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Die
Erfindung betrifft eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine und
eine Brennkraftmaschine.
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Zum
Einspritzen von Kraftstoffen in Brennräume einer Brennkraftmaschine,
insbesondere einer Diesel-Brennkraftmaschine, kommen Einspritzanlagen
zum Einsatz, die in den letzten Jahren immer mehr als „Common-Rail"-Anlagen ausgeführt sind. Bei
diesen werden die in den Brennräumen
angeordneten Injektoren aus einem gemeinsamen Kraftstoffspeicher,
dem Common-Rail, mit Kraftstoff versorgt. Der einzuspritzende Kraftstoff
liegt dabei derzeit im Kraftstoffspeicher unter einem Druck von
bis zu 2000 Bar vor.
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Einspritzanlagen
für Brennkraftmaschinen weisen
Pumpen auf, mittels derer Kraftstoff gefördert wird, um in Brennräume der
Brennkraftmaschine eingebracht zu werden. Derartige Einspritzanlagen
für Brennkraftmaschinen
stellen hohe Anforderungen an die Genauigkeit des zur Einspritzung
des Kraftstoffs in die Brennräume
der Brennkraftmaschine erforderlichen Einspritzdrucks.
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Dies
ist besonders wichtig, da immer strengere Gesetzesvorschriften bezüglich der
zulässigen Schadstoffemissionen
von Brennkraftmaschinen, die in Kraftfahrzeugen angeordnet sind,
erlassen werden. Diese machen es erforderlich, diverse Maßnahmen
vorzunehmen, durch welche die Schadstoffemissionen gesenkt werden.
So ist beispielsweise die Bildung von Ruß stark abhängig von der Aufbereitung des
Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine.
Dabei ist es vorteilhaft für
die Senkung der Schadstoffemissionen, wenn der Kraftstoff sehr präzise in
den Zylinder eingespritzt werden kann.
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Aus
der
EP 1 296 060 31 ist
eine Einspritzanlage für
eine Brennkraftmaschine bekannt, mit einer Vorförderpumpe, mit der Kraftstoff
aus einem Kraftstofftank zur Saugseite einer Hochdruckpumpe gefördert werden
kann. Eine der Vorförderpumpe
hydraulisch nachgeschaltete Hochdruckpumpe fördert Kraftstoff dann in einen
Kraftstoffspeicher, von wo aus er dann an mit dem Kraftstoffspeicher
hydraulisch gekoppelte Injektoren verteilt werden kann. Zwischen
der Vorförderpumpe
und der Hochdruckpumpe ist ein Regelventil angeordnet, durch das
ein Kraftstoffdurchfluss vom Kraftstofftank zur Hochdruckpumpe eingestellt
werden kann. Bei geeigneter Ansteuerung des Regelventils kann in
dem Kraftstoffspeicher ein vorgegebener, von den Betriebsparametern
der Brennkraftmaschine abhängiger
Druck erreicht werden.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine
und eine Brennkraftmaschine zu schaffen, durch die ein Betrieb der
Brennkraftmaschine mit sehr geringen Schadstoffemissionen und ein
einfacher und kostengünstiger
Aufbau der Einspritzanlage ermöglicht
werden.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale der unabhängigen
Patentansprüche.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Gemäß eines
ersten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Einspritzanlage
für eine Brennkraftmaschine,
mit einer Hochdruckkolbenpumpe, die einen in einer Pumpenkammer
eines Pumpengehäuses
angeordneten Pumpenkolben zum Fördern
von Kraftstoff in einen Kraftstoffspeicher aufweist, Injektoren,
die mit dem Kraftstoffspeicher hydraulisch gekoppelt sind und zum
Ausführen
von Einspritzvorgängen
von Kraftstoff in Brennräume
der Brennkraftmaschine vorgesehen sind, wobei ein erster Injektor
und ein oder mehrere weitere Injektoren jeweils eine Injektorgruppe
bilden, die so ausgebildet ist, dass für jeweils eine der Injektorgruppen
innerhalb eines Hubspiels des Pumpenkolbens mit oder nach einem
Druckaufbau in dem Kraftstoffspeicher durch den Hub des Pumpenkolbens
zu nächst
der erste Injektor einen ersten Einspritzvorgang und darauf folgend
der eine oder die mehreren weiteren Injektoren weitere Einspritzvorgänge ausführen. Die Einspritzanlage
hat weiter hydraulische Widerstandselemente, die stromabwärts der
Hochdruckkolbenpumpe und jeweils stromaufwärts von den weiteren Injektoren
angeordnet sind und die so ausgebildet sind, dass sie einen Kraftstofffluss
von den weiteren Injektoren in Richtung zu der Hochdruckkolbenpumpe
mindestens zwischen dem ersten Einspritzvorgang des ersten Injektors
einer der Injektorgruppen und den darauf folgenden weiteren Einspritzvorgängen der
dem ersten Injektor der jeweiligen Injektorgruppe zugeordneten weiteren
Injektoren zumindest drosseln.
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Der
Einspritzvorgang besteht vorzugsweise aus einer Folge von drei bis
sieben Einzeleinspritzungen, die hintereinander in kurzen zeitlichen
Abständen
erfolgen und sich periodisch mit jedem Verbrennungszyklus der Brennkraftmaschine
wiederholen.
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Die
zwischen der Hochdruckkolbenpumpe und den weiteren Injektoren angeordneten
hydraulischen Widerstandselemente ermöglichen, den Kraftstofffluss
von den weiteren Injektoren in Richtung zu der Hochdruckkolbenpumpe
zu drosseln oder aber gegebenenfalls auch vollständig zu unterbinden, so dass
in vorteilhafter Weise Druckschwankungen zwischen den Einspritzvorgängen von
mehreren Injektoren einer Injektorgruppe sehr klein gehalten werden können. Darüber hinaus
ist es möglich,
eine Kolbenpumpe mit einer kleinen Anzahl von Pumpenkolben einzusetzen
und mit dieser mittels eines Hubspiels des Pumpenkolbens, das heißt einer
vollständigen Bewegung
des Pumpenkolbens von einer Ausgangsposition bei Beginn des Hubspiels
bis zu einer Endposition, die mit der Ausgangsposition identisch
ist, zwei oder mehrere Injektoren mit dem gleichen Kraftstoffdruck
zu bedienen.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist das hydraulische Widerstandselement eine hydraulische Drossel.
Die Drossel stellt ein einfaches und kostengünstiges hydraulisches Bauteil dar
und erlaubt, den Kraftstofffluss von den weiteren Injektoren in
Richtung zu der Hochdruckkolbenpumpe zu drosseln.
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In
einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist das hydraulische
Widerstandselement ein Rückschlagventil.
Damit kann ein Kraftstofffluss von den weiteren Injektoren in Richtung
zu der Hochdruckkolbenpumpe und damit ein Druckabfall in den weiteren
Injektoren vollständig
unterbunden werden.
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In
einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Kraftstoffspeicher
stromabwärts
des Rückschlagventils
und stromaufwärts
des weiteren Injektors angeordnet. Der Kraftstoffspeicher kann dabei
entweder separat vom Injektor oder als integraler Bestandteil des
Injektors ausgebildet sein. Damit ist es möglich, dass der Kraftstoffspeicher selbst
zusammen mit den weiteren Injektoren einen Beitrag zu einem ausreichend
hohem Einspritzdruck in den weiteren Injektoren liefern kann.
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In
einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist stromabwärts der
Hochdruckkolbenpumpe und stromaufwärts des weiteren Injektors
ein Leitungsabschnitt angeordnet ist, in dem das hydraulische Widerstandselement
angeordnet ist. Durch den Einbau des weiteren Injektors in den Leitungsabschnitt
kann so erreicht werden, dass das hydraulische Widerstandselement
in der Einspritzanlage verbleiben kann, wenn einer der Injektoren
ausgetauscht wird.
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Gemäß eines
zweiten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Brennkraftmaschine
mit einer Einspritzanlage, mit mindestens zwei Zylindern, in denen
jeweils ein Brennraum ausgebildet ist, in den Kraftstoff einspritzbar
ist.
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Diesbezüglich ist
es vorteilhaft, wenn die Brennkraftmaschine vier Zylinder aufweist,
denen jeweils einer der Injektoren zugeordnet ist, wobei einer der
ersten Injektoren und einer der weiteren Injektoren jeweils eine
erste Injektorgruppe und eine zweite Injektorgruppe bilden, und
die Hochdruckkolbenpumpe genau einen Pumpenkolben zum Fördern von Kraftstoff
in den Kraftstoffspeicher aufweist. Es kann so erreicht werden,
dass in einer Brennkraftmaschine mit vier Zylindern eine Hochdruckkolbenpumpe
mit einem Pumpenkolben eingesetzt werden kann, und die Druckschwankungen
zwischen den Einspritzvorgängen
der vier Injektoren sehr klein gehalten werden können.
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Des
Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Brennkraftmaschine sechs Zylindern
aufweist, denen jeweils einer der Injektoren zugeordnet ist, wobei
einer der ersten Injektoren und zwei der weiteren Injektoren jeweils
eine erste Injektorgruppe und eine zweite Injektorgruppe bilden,
und die Hochdruckkolbenpumpe genau einen Pumpenkolben zum Fördern von Kraftstoff
in den Kraftstoffspeicher aufweist. Damit kann in einer Brennkraftmaschine
mit sechs Zylindern eine Hochdruckkolbenpumpe mit einem Pumpenkolben
eingesetzt werden. Es ist dabei möglich, dass die Druckschwankungen
zwischen den Einspritzvorgängen
der sechs Injektoren sehr gering bleiben.
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Des
Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Brennkraftmaschine acht Zylinder
aufweist, denen jeweils einer der Injektoren zugeordnet ist, wobei
einer der ersten Injektoren und einer der weiteren Injektoren jeweils
eine erste Injektorgruppe, eine zweite Injektorgruppe, eine dritte
Injektorgruppe und eine vierte Injektorgruppe bildet, und die Hochdruckkolbenpumpe
zwei Pumpenkolben zum Fördern
von Kraftstoff in den Kraftstoffspeicher aufweist. Damit ist es möglich, in
einer Brennkraftmaschine mit acht Zylindern eine Hochdruckkolbenpumpe
mit zwei Pumpenkolben einzusetzen, und dabei die Druckschwankungen
zwischen den Einspritzvorgängen
der acht Injektoren sehr klein zu halten.
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Des
Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Brennkraftmaschine eine Übersetzungsvorrichtung aufweist,
die so ausgebildet ist, dass das Übersetzungsverhältnis zwischen
einer Umdrehungszahl einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und
einer Umdrehungszahl einer Antriebswelle der Hochdruckkolbenpumpe 1:1
beträgt.
Dies ermöglicht
eine besonders einfache Abstimmung zwischen dem Betrieb der Einspritzanlage
und dem der Brennkraftmaschine.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind nachfolgend anhand der schematischen
Zeichnung näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine in
einer ersten Ausführungsform,
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1A ein
Blockschaltbild einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine in
einer zweiten Ausführungsform,
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2 ein
Blockschaltbild einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine in
einer dritten Ausführungsform,
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3 ein
Blockschaltbild einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine in
einer vierten Ausführungsform,
und
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4 eine
schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine.
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Elemente
gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen
Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Die
in der 1 dargestellte Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine
weist einen Kraftstofftank 10 auf, aus dem mittels einer
Vorförderpumpe 12 Kraftstoff
gefördert
wird. Die Vorförderpumpe 12 ist
mit Vorzug als Flügelzellenpumpe
ausgeführt.
Es kann jedoch auch eine andere Pumpenart, z. B. eine Zahnradpumpe
oder eine Gerotorpumpe für
die Vorförderung
verwendet werden. Die Vorförderpumpe 12 kann
mit einer nicht dargestellten Antriebswelle, die mit einer Motorwelle
der Brennkraftmaschine 50 (4) gekoppelt
ist, mechanisch angetrieben werden. Alternativ ist es jedoch auch
möglich,
eine elektrisch betriebene Vorförderpumpe
einzusetzen, wodurch ei ne Steuerung der Förderleistung der Vorförderpumpe 12 unabhängig von
der Förderleistung weiterer
Pumpen möglich
ist.
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Die
Vorförderpumpe 12 ist
ausgangsseitig mit einem Vordrucksteuerventil 28 hydraulisch
gekoppelt, durch das bei einem Überschreiten
eines vorgegebenen Kraftstoffdrucks an der Ausgangsseite der Vorförderpumpe 12 ein
Teil des von der Vorförderpumpe 12 geförderten
Kraftstoffs zur Ansaugseite der Vorförderpumpe 12 zurückgeführt werden
kann. Dadurch kann der Kraftstoffdruck an der Ausgangsseite der
Vorförderpumpe 12 begrenzt
werden.
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Stromabwärts der
Vorförderpumpe 12 ist eine
Hochdruckkolbenpumpe 14 zur Förderung des Kraftstoffs in
einen Kraftstoffspeicher 16 angeordnet. Der Kraftstoffspeicher 16 ist
mit der Hochdruckkolbenpumpe 14 über eine Kraftstoffspeicherzuleitung 44 hydraulisch
gekoppelt. Die Hochdruckkolbenpumpe 14 ist als Einkolbenpumpe
ausgeführt,
wie sie zum Einsatz in Einspritzanlagen von Brennkraftmaschinen
bekannt sind. Die Hochdruckkolbenpumpe 14 hat ein Pumpengehäuse 30 mit
einer Pumpenkammer 29, in der ein Pumpenkolben 31 axial
bewegbar gelagert ist. Weiter weist die Hochdruckkolbenpumpe 14 eine
Antriebswelle 35 auf, die vorzugsweise mit einem Exzenter 32 in
Wirkverbindung steht und drehbar im Pumpengehäuse 30 gelagert ist.
Der Pumpenkolben 31 steht mit dem Exzenter 32 in
Wirkverbindung und wird mittels einer Feder 33 in ständiger Anlage
an den Exzenter 32 gehalten. Die Feder 33 stützt sich
vorzugsweise am Pumpengehäuse 30 und
an einer Federauflage 34 des Pumpenkolbens 31 ab.
In weiteren Ausführungsformen
kann die Hochdruckkolbenpumpe 14 auch als Pleuelpumpe oder
als eine andere Pumpe mit einem Pumpenkolben ausgebildet sein.
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Der
Kraftstoffspeicher 16 ist über Leitungen mit ersten Injektoren 18a und
weiteren Injektoren 18b hydraulisch gekoppelt. Einer der
ersten Injektoren 18a bildet zusammen mit einem der weiteren
Injektoren 18b eine erste Injektorgruppe 48a,
der andere der ersten Injektoren 18a bildet zusammen mit
dem anderen der weiteren Injektoren 18b eine zweite Injek torgruppe 48b.
Jedem der Injektoren 18a, 18b ist ein Brennraum 53 (4)
der Brennkraftmaschine 50 zugeordnet und jeder kann so
angesteuert werden, dass Kraftstoff in den Brennraum 53 eingespritzt wird.
Durch die Hochdruckkolbenpumpe 14 kann der Kraftstoff,
der mittels der Injektoren 18a, 18b in die Brennräume 53 der
Brennkraftmaschine 50 eingespritzt werden soll, einen relativ
hohen Einspritzdruck erreichen.
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Zwischen
dem Kraftstoffspeicher 16 und den weiteren Injektoren 18b sind
hydraulische Widerstandselemente 17 angeordnet, die bevorzugt
als Drosselelemente oder als Rückschlagventile
ausgebildet sein können.
Die hydraulischen Widerstandselemente 17 können einen
Kraftstofffluss von den weiteren Injektoren 18b in Richtung
zu der Hochdruckkolbenpumpe 14 mindestens drosseln, im
Falle des Einsatzes von Rückschlagventilen
auch ganz unterbinden.
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Überschüssiger Kraftstoff
kann von den Injektoren 18a, 18b über eine
Injektorrücklaufleitung 46 zum
Kraftstofftank 10 zurückgeführt werden.
Die Einspritzanlage kann auch ohne Injektorrücklaufleitung 46 ausgebildet
sein.
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Zwischen
der Vorförderpumpe 12 und
der Hochdruckkolbenpumpe 14 ist ein Volumenstromsteuer-/-regelventil 22 angeordnet,
mit dem der Kraftstofffluss von der Vorförderpumpe 12 in die
Hochdruckkolbenpumpe 14 einstellbar ist. Mittels eines Drucksensors 25,
durch den der Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffspeicher 16 bestimmt
werden kann, sowie gegebenenfalls in Abhängigkeit von weiteren Eingangsgrößen, kann
das Volumenstromsteuer-/-regelventil 22 so angesteuert
werden, dass eine niederdruckseitige Regelung des der Hochdruckkolbenpumpe 14 zugeführten Kraftstoffstroms
möglich ist.
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Die
Hochdruckkolbenpumpe 14 ist mittels einer stromabwärts der
Hochdruckkolbenpumpe 14 und stromaufwärts des Kraftstoffspeichers 16 abzweigenden
Pumpenrücklaufleitung 42 mit
einem Druckregelventil 20 verbunden, das beispielsweise abhängig von
dem vom Drucksensor 25 ermittelten Kraftstoffdruck im Kraftstoffspeicher 16 angesteuert werden
kann. In weiteren Ausführungsformen
kann sich das Druckregelventil 20 auch an anderen Positionen
in der Einspritzanlage befinden. Bei Überschreiten eines vorgegebenen
Kraftstoffdrucks in dem Kraftstoffspeicher 16 kann das
Druckregelventil 20 öffnen
und ein Teil des von der Hochdruckkolbenpumpe 14 geförderten
Kraftstoffs kann über
die Pumpenrücklaufleitung 42 in
den Kraftstofftank 10 zurückgeführt werden.
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Zum
Schutz der in der Einspritzanlage angeordneten Aggregate, insbesondere
der Pumpen 12, 14, der Steuerventile 22, 20 und
der Injektoren 48a, 48b sind an geeigneten Stellen
Filter 36, 38, 40 angeordnet. So ist
zum Schutz der Vorförderpumpe 12 hydraulisch
zwischen dem Kraftstofftank 10 und der Vorförderpumpe 12 in
der Regel ein erster Filter 36 vorgesehen. Des Weiteren
sind zum Schutz des Volumenstromsteuerventils 22 und der
Injektoren 48a, 48b vor dem Volumenstromsteuerventil 22 vorzugsweise
ein zweiter Filter 38 und zum Schutz des Drucksteuerventils 20 vor
diesem ein dritter Filter 40 angeordnet.
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Die
Pumpenrücklaufleitung 42 ist
ausgangsseitig vorzugsweise mit der Injektorrücklaufleitung 46 der
Injektoren 18a, 18b gekoppelt. Die Pumpenrücklaufleitung 42 und
die Injektorrücklaufleitung 46 von den
Injektoren 18a, 18b sind vorzugsweise zum Kraftstofftank 10 zurückgeführt.
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In 4 ist
die Brennkraftmaschine 50 gezeigt, mit einem Ansaugtrakt 51,
einem Motorblock 52, einem Zylinderkopf 54 und
einem Abgastrakt 56. Der Ansaugtrakt 51 umfasst
vorzugsweise ein Saugrohr 62, das hin zu einem Zylinder
Z1 über
einen Einlasskanal in den Brennraum 53 des Motorblocks 52 geführt ist.
Der Motorblock 52 umfasst ferner eine Kurbelwelle 64,
welche über
eine Pleuelstange 66 mit einem Kolben 68 des Zylinders
Z1 gekoppelt ist.
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In
dem Zylinderkopf 54 ist einer der ersten Injektoren 18a angeordnet.
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Neben
dem Zylinder Z1 sind bevorzugt noch weitere Zylinder Z2 bis Z8 vorgesehen,
in denen jeweils einer der ersten Injektoren 18a oder einer
der weiteren Injektoren 18b angeordnet ist. In weiteren bevorzugten
Ausführungsformen
weist die Brennkraftmaschine vier oder sechs Zylinder auf.
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Im
Folgenden soll die Funktion der ersten Ausführungsform der Einspritzanlage
nach 1 für die
Brennkraftmaschine 50 beschrieben werden. Dabei wird von
einer für
eine Brennkraftmaschinen mit vier Zylindern Z1 bis Z4 typischen
Zünd- und
Einspritzfolge 1-3-4-2 ausgegangen, wobei die Zahl jeweils für eine Nummer
des Injektors entsprechend der Reihenfolge von links nach rechts
in 1 steht.
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Die
Vorförderpumpe 12 fördert Kraftstoff
aus dem Kraftstofftank 10, wobei Verunreinigungen im ersten
Filter 36 zwischen dem Kraftstofftank 10 und der
Vorförderpumpe 12 zurückgehalten
werden können.
Der Druck am Ausgang der Vorförderpumpe 12 wird
durch das Vordrucksteuerventil 28 eingestellt. Der Kraftstoff
gelangt dann zu dem Volumenstromsteuer-/-regelventil 22.
Durch das Volumenstromsteuer-/-regelventil 22 wird der
Hochdruckkolbenpumpe 14 so viel Kraftstoff zur Verfügung gestellt, wie
vom Kraftstoffspeicher 16 benötigt wird. Mittels der Hochdruckkolbenpumpe 14 wird
der Kraftstoff über
die Kraftstoffspeicherzuleitung 44 an den Kraftstoffspeicher 16 geliefert.
Vom Kraftstoffspeicher 16 wird der Kraftstoff den Injektoren 18a, 18b zugeführt, und
von diesen in die Brennräume 53 der
Brennkraftmaschine 50 eingespritzt. Der für den Kraftstoffspeicher 16 erforderliche
Kraftstoffdruck wird vorzugsweise durch das Druckregelventil 20 festgelegt.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen
der Einspritzanlage wird der für
den Kraftstoffspeicher 16 erforderliche Kraftstoffdruck
durch eine Motorsteuerung derart geregelt, dass der Druck im Kraftstoffspeicher 16 gemessen
wird und die zum Erreichen des Sollwerts des Kraftstoffdrucks erforderliche Kraftstoffmenge
durch Verstellen des Volumenstromsteuer-/regelventils 22 eingestellt
wird. Steigt der Druck in der Kraftstoffspeicherzuleitung 44 und
damit im Kraftstoffspeicher 16 zu stark an oder soll der
Druck im Kraftstoffspeicher 16 gezielt verringert werden,
so kann mittels des Druckregelventils 20 Kraftstoff in den
Kraftstofftank 10 abgelassen werden. In den Kraftstofftank 10 kann
weiter Kraftstoff aus der Injektorrücklaufleitung 46 von
den Injektoren 18a, 18b zurückgeführt werden.
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Bei
Ausführung
eines Hubspiels des Pumpenkolbens 31 der Hochdruckkolbenpumpe 14 wird in
dem Kraftstoffspeicher 16 Druck aufgebaut.
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Öffnet nun
der erste Injektor 18a der ersten Injektorgruppe 48a,
um einen Einspritzvorgang S1 von Kraftstoff in einen der Brennräume 53 auszuführen, so
fällt der
Druck im Kraftstoffspeicher 16 ab. Durch die Anordnung
des hydraulischen Widerstandselements 17 zwischen dem Kraftstoffspeicher 16 und
dem weiteren Injektor 18b der ersten Injektorgruppe 48a kann
der Kraftstofffluss, der aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem
Kraftstoffspeicher 16 und dem weiteren Injektor 18b auftreten
kann, zumindest gedrosselt werden, wenn das hydraulische Widerstandselement 17,
wie in 1 dargestellt, als hydraulische Drossel ausgeführt ist.
Ist das hydraulische Widerstandselement 17 als Rückschlagventil ausgebildet,
so kann der Kraftstofffluss von dem weiteren Injektor 18b zum
Kraftstoffspeicher 16 vollständig unterbunden werden. Damit
kann in dem weiteren Injektor 18b der ersten Injektorgruppe 48a weiter
der Kraftstoffdruck vorliegen, wie er nach dem Druckaufbau durch
Ausführung
eines Hubspiels des Pumpenkolbens 31 der Hochdruckkolbenpumpe 14 erreicht wurde.
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Öffnet der
weitere Injektor 18b der ersten Injektorgruppe 48a,
so kann dieser nahezu das gleiche Kraftstoffvolumen in die Brennkraftmaschine 50 einspritzen
wie der erste Injektor 18a der ersten Injektorgruppe 48a.
Dabei gilt generell, dass eine Angleichung der Einspritzvolumina
der Injektoren 18a, 18b untereinander umso besser
erfolgen kann, je größer die
in den Injektoren 18a, 18b gespeicherten Kraftstoffvolumina
sind.
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Bei
dem folgenden Hubspiel des Pumpenkolbens 31 der Hochdruckkolbenpumpe 14 wird
wieder ein Kraftstoffdruck im Kraftstoffspeicher 16 aufgebaut.
Beim Öffnen
des ersten Injektors 18a der zweiten Injektorgruppe 48b führt dieser
einen ersten Einspritzvorgang S1 aus. Dadurch sinkt der Kraftstoffdruck
im Kraftstoffspeicher 16 wieder etwas ab. Durch die Anordnung
des hydraulischen Widerstandselements 17 zwischen dem weiteren
Injektor 18b der zweiten Injektorgruppe 48b und
dem Kraftstoffspeicher 16 kann der Kraftstofffluss von
dem weiteren Injektor 18b der zweiten Injektorgruppe 48b in Richtung
zu der Hochdruckkolbenpumpe 14 zumindest gedrosselt werden.
Damit liegt auch in dem weiteren Injektor 18b der zweiten
Injektorgruppe 48b ein ausreichend hoher Kraftstoffdruck
vor, der ermöglicht,
dass dieser nahezu das gleiche Kraftstoffvolumen in die Brennkraftmaschine 50 einspritzen
kann. Damit ist ermöglicht,
dass die Druckschwankungen und damit die Mengenschwankungen zwischen
den Einspritzvorgängen
S1 und S2 der ersten Injektoren 18a und der weiteren Injektoren 18b der
Injektorgruppen 48a, 48b sehr klein gehalten werden
können.
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In 1A ist
eine zweite Ausführungsform der
Einspritzanlage gezeigt, bei der der Kraftstoffspeicher 16 nicht
als „Common-Rail" ausgeführt ist, sondern
bei der der Kraftstoffspeicher 16 mehrteilig ausgebildet
ist und jeweils einer der Kraftstoffspeicher 16 einem der
Injektoren 18a, 18b zugeordnet ist. Zwischen den
Kraftstoffspeichern der weiteren Injektoren 18b und der
Hochdruckkolbenpumpe 14 sind jeweils die hydraulischen
Widerstandselemente 17 angeordnet. Die hydraulischen Widerstandselemente 17 sind
in der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform als Rückschlagventile
ausgebildet. Damit kann der Kraftstofffluß von den weiteren Injektoren 18b in
Richtung zu der Hochdruckkolbenpumpe 14 vollständig unterbunden
werden. Es kann so eine vollständige
Gleichheit der Einspritzmengen der Injektoren 18a, 18b in
die Brennräume 53 der
Brennkraftmaschine 50 erreicht werden. In einer alternativen
Ausführungsform
können
die hydraulischen Widerstandselemente 17 auch als Drosseln
ausgebildet sein.
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Das
Kraftstoffvolumen in den weiteren Injektoren 18b kann hier
zusammen mit dem Kraftstoffvolumen in den weiteren Injektoren 18b in
den Kraftstoffspeichern 16, die den weiteren Injektoren 18b zugeordnet
sind, dazu beitragen, dass ein ausreichend hoher Einspritzdruck
in den weiteren Injektoren 18b vorliegt. Im Übrigen entspricht
die zweite Ausführungsform
der Einspritzanlage in Aufbau und Funktion der ersten Ausführungsform
der 1.
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In
einer dritten Ausführungsform
(2) weist die Einspritzanlage zwei erste Injektoren 18a und
vier weitere Injektoren 18b, 18c auf. Einer der ersten
Injektoren 18a bildet zusammen mit zwei der weiteren Injektoren 18b, 18c die
erste Injektorgruppe 48a, und der andere der ersten Injektoren 18a bildet zusammen
mit den anderen zwei der weiteren Injektoren 18b, 18c die
zweite Injektorgruppe 48b. Stromabwärts des Kraftstoffspeichers 16 und
stromaufwärts
der weiteren Injektoren 18b, 18c sind jeweils die
hydraulischen Widerstandselemente 17 angeordnet. Ansonsten
entspricht diese Einspritzanlage in ihrem Aufbau der Einspritzanlage
der ersten Ausführungsform.
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Im
Folgenden soll die Funktion der dritten Ausführungsform der Einspritzanlage
nach 2 für die
Brennkraftmaschine 50 beschrieben werden. Dabei wird von
einer für
eine Brennkraftmaschine mit sechs Zylindern Z1 bis Z6 typischen
Zünd- und Einspritzfolge
1-5-3-6-2-4 ausgegangen:
Bei einem Hubspiel des Pumpenkolbens 31 erfolgt der
Druckaufbau in dem Kraftstoffspeicher 16. Der erste Injektor 18a der
ersten Injektorgruppe 48a führt nun einen Einspritzvorgang
S1 aus, wodurch es zu einem Druckabfall in dem Kraftstoffspeicher 16 kommt.
Die hydraulischen Widerstandselemente 17 drosseln den Rückfluss
von den weiteren Injektoren 18b, 18c der ersten
Injektorgruppe 48b in Richtung zu der Hochdruckkolbenpumpe 14,
so dass in der Folge die weiteren Einspritzvorgänge S2 der weiteren Injektoren 18b, 18c der
ersten Injektorgruppe 48b annähernd auf demselben Druckniveau
erfolgen können
wie der Einspritzvorgang S1 des ersten Injektors 18a der
ersten Injektorgruppe 48b. Bei einem weiteren Hubspiel
des Pumpenkolbens 31 der Hochdruckkolbenpumpe 14 erfolgt
wiederum ein Druckaufbau im Kraftstoffspeicher 16. Es erfolgt
der erste Einspritzvorgang S1 des ersten Injektors 18a der zweiten
Injektorgruppe 48b und der Druck im Kraftstoffspeicher 16 fällt ab.
Die hydraulischen Widerstandselemente 17 drosseln den Rückfluss
von den weiteren Injektoren 18b der zweiten Injektorgruppe 48b in
Richtung zu der Hochdruckkolbenpumpe 14. Die weiteren Einspritzvorgänge der
weiteren Injektoren 18b der zweiten Injektorgruppe 48b können so auf
annähernd
demselben Druckniveau erfolgen wie der Einspritzvorgang S1 des ersten
Injektors 18a der zweiten Injektorgruppe 48b.
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In
einer vierten Ausführungsform
der Einspritzanlage in 3 sind dem Kraftstoffspeicher 16 stromabwärts vier
erste Injektoren 18a und vier weitere Injektoren 18b nachgeordnet,
wobei jeweils einer der ersten Injektoren 18a und einer
der weiteren Injektoren 18b die erste Injektorgruppe 48a,
die zweite Injektorgruppe 48b sowie eine dritte Injektorgruppe 48c und
eine vierte Injektorgruppe 48d bilden. Stromabwärts des
Kraftstoffspeichers 16 und stromaufwärts der vier weiteren Injektoren 18b sind
jeweils hydraulische Widerstandselemente 17 angeordnet.
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Die
Hochdruckkolbenpumpe 14 ist hier eine Zweikolbenpumpe,
wobei die in der ersten Ausführungsform
beschriebenen Komponenten der Einkolbenpumpe doppelt ausgebildet
sind und die gemeinsame Antriebswelle 35 die Exzenter 32, 32' miteinander
koppelt.
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Im
Folgenden wird die Funktion der vierten Ausführungsform der Einspritzanlage
nach 3 für die
Brennkraftmaschine 50 beschrieben. Dabei wird von einer
für Brennkraftmaschinen mit
acht Zylindern Z1 bis Z8 typischen Zünd- und Einspritzfolge 1-5-4-2-6-3-7-8
ausgegangen:
Durch ein erstes Hubspiel des ersten Pumpenkolbens 31 erfolgt
ein Druckaufbau in dem Kraftstoffspeicher 16. Der erste
Injektor 18a der ersten Injektorgruppe 48a führt einen
ersten Einspritzvorgang S1 aus. Anschließend führt der weitere Injektor 18b der ersten
Injektorgruppe 48a einen weiteren Einspritzvorgang S2 aus.
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Im
Folgenden erfolgt durch ein erstes Hubspiel des Pumpenkolbens 31' ein Druckaufbau
in dem Kraftstoffspeicher 16, wodurch der erste Injektor 18a der
zweiten Injektorgruppe 48b einen ersten Einspritzvorgang
S1 und darauf folgend der weitere Injektor 18b der zweiten
Injektorgruppe 48b einen weiteren Einspritzvorgang S2 ausführt.
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Innerhalb
eines darauf folgenden zweiten Hubspiels des Pumpenkolbens 31 erfolgt
wiederum ein Druckaufbau in dem Kraftstoffspeicher 16 durch den
Hub des Pumpenkolbens 31, wobei zunächst der erste Injektor 18a der
dritten Injektorgruppe 48c einen ersten Einspritzvorgang
S1 und darauf folgend der weitere Injektor 18b der dritten
Injektorgruppe 48c einen weiteren Einspritzvorgang S2 ausführen kann.
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Innerhalb
eines zweiten Hubspiels des Pumpenkolbens 31' erfolgt anschließend wiederum
ein Druckaufbau in dem Kraftstoffspeicher 16, wobei zuerst
der erste Injektor 18a der vierten Injektorgruppe 48d einen
ersten Einspritzvorgang S1 und in der Folge der weiteren Injektor 18b der
vierten Einspritzgruppe 48d einen weiteren Einspritzvorgang
S2 ausführen
kann.
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Durch
die Anordnung der hydraulischen Widerstandselemente 17 zwischen
den weiteren Injektoren 18b und dem Kraftstoffspeicher 16 wird
jeweils ein Druckabfall in den weiteren Injektoren 18b zumindest
sehr klein gehalten. Sind die hydraulischen Widerstandselemente 17 Rückschlagventile,
so kann ein Kraft stofffluss von den weiteren Injektoren 18b in Richtung
zu dem Kraftstoffspeicher 16 auch vollständig unterbunden
werden. Es ist also möglich,
mit einer Hochdruckkolbenpumpe 14 mit zwei Pumpenkolben 31, 31' und der Anordnung
der hydraulischen Widerstandselemente 17 zwischen den weiteren
Injektoren 18b und dem Kraftstoffspeicher 16 zu
erreichen, dass der Einspritzdruck aller acht Injektoren 18a, 18b einer
Brennkraftmaschine 50 mit acht Zylindern Z1-Z8 im Wesentlichen
gleich ist.