen, das als Common-Rail-System ausgelegt insbesondere hinsichtlich der Hochdruckpumpe und deren Antrieb einfach aufgebaut ist und mit einem herkömmlichen System Gleichteile aufweist. The invention has for its object an air-compressing Internal combustion engine with a fuel injection system to provide that designed as a common rail system in particular simply constructed with regard to the high pressure pump and its drive and has identical parts with a conventional system.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Hochdruckpumpe ein Einzelpumpenelement ist, das ein in das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine einsetzbares Pumpengehäuse aufweist und dass das Einzelpumpenelement einen auf einem Einspritznocken einer Gaswechselnockenwelle abrollenden Rollenstößel aufweist, der mit dem Pumpenplunger verbunden ist. Ein Vorteil dieser Ausbildung ist die Vereinheitlichung wesentlicher Einspritzkomponenten zumindest für eine Baureihe einer derart ausgestalteten Brennkraftmaschine. Hierbei sind das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine, die Gaswechselnockenwelle und auch wesentliche Teile des Einspritzpumpenelementes, insbesondere das Pumpengehäuse und der Rollenstößel gegenüber einer mit einem herkömmlichen Einspitzsystem ausgestatteten Brennkraftmaschine unverändert ausgebildet. Lediglich der Pumpenplunger, der bei dem herkömmlichen Einspritzsystem mit einer Steuerkante versehen ist, ist bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung in bevorzugter Ausführung als Zylinderplunger ohne Steuerkante ausgebildet. Somit wird bei beiden Einspritzsystemvarianten eine große Zahl von Gleichteilen, die gegebenenfalls auch bei mehreren Baureihen von Brennkraftmaschinen zur Anwendung kommen können, verwendet und die Grundkonzeption der Brennkraftmaschine mit Einbau und Antrieb des Einspritzsystems ist unverändert. Im Ergebnis wird eine kostengünstige, technisch zuverlässige Lösung durch hohe Stückzahlen einheitlicher Komponenten erreicht. Dabei weist dieses Konzept ein hohes Zukunftspotential auf, da eine Ausbaufähigkeit für steigende Anforderungen gegeben ist. This problem is solved in that the high pressure pump is a Single pump element is the one in the crankcase Internal combustion engine usable pump housing and that Single pump element one on an injection cam one Has gas exchange camshaft rolling roller tappet with the Pump plunger is connected. One advantage of this training is that Standardization of essential injection components at least for a series of such an internal combustion engine. Here, the crankcase of the internal combustion engine, the Gas exchange camshaft and also essential parts of the Injection pump element, in particular the pump housing and the roller tappet compared to one with a conventional injection system equipped internal combustion engine trained unchanged. Only the Pump plunger, which with the conventional injection system a control edge is provided in the invention Design in a preferred embodiment as a cylinder plunger without Control edge formed. So with both injection system variants a large number of identical parts, which may also be used several series of internal combustion engines are used can, used and the basic design of the internal combustion engine with installation and drive of the injection system is unchanged. in the The result is an inexpensive, technically reliable solution achieved through high quantities of uniform components. there this concept shows a high future potential, because a There is room for expansion for increasing requirements.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuervorrichtung ein elektromagnetisch betätigtes Hydraulikventil. Dieses Hydraulikventil ist an geeigneter Stelle in die Zuführleitung, die in weiterer Ausgestaltung direkt in das Kurbelgehäuse integriert ist, eingeschaltet. Das Hydraulikventil, das bevorzugt außerhalb des Kurbelgehäuses angeordnet ist, steuert den Kraftstoffzufluss zu dem Einzelpumpenelement. Somit ist eine umfassende Steuerung bzw. Regelung der in die Hochdruckspeichervorrichtung einzuspeisenden Kraftstoffmenge bei einem einfachen Aufbau des Einzelpumpenelementes möglich. Dabei ist in weiterer Ausgestaltung vorgesehen, in die Einspritzleitung und/oder das Einspritzventil einen Druckverstärker einzuschalten. Mit diesem Druckverstärker wird der an der Düsennadel des Einspritzventils anstehende Kraftstoffdruck weiter erhöht. Damit sind weitere Verringerungen der Abgasemissionen möglich und es können auch zukünftige Generationen eines solchen Einspritzsystems mit diesem Konzept bedient werden. In a further embodiment of the invention, the control device is a Electromagnetically operated hydraulic valve. This hydraulic valve is in a suitable place in the feed line, which in further Design is integrated directly into the crankcase, turned on. The hydraulic valve, which is preferably outside the crankcase is arranged controls the fuel flow to the Single pump element. A comprehensive control or regulation of the in the amount of fuel to be fed into the high pressure storage device possible with a simple construction of the single pump element. It is provided in a further embodiment in which Injection line and / or the injection valve a pressure booster turn. With this pressure booster the on the nozzle needle of the Fuel pressure pending fuel injector further increased. With that further reductions in exhaust emissions possible and it can also future generations of such an injection system this concept can be used.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist. Further advantageous embodiments of the invention are the Description can be seen in the one shown in the figures Embodiment of the invention is described in more detail.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 das an die Brennkraftmaschine adaptierte Einspritzsystem und Fig. 1 the injection system adapted to the internal combustion engine and

Fig. 2 ein Schaltschema des Einspritzsystems. Fig. 2 is a circuit diagram of the injection system.

Fig. 1 zeigt ein schematisch dargestelltes Kurbelgehäuse 3 einer selbstzündenden Brennkraftmaschine 1 mit insgesamt sechs Zylindern. Die Brennkraftmaschine weist 1 eine in dem Kurbelgehäuse 3 gelagerte Kurbelwelle 2 auf, die über einen einzigen Zahneingriff, also über ein mit einem Kurbelwellenzahnrad 5a kämmenden Nockenwellenzahnrad 5b die Nockenwelle 4 antreibt. Die Nockenwelle 4 weist jedem Zylinder zugeordnete Lagerstellen 8a, 8b auf, zwischen denen Gaswechselnocken 6a und 6b sowie ein Einspritznocken 7 angeordnet sind. Der Einspritznocken 7 kann dabei selbstverständlich auch zwischen dem Gaswechselnocken 6a und dem Gaswechselnocken 6b angeordnet sein. Die Lagerstellen 8a, 8b, die Gaswechselnocken 6a, 6b und der Einspritznocken 7 gehen direkt, also ohne Einstiche, ineinander über. Dadurch ist eine sehr steife Nockenwelle 4 gebildet. Fig. 1 shows a schematically illustrated crankcase 3 shows a self-igniting internal combustion engine 1 with six cylinders. The internal combustion engine has a 1 stored in the crankcase 3 crankshaft 2 which drives via a single meshing engagement, so a with a crankshaft gear 5 meshing a cam gear 5 b the camshaft. 4 The camshaft 4 has bearing points 8 a, 8 b assigned to each cylinder, between which gas exchange cams 6 a and 6 b and an injection cam 7 are arranged. The injection cam 7 can of course also be arranged between the gas exchange cam 6 a and the gas exchange cam 6 b. The bearings 8 a, 8 b, the gas exchange cams 6 a, 6 b and the injection cam 7 go directly into one another, that is, without punctures. A very rigid camshaft 4 is thereby formed.

In das Kurbelgehäuse 3 sind entsprechend der Anzahl der Zylinder zylinderkopfnah Ausnehmungen eingearbeitet, in die eine entsprechende Anzahl von Hockdruckpumpen eingesetzt werden können. In einer konventionellen Ausführungsform sind diese Hochdruckpumpen über kurze Einspritzleitungen direkt mit den Einspritzventilen verbunden. Bei der vorliegenden Erfindung ist die Hockdruckpumpe als ein Einzelpumpenelement 10 ausgebildet, dass ein in das in das Kurbelgehäuse 3 direkt einsetzbares Pumpengehäuse 19 aufweist. In dem Pumpengehäuse 19 ist ein Zylinderplunger 13 ohne Steuerkante geführt, wobei der Zylinderplunger 13 mit einem Rollenstößel 9 zusammenwirkt, der auf dem Einspritznocken 7 abrollt. In das Kurbelgehäuse 3 ist weiterhin eine Zuführleitung 14 für Kraftstoff eingelassen, die mit der Kraftstoffzufuhr zu dem Einspritzpumpenelement 10 verbunden ist. Zu bemerken ist, dass gegebenenfalls ein zweites oder weitere Einzelpumpenelement(e) vorhanden sein kann (können), wenn dies durch die entsprechende Auslegung des Einspritzsystems zur Befüllung der Hochdruckspeichervorrichtung 11 erforderlich ist. Ansonsten sind die Ausnehmungen in dem Kurbelgehäuse 3 zur Aufnahme der (konventionellen) Hochdruckpumpen mit Verschlussdeckeln 18 verschlossen. In the crankcase 3 , recesses are machined in accordance with the number of cylinders, in which a corresponding number of high-pressure pumps can be used. In a conventional embodiment, these high-pressure pumps are connected directly to the injection valves via short injection lines. In the present invention, the high pressure pump is designed as a single pump element 10 that has a pump housing 19 that can be inserted directly into the crankcase 3 . A cylinder plunger 13 without a control edge is guided in the pump housing 19 , the cylinder plunger 13 cooperating with a roller tappet 9 which rolls on the injection cam 7 . A supply line 14 for fuel is also let into the crankcase 3 and is connected to the fuel supply to the injection pump element 10 . It should be noted that a second or further individual pump element (s) may (possibly) be present if this is necessary for filling the high-pressure storage device 11 due to the corresponding design of the injection system. Otherwise, the recesses in the crankcase 3 for receiving the (conventional) high-pressure pumps are closed with sealing caps 18 .

An geeigneter Stelle der Zuführleitung 14 ist ein elektromagnetisch betätigtes Hydraulikventil 16 eingeschaltet, das den Kraftstoffzufluss zu dem Einzelpumpenelement 10 steuert. Das Einzelpumpenelement 10 ist über eine Hochdruckleitung 12 mit der Hochdruckspeichervorrichtung 11 verbunden und befüllt diese mengenmäßig durch das Hydraulikventil 16 geregelt mit Kraftstoff. Von der Hochdruckspeichervorrichtung 11 gehen Einspritzleitungen 17 ab, die mit den Einspritzventilen 15 verbunden sind. In die Einspritzventile 15 sind Steuerventile eingebaut, die die von dem jeweiligen Einspritzventil 15 in den Brennraum abgegebene Kraftstoffmenge steuern. At a suitable location of the feed line 14, a solenoid-operated hydraulic valve 16 is turned on, controls the flow of fuel to the individual pump element 10th The single pump element 10 is connected to the high-pressure storage device 11 via a high-pressure line 12 and fills it with fuel in a controlled manner by the hydraulic valve 16 . Injection lines 17 , which are connected to the injection valves 15 , depart from the high-pressure storage device 11 . Control valves are installed in the injection valves 15 , which control the amount of fuel emitted into the combustion chamber by the respective injection valve 15 .

In Fig. 2 ist das Kraftstoff-Einspritzsystem ohne Bezug zu der Brennkraftmaschine dargestellt. Der Kraftstoff wird von einer Vorpumpe 20 aus einem Kraftstofftank 21 über eine Filtereinrichtung 22 dem Hydraulikventil 16 zugeführt. Das Hydraulikventil 16 ist über eine Zuführleitung 14 mit einem oder mehreren Einzelpumpenelementen 10 verschaltet, wobei die Einzelpumpenelemente 10 über Rückschlagventile 23 den Kraftstoff über Hochdruckleitungen 12 in die Hochdruckspeichervorrichtung 11 fördern. Von der Hochdruckspeichervorrichtung 11 wird der Kraftstoff über Einspritzleitungen 17 den Einspritzventilen 15 zugeführt. Von einem Steuergerät 24 wird das gesamte System, also insbesondere das Hydraulikventil 16 und die Steuerventile der Einspritzventile 15 gesteuert, wobei die notwendigen Parameter zur Steuerung, beispielsweise der Druck in der Hochdruckspeichervorrichtung 11 als Messdaten dem Steuergerät 24 zugeführt werden. In Fig. 2 the fuel injection system is shown without any relation to the internal combustion engine. The fuel is supplied to the hydraulic valve 16 from a backing pump 20 from a fuel tank 21 via a filter device 22 . The hydraulic valve 16 is connected via a supply line 14 with one or more individual pump elements 10, the individual pump elements 10 promote via check valves 23 the fuel via high-pressure lines 12 in the high-pressure storage device. 11 The fuel is supplied from the high-pressure storage device 11 to the injection valves 15 via injection lines 17 . The entire system, that is to say in particular the hydraulic valve 16 and the control valves of the injection valves 15, is controlled by a control unit 24 , the necessary parameters for control, for example the pressure in the high-pressure storage device 11, being supplied to the control unit 24 as measurement data.

Claims (5)

1. Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoff-Einspritzsystem, das eine ungeregelte Hochdruckpumpe aufweist, in deren Kraftstoff- Zuführleitung eine Steuervorrichtung eingeschaltet ist und wobei die Hochdruckpumpe über eine Hochdruckleitung mit einer Hochdruckspeichervorrichtung und diese über eine Einspritzleitung sowie ein Steuerventil mit einem Einspritzventil verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpe ein Einzelpumpenelement (10) ist, das ein in das Kurbelgehäuse (3) der Brennkraftmaschine eingesetztes Pumpengehäuse (19) aufweist und dass das Einzelpumpenelement (10) einen von einem auf einem Einspritznocken (7) einer Gaswechselnockenwelle (4) abrollenden Rollenstößel (9) aufweist, der mit dem Pumpenplunger verbunden ist. 1. internal combustion engine having a fuel injection system which has an unregulated high-pressure pump in the fuel supply line, a control device is turned on, and wherein in the high-pressure pump via a high pressure line to a high-pressure storage device, and these are connected via an injection line and a control valve having an injection valve, characterized that the high pressure pump is a single pump element ( 10 ) which has a pump housing ( 19 ) inserted into the crankcase ( 3 ) of the internal combustion engine and that the single pump element ( 10 ) has a roller tappet rolling on an injection cam ( 7 ) of a gas exchange camshaft ( 4 ) ( 9 ), which is connected to the pump plunger. 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenplunger ein Zylinderplunger (13) ohne Steuerkante ist. 2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the pump plunger is a cylinder plunger ( 13 ) without a control edge. 3. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung ein elektromagnetisch betätigtes Hydraulikventil (16) ist. 3. Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the control device is an electromagnetically actuated hydraulic valve ( 16 ). 4. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführleitung (14) in das Kurbelgehäuse (3) integriert ist. 4. Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the supply line ( 14 ) is integrated in the crankcase ( 3 ). 5. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Einspritzleitung (17) und/oder das Einspritzventil (15) ein Druckverstärker eingeschaltet ist. 5. Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that a pressure booster is switched on in the injection line ( 17 ) and / or the injection valve ( 15 ).
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