DE102007016418A1

DE102007016418A1 - Temperierung der Schaltventileinheit in Einspritzsystemen

Info

Publication number: DE102007016418A1
Application number: DE102007016418A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Maier; Christian Dr. Vogel
Original assignee: MAN Diesel SE
Current assignee: MAN Energy Solutions SE
Priority date: 2007-04-05
Filing date: 2007-04-05
Publication date: 2008-10-09
Also published as: JP2008255982A; JP5053878B2; KR101529312B1; CN101280752A; KR20080090965A; CN101280752B; FI20085056A; FI124257B; FI20085056A0

Abstract

Einspritzvorrichtung (1) für eine Brennkraftmaschine mit einem druckgesteuerten Einspritzventil (2) und einem Druckspeicher (4), der unter Druck stehenden Kraftstoff speichert. Die Einspritzung wird dabei über ein entsprechendes Schaltventil (3) gesteuert und kontrolliert, wobei das Schaltventil (3) mit einer Temperierungseinrichtung (5) ausgestattet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen und insbesondere die Temperierung einer Schaltventileinheit der Einspritzvorrichtung.
Bei Commonrail-Einspritzsystemen erfolgt die Steuerung des Einspritzventils über ein Schaltventil, wie z. B. ein elektrisch angesteuertes 2/2-Wege-Ventil. Das Schaltventil ist dabei im Injektor oder außerhalb des Injektors angeordnet.
Beim Einsatz von Commonrail-Systemen für den Schiffsmotorenbau, d. h. beim Einsatz mit Kraftstoffen von hoher Viskosität, wie z. B. Schweröl (HFO), ergeben sich folgende Problemstellungen. Beim Kaltstart mit Schweröl muss das Schaltventil beheizt werden, um die Schaltfähigkeit der Schaltventile zu gewährleisten. Bei Betrieb des Verbrennungsmotors wird das Schweröl beheizt, um eine geeignete Viskosität sicherzustellen. Die Schaltventile weisen elektrisch ansteuerbare Magnete auf. Um zu verhindern, dass die Magnete durch das heiße Schweröl geschädigt werden, müssen die Magnete entfernt von dem heißen Schweröl angeordnet sein. Beispielsweise wird dazu eine lange Kolbenstange zwischen dem Schaltventil und einer Düsennadel des Injektors verwendet.
Es ist Aufgabe der Erfindung, kompakte und dennoch mit Schweröl funktionsfähige Injektoren eines Einspritzsystems bereit zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche der vorliegenden Erfindung gelöst. Die abhängigen Ansprüche sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist eine Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem druckgesteuerten Einspritzventil und einem Druckspeicher vorgesehen. Der Druckspeicher speichert unter Druck stehenden Kraftstoff. Zwischen dem Einspritzventil und dem Druckspeicher ist ein Schaltventil vorgesehen, das die Fließverbindung zwischen dem Einspritzventil und dem Druckspeicher steuert. Das Schaltventil ist mit einer Temperierungseinrichtung ausgestattet.
Die Temperierungseinrichtung dient zum Heizen und/oder Kühlen des Schaltventils. Somit kann die Temperierungseinrichtung dazu verwendet werden, beim Kaltstart das Schaltventil zu heizen. Da es erfindungsgemäß nunmehr auch möglich ist, das Schaltventil zu kühlen, kann der Magnet des Schaltventils in unmittelbarer Nähe zu den Bauteilen angeordnet werden, die beheiztes Schweröl führen. Das heißt, die Temperierungseinrichtung kann verhindern, dass die für beheiztes Schweröl übliche Temperatur von etwa 120°C auf den Magneten des Schaltventils einwirkt.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
1: eine schematische Darstellung eines druckgesteuerten Injektors mit externem Schalterventil;
2: eine schematische Darstellung eines druckgesteuerten Injektors mit internem Schaltventil;
3: eine schematische Darstellung eines hubgesteuerten Injektors mit internem Schaltventil und langer Druckstange;
4: eine schematische Darstellung eines hubgesteuerten Injektors mit internem Schaltventil und kurzer Druckstange.
1 zeigt eine Einspritzvorrichtung 1 mit einem Injektor 6, der ein Einspritzventil 2 am unteren Ende aufweist. Bei dem Injektor 6 handelt es sich um einen druckgesteuerten Injektor, der bei anliegendem Kraftstoffdruck im unterem Druckraum 10 öffnet.
Der Kraftstoff, der sich in einem Kraftstoffreservoir bzw. Speichervolumen (nicht dargestellt) befindet, wird über eine Kraftstoffleitung mit ca. 600 bis 2500 bar Druck in das Speichervolumen gefördert. Das an das Speichervolumen angeschlossene Schaltventil 3, das z. B. als 2/2-Wege-Ventil ausgeführt sein kann, führt abhängig von der Schaltventilstellung den Kraftstoff dem Injektor 6 zu. Der an der Düsennadel 7 anliegende Kraftstoffdruck bewegt die Düsennadel 7 gegen den Federdruck der Feder 8 und gibt somit den Einspritzquerschnitt frei, so dass der Kraftstoff in den Brennraum gelangt.
An dem Schaltventil 3 ist eine Temperierungseinrichtung 5 angeordnet, die über Zu- und Rücklauf ein Fluid in der Temperierungseinrichtung 5 zirkulieren lässt. Die Temperierungseinrichtung kann je nach Betriebszustand des Verbrennungsmotors heizen oder kühlen, so dass das Schaltventil eine optimale Temperatur annimmt. Durch die Temperierung wird einerseits der Magnet der elektrischen Ansteuerung geschützt und andererseits das hochviskose Schweröl beim Kaltstart fließfähig gehalten. Gegebenenfalls kann noch durch geeignete Isolierungsmaterialien zwischen Schaltventil und Bauteilen, die heißes Schweröl führen, die Temperierungsfunktion unterstützt werden.
2 zeigt ebenfalls einen druckgesteuerten Injektor, der sich von der Ausführungsform nach 1 dahingehend unterscheidet, dass das Schaltventil 3 in dem Injektor 6 untergebracht ist.
3 und 4 zeigen eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung, nämlich einen hubgesteuerten Injektor 6. Der hubgesteuerte Injektor 6 unterscheidet sich dahingehend von den Ausführungsformen nach 1 und 2, dass die Stellung der Düsennadel 7 durch das Verhältnis des Druckes im oberen Druckraum 9 und dem unteren Druckraum 10 gesteuert wird. Der Hubkolben 11 in 3 ist verhältnismäßig lang ausgebildet, wobei jedoch der Hubkolben 11, wie in 4 gezeigt, auch kurz ausgebildet sein kann. Jedoch erhöht sich bei einem kurzen Hubkolben der Temperierungsaufwand für das Schaltventil, da das Schaltventil unter erhöhtem Temperatureinfluss durch das heiße Schweröl steht. Die Ausführungsform nach 4 weist ferner ein in den Injektor 6 integriertes Speichervolumen bzw. Druckspeicher 4 auf.

1: Einspritzvorrichtung
2: Einspritzventil
3: Schaltventil
4: Druckspeicher
5: Temperierungseinrichtung
6: Injektor
7: Düsennadel
8: Feder
9: oberer Druckraum
10: unterer Druckraum
11: Hubkolben

Claims

Einspritzvorrichtung (1) für eine Brennkraftmaschine mit einem Einspritzventil (2) und einem Druckspeicher (4), der unter Druck stehenden Kraftstoff speichert, wobei ein Schaltventil (3) zur Steuerung der Einspritzung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (3) mit einer Temperierungseinrichtung (5) ausgestattet ist.
Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierungseinrichtung (5) an dem Schaltventil (3) angeordneten ist und einen mit einem Fluid durchströmten Hohlkörper aufweist, dessen Temperatur mittels des Fluids festgelegt wird.
Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Fluid um Wasser, Öl oder Kraftstoff handelt.
Einspritzvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid auch für eine Düsen- oder Motortemperierung vorgesehen ist.
Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Temperierungseinrichtung (5) um eine mittels des thermoelektrischen Effekts temperierte Einrichtung handelt.
Einspritzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Funktionsweise der Temperierungseinrichtung der Peltiereffekt zu Grunde liegt.
Einspritzvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Schaltventil um ein 2/2 Wegeventil, ein 3/2 Wegeventil oder eine Kombination aus 2/2 Wegeventil und 3/2 Wegeventil handelt.
Einspritzvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierungseinrichtung (5) heizt und/oder kühlt.
Einspritzvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzventil (2) druckgesteuert oder hubgesteuert ausgebildet ist.
Einspritzvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (3) zwischen dem Einspritzventil (2) und dem Druckspeicher (4) angeordnet ist.
Brennkraftmaschine mit einer Einspritzvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche.