DE102004057251A1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit zwei getrennten Common Rails - Google Patents

Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit zwei getrennten Common Rails Download PDF

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Abstract

Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum Zuführen eines Hochdruckkraftstoffs zu einer Brennkraftmaschine hat eine Kraftstoffzuführpumpe (3), eine erste Common Rail (4) und eine zweite Common Rail (5). Ein Hochdruckkraftstoff wird direkt zu der ersten Common Rail (4) und dann von der ersten Common Rail (5) durch einen Verbindungsdurchlass (12) mit einer Drosselöffnung (13) zu der zweiten Common Rail (5) zugeführt. Der in den Common Rails (4, 5) angesammelte Hochdruckkraftstoff wird zu Injektoren (1, 2) zugeführt und wird auf eine kontrollierte Art und Weise in Zylinder eingespritzt. Um eine Druckwellenfortpflanzung von der ersten Common Rail (4) zu der zweiten Common Rail (5) zu unterdrücken, während eine geeignete Strömungsdurchlassgröße bereitgestellt wird, wird ein Durchlassdurchmesser der Drosselöffnung (13) auf 0,9 mm bis 1,3 mm eingestellt. Auf diese Weise wird der Druckunterschied zwischen der ersten Common Rail (4) und der zweiten Common Rail (5) minimiert.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Common-Rail-Bauweise mit zwei getrennten Common Rails zum Zuführen von Hochdruckkraftstoff zu einer Brennkraftmaschine.
  • Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Common-Rail-Bauweise mit zwei getrennten Common Rails wird häufig für eine Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderreihen, wie z.B. für einen V-Motor oder einen Boxer-Motor verwendet. Diese Kraftstoffeinspritzvorrichtungsbauweise ist bspw. in einem Artikel mit dem Titel „Der erste 8-Zylinder-Dieselmotor mit Direkteinspritzung von BMW" (Autoren: Ferenc Anisits, Klaus B. Borgmann, Helmut Kratochwill und Fritz Steinparzer) in „Motortechnische Zeitschrift (MTZ)", beschrieben, der im Jahre 1999 veröffentlicht wurde. Ein relevanter Abschnitt der Einspritzvorrichtung ist in der beiliegenden 5 gezeigt.
  • Bei dieser Kraftstoffeinspritzvorrichtung wird ein Hochdruckkraftstoff von einer Kraftstoffzuführpumpe J1 zu einem Verteilerblock J2 zugeführt und dann wird der Hochdruckkraftstoff zu einer ersten Common Rail J3 und zu einer zweiten Common Rail J4 verteilt. Der Hochdruckkraftstoff wird von jedem an der ersten Common Rail J3 angeschlossenen Injektor J5 in den Zylinder eines ersten Blocks eingespritzt. Auf ähnliche Weise wird der Hochdruckkraftstoff von jedem an der zweiten Common Rail J4 angeschlossenem Injektor J6 in Zylinder eines zweiten Blocks eingespritzt. Der Verteilerblock J2 dient dazu, den Hochdruckkraftstoff auf zwei getrennt voneinander angeordnete Common Rails zu verteilen.
  • Es ist denkbar, den Verteilerblock J2 zu beseitigen, und die erste Common Rail J3 und die zweite Common Rail J4 in Reihe miteinander zu verbinden. Bei dieser Anordnung wird der Hochdruckkraftstoff direkt von der Zuführpumpe J1 zu der ersten Common Rail J3 zugeführt und wird dann von der ersten Common Rail J3 zu der zweiten Common Rail J4 zugeführt. Wenn diese Anordnung erfolgreich arbeitet, kann auf den Verteilerblock J2 verzichtet werden und die Vorrichtung wird insgesamt vereinfacht. Jedoch werden zwischen der ersten Common Rail J3 und der zweiten Common Rail J4 dadurch, dass die beiden Common Rails über einen Verbindungsdurchlass miteinander verbunden sind, Druckwellen erzeugt. Die Druckwellen werden durch einen pulsierenden Druck in der Kraftstoffzuführpumpe J1 und durch die Kraftstoffeinspritzung von den Injektoren J5, J6 verursacht. Durch den Einfluss der Druckwellen wird ein Druckunterschied zwischen den beiden Common Rails J3 und J4 verursacht. Daher tritt ein Problem auf, dass ein Einspritzdruck zwischen der ersten Gruppe von Injektoren J5 und der zweiten Gruppe von Injektoren J6 unterschiedlich ist. Der Einspritzdruckunterschied resultiert in einer unterschiedlichen Einspritzmenge.
  • Die vorliegende Erfindung wurde in Hinsicht auf das vorstehend erwähnte Problem getätigt und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Common-Rail-Bauweise mit zwei getrennten Common Rails zu schaffen, in der ein Druckunterschied zwischen den beiden Common Rails unterdrückt wird, ohne dabei einen Verteilerblock zu verwenden.
  • Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Common-Rail-Bauweise wird zum Zuführen von Hochdruckkraftstoff zu einer Brennkraftmaschine, wie z. B. zu einer Dieselbrennkraftmaschine verwendet. Die Vorrichtung weist eine erste Common Rail, eine zweite Common Rail und eine Kraftstoffzuführpumpe zum Zuführen des Hochdruckkraftstoffs zu den Common Rails auf. Die erste Common Rail sammelt in sich den von der Kraftstoffzuführpumpe zugeführten Hochdruckkraftstoff an und führt den angesammelten Hochdruckkraftstoff zu den daran angeschlossenen ersten Injektoren zu. Auf ähnliche Weise sammelt die zweite Common Rail den von der Kraftstoffzuführpumpe zugeführten Hochdruckkraftstoff in sich an und führt den angesammelten Hochdruckkraftstoff zu den daran angeschlossenen zweiten Injektoren zu. Die Einspritzzeitgebung der Injektoren und eine Menge des in jeden Zylinder der Kraftmaschine eingespritzten Kraftstoffs werden durch eine elektronische Steuereinheit gesteuert.
  • Die Kraftstoffzuführpumpe ist direkt an der ersten Common Rail angeschlossen und die erste Common Rail ist über einen Verbindungsdurchlass an der zweiten Common Rail angeschlossen. Das heißt, die Kraftstoffzuführpumpe, die erste Common Rail und die zweite Common Rail sind in Reihe aneinander angeschlossen. Eine Drosselöffnung mit einem Durchlassdurchmesser in einem Bereich von 0,9 mm bis 1,3 mm (bevorzugterweise 1,0 mm bis 1,1 mm) ist in dem Verbindungsdurchlass angeordnet, um einen Druckunterschied zwischen der ersten Common Rail und der zweiten Common Rail zu unterdrücken oder zu beseitigen. Der Hochdruckkraftstoff wird zu der ersten Common Rail und dann durch den Verbindungsdurchlass mit der Drosselöffnung zu der zweiten Common Rail zugeführt.
  • Da der Durchlassdurchmesser in der Drosselöffnung auf eine optimale Größe gesetzt ist, so dass die Druckwellen, die sich von der ersten Common Rail zu der zweiten Common Rail fortpflanzen, unterdrückt und abgeschwächt werden, so dass ein geeigneter Strömungsdurchlass sichergestellt ist, ohne dabei einen Strömungswiderstand übermäßig zu erhöhen, wird ein Druckunterschied zwischen der ersten Common Rail und der zweiten Common Rail minimiert. Daher werden auch die Unterschiede in dem Einspritzdruck und in der Einspritzmenge zwischen den ersten Injektoren und den zweiten Injektoren minimiert. Dies wird ermöglicht, ohne den herkömmlichen Verteilerblock zu verwenden. Dementsprechend sind die Herstellungskosten der Einspritzvorrichtung verringert und die Einspritzvorrichtung wird auf einfache Weise an der Kraftmaschine montiert.
  • Die Drosselöffnung kann entweder mit der ersten Common Rail oder mit der zweiten Common Rail oder mit beiden Common Rails einstückig ausgebildet sein. Durch einstückiges Ausbilden der Drosselöffnung mit der Common Rail kann die Anzahl der in der Einspritzvorrichtung verwendeten Komponenten verringert werden. Wahlweise kann die Drosselöffnung in einer Mitte des Verbindungsdurchlasses angeordnet sein. Der Durchlassdurchmesser der Drosselöffnung kann variabel gemacht werden, so dass er gemäß den Betriebszuständen der Kraftmaschine gesteuert werden kann.
  • Weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden leicht ersichtlich, da die mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele einfach verstanden werden können.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Blockschaubild, das eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Common-Rail-Bauweise als ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vereinfacht zeigt;
  • 2 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der Druckanstiegsgeschwindigkeit in einer herkömmlichen Common Rail und einem Druckunterschied zwischen zwei Common Rails zeigt;
  • 3A ist ein Graph, der einen Einspritzdruckunterschied zwischen ersten Injektoren und zweiten Injektoren relativ zu dem Durchlassdurchmesser einer Drosselöffnung zeigt;
  • 3B ist ein Graph, der einen Einspritzmengenunterschied zwischen den ersten Injektoren und den zweiten Injektoren relativ zu den Durchlassdurchmessern der Drosselöffnung zeigt;
  • 4 ist ein Blockdiagramm, das eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Common-Rail-Bauweise als ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vereinfacht zeigt; und
  • 5 ist ein Blockdiagramm, das eine herkömmliche Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Common-Rail-Bauweise vereinfacht zeigt.
  • Nun wird unter Bezugnahme auf 1 bis 3B ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Eine in 1 gezeigte Einspritzvorrichtung der Common-Rail-Bauweise wird für eine 8-Zylinder-Dieselkraftmaschine mit zwei Reihen (zwei Blöcken) von Zylindern verwendet, wie z. B. für einen V-Motor oder einen Boxermotor. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung besteht aus einer Kraftstoffzuführpumpe 3, einer ersten Common Rail 4, an der erste Injektoren 1 angeschlossen sind, einer zweiten Common Rail 3, an der zweite Injektoren 2 angeschlossen sind, einer elektronischen Steuereinheit und einer elektronischen Antriebseinheit 6 und aus zugehörigen Komponenten.
  • Die ersten Injektoren 1 sind an einer ersten Zylinderreihe (Block) mit 4 Zylindern montiert und über Injektorrohre 7 an der ersten Common Rail 4 angeschlossen. Jeder erste Injektor 1 spritzt in der ersten Common Rail 4 angesammelten Hochdruckkraftstoff in jeweilige Zylinder der ersten Zylinderreihe ein. Auf ähnliche Weise sind die zweiten Injektoren 2 an einer zweiten Zylinderreihe (Block) mit vier Zylindern montiert und sind über Injektorrohre 8 an der zweiten Common Rail 5 angeschlossen. Jeder zweite Injektor 2 spritz in der zweiten Common Rail 5 angesammelten Hochdruckkraftstoff in jeweilige Zylinder der zweiten Zylinderreihe ein.
  • Die Kraftstoffzuführpumpe 3 besteht aus einer Förderpumpe (einer Niederdruckpumpe) zum Ansaugen von Kraftstoff von einem Kraftstofftank und aus einer Hochdruckpumpe zum Druckbeaufschlagen des angesogenen Kraftstoffs auf einen hohen Druck. Die Förderpumpe und die Hochdruckpumpe sind durch eine gemeinsame Nockenwelle 9 angetrieben, die durch eine Kurbelwelle der Kraftmaschine angetrieben ist. Der druckbeaufschlagte Kraftstoff wird durch ein Anschlussrohr 11, das an eine Anschlussöffnung 14 der ersten Common Rail 4 angeschlossen ist, zu der ersten Common Rail 4 zugeführt. Die Kraftstoffzuführpumpe 3 hat ein Steuerventil zum Steuern einer Menge des in die Kraftstoffzuführpumpe 3 angesogenen Kraftstoffs. Das Steuerventil wird durch eine Steuereinheit 6 gesteuert und dadurch wird die Menge des von der Kraftstoffzuführpumpe 3 zu der ersten Common Rail 4 zugeführten Kraftstoffs gesteuert. Somit wird der Druck in der Common Rail eingestellt oder gesteuert.
  • Beispielsweise ist die Kraftstoffzuführpumpe 3 eine Pumpe mit drei Tauchkolben, die bei 120°-Intervallen angeordnet sind. Jeder Tauchkolben gibt druckbeaufschlagten Kraftstoff einmal pro Drehung der Nockenwelle 9 ab. Die Drehzahl der Nockenwelle ist durch eine Drehzahlverringerungsvorrichtung verringert und wird zu der Nockenwelle 9 übertragen, um die Nockenwelle 9 bei Zweidritteln der Drehzahl der Kurbelwelle zu drehen. Als ein Ergebnis gibt die Kraftstoffzuführpumpe 3 den druckbeaufschlagten Kraftstoff viermal alle zwei Umdrehungen der Kurbelwelle ab. Während der druckbeaufschlagte Kraftstoff viermal abgegeben wird, werden acht Einspritzungen (eine Einspritzung von jedem Injektor) durchgeführt.
  • Die Steuereinheit 6 hat eine elektronische Steuereinheit (ECU) zum Durchführen unterschiedlicher Berechnungen und eine elektronische Antriebseinheit (EDU) zum Steuern der Energiezufuhr zu den Injektoren 1, 2 und zu einem Steuerventil in der Kraftstoffzuführpumpe 3. Die ECU und die EDU können in einem gemeinsamen Behälter enthalten sein oder sie können in getrennten Behältern enthalten sein. Die ECU ist ein bekannter Mikrocomputer, der eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), verschiedene Speicher (wie z. B. einen ROM, Bereitstellungs-RAM und einen RAM), eine Eingabe-/Ausgabeschaltung usw. hat. Die ECU führt verschiedene Steuerungen, wie z. B. eine Einspritzzeitgebung der Injektoren 1, 2 und einen Öffnungsgrad des Ventils in der Kraftstoffzuführpumpe 3 auf Grundlage verschiedener von Sensoren 10 bereitgestellten Informationen durch. Die von den Sensoren 10 bereitgestellten Informationen beinhalten Kraftmaschinenparameter, Betriebszustände der Kraftmaschine und Fahrzustände des Fahrzeugs. Die Sensoren 10 weisen einen Sensor zum Erfassen eines Öffnungsgrads eines Drosselventils, einen Sensor zum Erfassen einer Drehzahl der Kraftmaschine, einen Sensor zum Erfassen einer Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur, einen Sensor zum Erfassen des Druck in den Common Rails, einen Sensor zum Erfassen einer Kraftstofftemperatur usw. auf.
  • Die erste Common Rail 4 ist an einen Zylinderblock mit einer ersten Zylinderreihe montiert. Von der Kraftstoffzuführpumpe 3 geförderter druckbeaufschlagter Kraftstoff wird in der ersten Common Rail 4 angesammelt und der angesammelte Kraftstoff wird zu den ersten Injektoren 1 zugeführt. Auf ähnliche Weise ist die zweite Common Rail 5 an einen Zylinderblock mit einer zweiten Zylinderreihe montiert. Von der Kraftstoffzuführpumpe 3 durch die erste Common Rail 4 geförderter, druckbeaufschlagter Kraftstoff wird in der zweiten Common Rail 5 angesammelt und der angesammelte Kraftstoff wird zu den zweiten Injektoren 2 zugeführt. Die Kraftstoffzuführpumpe 3 ist durch ein Anschlussrohr 11, das an einer Anschlussöffnung 14 der ersten Common Rail 4 angeschlossen ist, an der ersten Common Rail 4 angeschlossen. Die erste Common Rail 4 und die zweite Common Rail 5 sind durch einen Verbindungsdurchlass 12 verbunden. In der Kraftstoffpumpe 3 beaufschlagter Kraftstoff wird zunächst zu der Common Rail 4 und dann durch den Verbindungsdurchlass 12 zu der Common Rail 5 gefördert. Mit anderen Worten sind die Kraftstoffzuführpumpe 3, die erste Common Rail 4 und die zweite Common Rail 5 in Reihe verbunden.
  • In dem System, in dem die erste und die zweite Common Rail 4, 5 in Reihe verbunden sind, wird eine Druckwelle in Folge von Druckpulsationen in dem in der Kraftstoffzuführpumpe 3 druckbeaufschlagten Kraftstoff und in Folge von durch die Kraftstoffeinspritzung erzeugten Druckpulsationen zwischen der ersten Common Rail 4 und der zweiten Common Rail 5 erzeugt. Unter dem Einfluss dieser Druckwelle tritt zwischen der ersten Common Rail 4 und der zweiten Common Rail 5 ein Druckunterschied auf. Der Druckunterschied verursacht wiederum Unterschiede in den Einspritzdrücken und in der Einspritzmenge zwischen den ersten Injektoren 1 und den zweiten Injektoren 2. Um das Fortpflanzen der Druckwelle zu unterdrücken und um die Druckwelle abzuschwächen ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel in dem Verbindungsdurchlass 12 ein Paar Drosselöffnungen 13 angeordnet. Anstelle des Paars Drosselöffnungen 13 kann in dem Verbindungsdurchlass 12 eine einzelne Drosselöffnung 13 angeordnet sein.
  • Um den Druckunterschied zwischen der Common Rail 4 und der Common Rail 5 ungeachtet des Betriebszustands der Kraftmaschine wirkungsvoll zu verringern oder zu beseitigen, muss ein Durchlassdurchmesser in der Drosselöffnung 13 vorsichtig bestimmt werden. Die Druckwellenfortpflanzung wird unterbrochen und die Druckwelle wird abgeschwächt, indem der Durchlassdurchmesser klein gemacht wird. Wenn der Durchmesser zu klein ist, wird jedoch der Strömungswiederstand in der Drosselöffnung hoch. Dementsprechend wird zwischen einem stromaufwärtigen Abschnitt und einem stromabwärtigen Abschnitt der Drosselöffnung 13 ein Druckunterschied erzeugt, wenn eine Menge des Kraftstoffflusses pro Zeiteinheit groß wird. Dies erzeugt den Druckunterschied zwischen der ersten Common Rail 4 und der zweiten Common Rail 5.
  • Um eine geeignete Größe des Durchlassdurchmessers in der Drosselöffnung 13 zu bestimmen, wurden Versuche ausgeführt. Die Ergebnisse der Versuche sind in 2 gezeigt, in der der Druckunterschied (in Megapascal) an der Ordinate abgetragen ist und eine Kraftstoffdruckerhöhungsgeschwindigkeit (in Megapascal/Sekunde) an der Abszisse abgetragen ist. Die Versuche werden ausgeführt, um einen geeigneten Durchlassdurchmesser in der Drosselöffnung 13 zu finden, der einer 3 bis 5 Litermaschine mit einer maximalen Stärke von 140 kW bis 240 kW entspricht.
  • Wie in 2 zu sehen ist, nimmt dann, wenn der Durchlassdurchmesser in der Drosselöffnung 13 0,9 mm beträgt, der Druckunterschied zwischen der ersten Common Rail 4 und der zweiten Common Rail 5 mit der Zunahme in der Kraftstoffdruckzunahmegeschwindigkeit zu. Wenn der Durchlassdurchmesser 0,7 mm beträgt, nimmt der Druckunterschied mit der Zunahme der Kraftstoffdruckzunahmegeschwindigkeit beträchtlich zu. Das bedeutet, dass es vorzuziehen ist, den Durchlassdurchmesser größer als (oder zumindest gleich wie) 0,9 mm zu machen. Wenn der Durchlassdurchmesser 1,0 mm beträgt, dann hat die Erhöhung der Kraftstoffdruckerhöhungsgeschwindigkeit einen sehr kleinen Einfluss auf den Druckunterschied. Das bedeutet, dass es noch vorteilhafter ist, den Durchlassdurchmesser größer als (oder gleich wie) 1,0 mm zu machen.
  • Wenn andererseits der Durchlassdurchmesser der Drosselöffnung 13 zu groß ist, kann die Fortpflanzung der Druckwelle nicht geeignet durch die Drosselöffnung 13 unterdrückt werden und die Druckwelle kann durch die Drosselöffnung 13 nicht geeignet abgeschwächt werden. Wie in 2 zu sehen ist, nimmt der Druckunterschied gemäß der Abnahme der Kraftstoffdruckerhöhungsgeschwindigkeit geringfügig zu, wenn der Durchlassdurchmesser 1,3 mm beträgt. Es wurde herausgefunden, dass der Druckunterschied größer wird, wenn der Durchlassdurchmesser größer wird, wobei eine Überschreiten von 1,3 mm in 2 nicht gezeigt ist. Das bedeutet, dass es vorzuziehen ist, den Durchlassdurchmesser der Drosselöffnung 13 kleiner als (oder gleich wie) 1,3 mm zu machen. Es ist auch zu sehen, dass der Druckunterschied noch kleiner ist, wenn der Durchlassdurchmesser 1,1 mm beträgt. Dies bedeutet, dass es vorteilhafter ist, den Durchlassdurchmesser kleiner als (oder gleich wie) 1,1 mm zu machen. Es wird auch bestätigt, dass die bevorzugte Größe oder die noch bevorzugtere Größe des Durchlassdurchmessers nicht von dem Kraftmaschinenvolumen abhängt, solange das Kraftmaschinenvolumen in einem Bereich von 3 l bis 5 l liegt.
  • Aus den Versuchsergebnissen wurde geschlossen, dass eine bevorzugte Größe des Durchlassdurchmessers der Drosselöffnung 13 0,9 mm bis 1,3 mm beträgt und dass eine noch bevorzugtere Größe 1,0 mm bis 1,1 mm beträgt. Dies wurde in den 3A und 3B gezeigten nachstehenden Versuchen bestätigt. In 3A ist ein Einspritzdruckunterschied zwischen einem ersten Injektor 1 und einem zweiten Injektor 2 an der Ordinate (in Megapascal) abgetragen und der Durchlassdurchmesser (in mm) der Drosselöffnung 13 (der als ein Drosselöffnungsdurchmesser bezeichnet wird) ist an der Abszisse abgetragen. Der Einspritzdruckunterschied wird unter einem normalen Betriebszustand der Kraftmaschine 1 gemessen. In 3B ist ein Einspritzmengenunterschied zwischen dem ersten Injektor 1 und dem zweiten Injektor 2 an der Ordinate abgetragen und der Drosselöffnungsdurchmesser ist an der Abszisse abgetragen. Aus beiden 3A und 3B wird klar, dass der Einspritzdruckunterschied und der Einspritzmengenunterschied minimiert werden, indem der Drosselöffnungsdurchmesser auf 1,0 bis 1,1 mm eingestellt wird, und sie können halbwegs klein gemacht werden, indem der Drosselöffnungsdurchmesser auf 0,9 bis 1,3 mm eingestellt wird.
  • In dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel werden die folgenden Vorteile erhalten. Indem der Drosselöffnungsdurchmesser kleiner als 1,3 mm (bevorzugterweise kleiner als 1,1 mm) eingestellt wird, wird die Fortpflanzung der Druckwelle in dem Verbindungsdurchlass 12 unterdruckt und dadurch wird der Druckunterschied zwischen der ersten Common Rail 4 und der zweiten Common Rail 5 klein gemacht. Indem der Drosselöffnungsdurchmesser größer als 0,9 mm (bevorzugterweise größer als 1,0 mm) eingestellt wird, wird ein Strömungswiderstand in dem Verbindungsdurchlass 12 niedrig gemacht und dadurch wird die Zunahme des Druckunterschieds zwischen den beiden Common Rails 4, 5 gemäß der Erhöhung der Kraftstoffdruckerhöhungsgeschwindigkeit unterdrückt. Das heißt, der Einspritzdruckunterschied und der Einspritzmengenunterschied zwischen dem ersten Injektor 1 und dem zweiten Injektor 2 kann beträchtlich klein gemacht werden, indem der Drosselöffnungsdurchmesser auf 0,9 bis 1,3 mm (bevorzugterweise auf 1,0 bis 1,1 mm) eingestellt wird. Dies wird realisiert, ohne den Verteilungsblock J2 zu verwenden, der in der herkömmlichen Kraftstoffeinspritzvorrichtung verwendet wurde. Durch Beseitigen des Verteilungsblocks kann die Einspritzvorrichtung bei geringen Kosten hergestellt werden und außerdem kann sie einfach an der Kraftmaschine montiert werden.
  • In dem in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel ist die Drosselöffnung 13 an beiden Common Rails 4, 5 angebracht. Es ist nicht notwendig zwei Drosselöffnungen 13 zu verwenden, sondern es kann lediglich eine Drosselöffnung 13 an einer der Common Rails 4, 5 angebracht sein. Es wurde nahezu kein Unterschied zwischen Vorrichtungen festgestellt, die eine oder zwei Drosselöffnungen verwendeten. Die Drosselöffnung 13 ist einstückig mit der Common Rail 4, 5 ausgebildet und somit wird die Komponentenanzahl verringert. Wenn zwei Drosselöffnungen 13 verwendet werden, können die Common Rails 4, 5, die nahezu die gleiche Struktur haben, verwendet werden (mit der Ausnahme, dass die erste Common Rail 4 die Anschlussöffnung 14 zum Anschließen der Kraftstoffzuführpumpe 3 hat). Dies trägt dazu bei, die Herstellungskosten zu verringern.
  • Unter Bezugnahme auf 4 wird ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird anstelle der Drosselöffnung 13 eine Drosselöffnung 13' verwendet, die aus einem Ventil 13a mit einem variablen Durchlassdurchmesser und einem Stellglied 13b zum Ändern des variablen Durchlassdurchmesser besteht. Der weitere Aufbau ist der gleiche wie jener des ersten Ausführungsbeispiels. Obwohl die Drosselöffnung 13' in dem in 4 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel an der ersten Common Rail 4 angeschlossen ist, kann sie an der zweiten Common Rail 5 angeschlossen sein oder sie kann in dem Verbindungsdurchlass 12 angeordnet sein.
  • Das Stellglied 13b kann ein elektromagnetisches Stellglied oder ein piezoelektrisches Stellglied sein, das den Durchlassdurchmesser des Ventils 13a kontinuierlich oder schrittweise variiert. Das Stellglied 13b wird durch die Steuerung 6 auf Grundlage von Betriebszuständen der Kraftmaschine 1 gesteuert. Genauer gesagt kann der Durchlassdurchmesser des Ventils 13a allmählich von 0,9 mm auf 1,3 mm entsprechend der Zunahme der Geschwindigkeit der Kraftstoffdruckzunahme geändert werden. Auf diese Weise kann der Druckunterschied zwischen der ersten Common Rail 4 und der zweiten Common Rail 5 trotz Änderungen in der Kraftstoffdruckerhöhungsgeschwindigkeit sehr klein gehalten werden. Es ist zudem möglich, ein Ventil 13 mit zwei Durchlassdurchmessern unterschiedlicher Größen vorzusehen, und entsprechend den Betriebszuständen der Kraftmaschine von einem Durchmesser auf den anderen Durchmesser umzuschalten. Beispielsweise wird das Ventil 13 von dem kleineren Durchlassdurchmesser auf den größeren Durchlassdurchmesser umgeschaltet, wenn die Kraftstoffdruckzunahmegeschwindigkeit ein vorbestimmtes Niveau überschreitet. In diesem Fall kann das Stellglied in einer AN-AUS Art und Weise betrieben werden. Es können auch andere Stellglieder als das elektromagnetische oder als das piezoelektrische Stellglied, wie zum Beispiel ein Vakuumdruckstellglied, verwendet werden.
  • Der optimale Durchlassdurchmesser der Drosselöffnung 13 ist so bestimmt, dass er der Kraftmaschine mit einem Volumen von 3 bis 5 Litern entspricht. Für andere Kraftmaschinen ist es vorzuziehen, den optimalen Durchmesser so zu bestimmen, dass er im Wesentlichen proportional zu dem Kraftmaschinenvolumen und zu der Kraftmaschinenausgabe ist.
  • Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die vorstehenden bevorzugten Ausführungsbeispiele dargestellt und beschrieben wurde, wird es für den Fachmann ersichtlich sein, dass Änderungen in Form und in Einzelheiten durchgeführt werden können, ohne dabei von dem Bereich der Erfindung abzuweichen, wie sie in den beiliegenden Ansprüchen definiert ist.
  • Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum Zuführen eines Hochdruckkraftstoffs zu einer Brennkraftmaschine hat eine Kraftstoffzuführpumpe (3), eine erste Common Rail (4) und eine zweite Common Rail (5). Ein Hochdruckkraftstoff wird direkt zu der ersten Common Rail (4) und dann von der ersten Common Rail (4) durch einen Verbindungsdurchlass (12) mit einer Drosselöffnung (13) zu der zweiten Common Rail (5) zugeführt. Der in den Common Rails (4, 5) angesammelte Hochdruckkraftstoff wird zu Injektoren (1, 2) zugeführt und wird auf eine kontrollierte Art und Weise in Zylinder eingespritzt. Um eine Druckwellenfortpflanzung von der ersten Common Rail (4) zu der zweiten Common Rail (5) zu unterdrücken, während eine geeignete Strömungsdurchlassgröße bereitgestellt wird, wird ein Durchlassdurchmesser der Drosselöffnung (13) auf 0,9 mm bis 1,3 mm eingestellt. Auf diese Weise wird der Druckunterschied zwischen der ersten Common Rail (4) und der zweiten Common Rail (5) minimiert.

Claims (7)

  1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Common-Rail-Bauweise zum Zuführen von Kraftstoff zu einer Brennkraftmaschine mit: ersten Injektoren (1), die an einem ersten Zylinderblock mit einer Vielzahl erster Zylinder montiert sind, wobei jeder erste Injektor (1) einen Hochdruckkraftstoff zu einem jeweiligen ersten Zylinder zuführt; zweiten Injektoren (2), die an einem zweiten Zylinderblock mit einer Vielzahl von zweiten Zylinder montiert sind, wobei jeder zweite Injektor (2) einen Hochdruckkraftstoff zu einem jeweiligen zweiten Zylinder zuführt; Kraftstoffzuführpumpe (3) zum Zuführen von Hochdruckkraftstoff; einer erste Common Rail (4) zum Ansammeln des von der Kraftstoffzuführpumpe zugeführten Hochdruckkraftstoffs und zum Zuführen des angesammelten Hochdruckkraftstoffs zu den ersten Injektoren (1); und einer zweiten Common Rail (5) zum Ansammeln des von der Kraftstoffzuführpumpe zugeführten Hochdruckkraftstoffs und zum Zuführen des angesammelten Hochdruckkraftstoffs zu den zweiten Injektoren (2), wobei die erste Common Rail (4) und die zweite Common Rail (5) durch einen Verbindungsdurchlass (12) in Reihe verbunden sind; der Hochdruckkraftstoff von der Kraftstoffzuführpumpe (3) direkt zu der ersten Common Rail (4) zugeführt wird und von der ersten Common Rail (4) durch den Verbindungsdurchlass (12) zu der zweiten Common Rail (5) zugeführt wird; und wobei eine Drosselöffnung (13) in dem Verbindungsdurchlass (12) angeordnet ist.
  2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Common-Rail-Bauweise gemäß Anspruch 1, wobei die Drosselöffnung (13) einen Durchlassdurchmesser in einem Bereich von 0,9 mm bis 1,3 mm hat.
  3. Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Common-Rail-Bauweise gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Drosselöffnung (13) entweder mit der ersten Common Rail (4) oder der zweiten Common Rail (5) an einer Stelle einstückig ausgebildet ist, an der der Verbindungsdurchlass (12) an der Common Rail (4, 5) angeschlossen ist.
  4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Common-Rail-Bauweise gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Drosselöffnung (13) mit der ersten Common Rail (4) an einer Stelle einstückig ausgebildet ist, an der der Verbindungsdurchlass (12) an der ersten Common Rail (4) angeschlossen ist, und wobei eine zweite Drosselöffnung (13), die den gleichen Aufbau wie die Drosselöffnung hat, mit der zweiten Common Rail (5) an einer Stelle einstückig ausgebildet ist, an der der Verbindungsdurchlass (12) mit der zweiten Common Rail (5) verbunden ist.
  5. Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Common-Rail-Bauweise gemäß Anspruch 1, wobei die Drosselöffnung (13') aus einem Ventil (13a) mit einem variablen Durchmesser und aus einem Stellglied (13b) zum Antreiben des Ventils besteht; und der variable Durchlassdurchmesser gemäß den Betriebszuständen der Brennkraftmaschine variiert wird.
  6. Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Common-Rail-Bauweise gemäß Anspruch 5, wobei das Stellglied (13b) entweder ein elektromagnetisches Stellglied oder ein piezoelektrisches Stellglied ist.
  7. Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Common-Rail-Bauweise gemäß Anspruch 2, wobei die Drosselöffnung (13) einen Durchlassdurchmesser in einem Bereich von 1,0 mm bis 1,1 mm aufweist.
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