DE102007053156A1 - Fuel injection system - Google Patents
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Abstract
Kraftstoffeinspritzsystem,
insbesondere für eine selbstzündende Brennkraftmaschine,
mit
wenigstens einer Pumpe (4) zur Förderung von Kraftstoff
in wenigstens einen Kraftstoffspeicher (2),
der mit von wenigstens
einem Steuergerät (12) gesteuerten, durch Betätigungseinrichtungen
(3) betätigten Injektoren (5) verbunden ist, deren Steuerkörper
(9) sich innerhalb der Injektoren (5) bewegen, wobei eine Hülse
(20) jedes Injektors (5) in einem Abstand von einem inneren Hülsenboden
eine durch den Steuerkörper verschließbare
Einspritzöffnung
(22) aufweist und zwischen dem Steuerkörper (9) und der
Hülse (20) ein Ventilsitz (19) ausgebildet ist, der eine
Verbindung zu der Einspritzöffnung (22) öffnet, wenn
der Steuerkörper (9) angehoben ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass
zwischen den Injektoren (5) und dem Kraftstoffspeicher
(2) während des Betriebs eine kontinuierliche Verbindung
besteht.Fuel injection system, in particular for a self-igniting internal combustion engine, with
at least one pump (4) for conveying fuel into at least one fuel reservoir (2),
connected to at least one control unit (12) controlled by actuators (3) actuated injectors (5) whose control body (9) move within the injectors (5), wherein a sleeve (20) of each injector (5) in a distance from an inner sleeve bottom closable by the control body
Injection opening (22) and between the control body (9) and the sleeve (20) is formed a valve seat (19) which opens a connection to the injection opening (22) when the control body (9) is raised,
characterized in that
there is a continuous connection between the injectors (5) and the fuel accumulator (2) during operation.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere für selbstzündende Brennkraftmaschinen wie Dieselverbrennungsmotoren, mit einer Hochdruckpumpe zur Förderung von Kraftstoff in wenigstens einen Kraftstoffspeicher, der mit gesteuerten Injektoren zum Einspritzen von Brennstoff in einen Verbrennungsraum verbunden ist.The The present invention relates to a fuel injection system, in particular for self-igniting internal combustion engines such as diesel internal combustion engines, with a high pressure pump for pumping fuel in at least one fuel storage, with controlled injectors for injecting fuel into a combustion chamber.
Kraftstoffeinspritzsysteme moderner Dieselverbrennungsmotoren arbeiten heute überwiegend nach dem Common-Rail-Verfahren. Eine Hochdruckpumpe bringt dabei den Kraftstoff auf ein hohes Druckniveau. Der unter Druck stehende Kraftstoff füllt einen Speicher, welcher die einzelnen Zylinder des Verbrennungsmotors über Injektoren mit Kraftstoff versorgt.Fuel injection systems Modern diesel internal combustion engines work predominantly today the common rail method. A high pressure pump brings the Fuel to a high pressure level. The pressurized fuel fills a memory which transfers the individual cylinders of the internal combustion engine Injectors supplied with fuel.
Herkömmliche Common-Rail-Injektoren sind so gestaltet, dass der am Injektor anliegende Druck direkt an der Düse ansteht. Bei Schäden am Nadelsitz des Einspritzventils besteht daher die Gefahr einer unkontrollierten Dauereinspritzung aufgrund von Leckage. Erst bei einer Einspritzmenge, welche die Nennmenge um das 1½ bis 2-fache überschreitet, greift bei diesen Systemen ein Durchflussbegrenzer ein und schließt die Leitung zwischen Rail und Einspritzventil. Aus Sicherheitsgründen werden deshalb bei Großdieselmotoren üblicherweise Common-Rail-Systeme eingesetzt, die zwischen den Einspritzereignissen den hohen Versorgungsdruck von der Düse trennen.conventional Common rail injectors are designed so that the voltage applied to the injector Pressure is applied directly to the nozzle. In case of damage There is therefore the danger of a needle seat of the injection valve uncontrolled continuous injection due to leakage. Only at; only when an injection quantity, which is the nominal quantity around the 1½ to 2 times, a flow restrictor intervenes in these systems and closes the line between rail and injector. For safety reasons are therefore usually in large diesel engines Common rail systems used between injection events disconnect the high supply pressure from the nozzle.
Schieberinjektoren,
wie sie beispielsweise aus der
Aus
der
Ausgehend
von der
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.These Object is achieved by the subject of claim 1. Advantageous developments are Subject of the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzsystem umfasst wenigstens eine Pumpe, insbesondere eine Hochdruckpumpe, zur Förderung von Kraftstoff in wenigstens einen Kraftstoffspeicher, der mit von wenigstens einem Steuergerät gesteuerten, durch Betätigungseinrichtungen betätigten Injektoren verbunden ist, deren Steuerkörper sich, vorzugsweise vollständig, innerhalb des Injektors bewegen. Dabei besteht zwischen den Injektoren und dem Kraftstoffspeicher während des Betriebs des Dieselverbrennungsmotors eine kontinuierliche Verbindung.The Fuel injection system according to the invention comprises at least one pump, in particular a high-pressure pump, for delivery of fuel in at least one fuel storage, the with controlled by at least one controller, by actuators actuated injectors is connected, the control body itself, preferably completely, within the injector move. There is between the injectors and the fuel tank during operation of the diesel internal combustion engine continuous connection.
Die erfindungsgemäße Lösung für ein Kraftstoffeinspritzsystem wird durch die Verwendung eines Injektors erreicht, der nach dem Schieberprinzip gestaltet ist. Bei dieser Gestaltung wirkt bei geschlossenem Injektor im Einspritzraum keine oder keine wesentliche Kraft auf den Steuerkörper, die in Ventilöffnungsrichtung gerichtet ist.The inventive solution for A fuel injection system is characterized by the use of an injector achieved, which is designed according to the slide principle. At this Design does not work when the injector is closed in the injection chamber or no significant force on the control body, the directed in the valve opening direction.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Injektors verläuft dessen Steuerkörper an dem zum Brennraum gerichteten Ende des Injektors bevorzugt eng toleriert innerhalb der Injektorhülse. Diese Hülse weist in einem Abstand vom inneren Hülsenboden eine oder mehrere radial gerade oder schräg nach außen verlaufende Öffnungen auf. Diese Öffnungen sind bevorzugt so dimensioniert und angeordnet, dass anhand der Stellung des Steuerkörpers ein Einspritzquerschnitt für einen geeigneten Einspritzvolumenstrom im aktuellen Lastbereich freigegeben wird und bei vollständiger Öffnung ein maximaler Einspritzquerschnitt, wie er bevorzugt für den Volllastbereich erforderlich ist, freigegeben ist.at a preferred embodiment of the injector extends its control body at the end facing the combustion chamber of the injector preferably closely tolerated within the Injektorhülse. This sleeve has at a distance from the inner sleeve bottom a or more radially straight or obliquely outward extending openings. These openings are preferably dimensioned and arranged so that on the basis of the position of the control body an injection cross section for a suitable injection volume flow in the current load range is released and at full opening a maximum injection cross section, as preferred for the full load range is required is released.
Der freigegebene Einspritzquerschnitt ergibt sich vorzugsweise aus der axialen Verschiebung des Steuerkörpers, dessen unteres Ende auch als Schieber bezeichnet wird. Die Einspritzöffnungen sind dabei bevorzugt so an der Injektorhülse angeordnet, dass diese erst bei um einen bestimmten Weg angehobenem Steuerkörper freigegeben werden. Zudem ist der Steuerkörper vorzugsweise so gestaltet, dass ebenfalls erst, nachdem er um einen gewissen Abstand angehoben ist, eine Verbindung des Einspritzraums mit dem Kraftstoffspeicher hergestellt wird. Diese Gestaltung bietet den Vorteil, dass auch bei beschädigtem oder undichtem Sitz des Ventilkörpers dieser den Bereich der Einspritzöffnungen vom Kraftstoffspeicher trennt und die Einspritzöffnungen vollständig verdeckt. Das Konstruktionsprinzip dieser Injektoren trägt so zum sicheren Schließen der Injektoren zum Brennraum hin und zur Vermeidung einer unerwünschten Dauereinspritzung bei.Of the Released injection cross-section preferably results from the axial displacement of the control body, the lower End is also referred to as a slide. The injection openings are preferably arranged on the injector, that this only when raised by a certain way control body be released. In addition, the control body is preferably designed so that only after it has a certain Distance is raised, a connection of the injection space with the Fuel tank is made. This design offers the Advantage that even with damaged or leaking seat of the valve body of this the area of the injection openings separates from the fuel tank and the injection ports completely obscured. The design principle of these injectors thus contributes to the safe closing of the injectors to the combustion chamber and to avoid unwanted Continuous injection at.
Hierzu ist in einer bevorzugten Ausführung ein Ventilsitz des Steuerkörpers in der Hülse vorgesehen, so dass der auf dem Ventilsitz sitzende Steuerkörper eine Verbindung zwischen dem Kraftstoffspeicher und den Einspritzöffnungen verschließt. Der Ventilsitz und die durch den Schieber verschlossenen Einspritzöffnungen bilden damit zwei redundante Absperrungen, so dass auch bei Leckage im Ventilsitz oder zwischen Schieber und Einspritzöffnungen ein unkontrolliertes Einspritzen verhindert wird. Daher können vorteilhafterweise während des gesamten Betriebes die Injektoren mit dem Kraftstoffspeicher kommunizieren und müssen nicht mehr, wie bisher, aus Sicherheitsgründen zwischen den Einspritzereignissen von diesem getrennt werden.For this is in a preferred embodiment, a valve seat of Control body provided in the sleeve, so that the seated on the valve seat control body a connection between the fuel reservoir and the injection ports closes. The valve seat and through the slide closed injection ports thus form two redundant barriers, so that even with leakage in the valve seat or between slide and Injection openings prevents uncontrolled injection becomes. Therefore, advantageously during of the entire operation the injectors with the fuel storage communicate and do not have to, as before, for security reasons between the injection events are separated from this.
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzsystem umfasst bevorzugt eine Hochdruckpumpe, welche den Kraftstoff in einen Kraftstoffspeicher fördert. Der Kraftstoffspeicher kann als für diesen Zweck vorgesehener Hochdruckbehälter ausgeführt sein. Bevorzugt sind jedoch Kraftstoffleitungen des Kraftstoffeinspritzsystems mit vergrößertem Querschnitt ausgeführt, so dass diese ein geeignet großes Volumen aufweisen. Solche großvolumigen Kraftstoffleitungen (Rails) sind dabei bevorzugt so am Motor angeordnet, dass sie in der Nähe der an den einzelnen Zylindern angeordneten Injektoren verlaufen. Mit diesem Kraftstoffspeicher (Behälter oder Rail) sind die Injektoren mittels Versorgungsleitungen bevorzugt direkt verbunden. Wie vorstehend beschrieben, sind diese Injektoren bevorzugt als Schieberinjektoren ausgeführt.The Fuel injection system according to the invention comprises preferably a high pressure pump, which the fuel into a fuel tank promotes. The fuel storage may be considered for this purpose be designed provided high-pressure vessel. However, fuel lines of the fuel injection system are preferred executed with enlarged cross-section, so that they have a suitably large volume. Such large-volume fuel lines (rails) are preferred so arranged on the engine that they are close to the at individual injectors arranged in individual cylinders. With this Fuel tanks (tank or rail) are the injectors preferably directly connected by means of supply lines. As above described, these injectors are preferred as slide injectors executed.
Zur Einspritzsteuerung ist bevorzugt an jedem Injektor ein Betätigungselement, bevorzugt ein Steuerventil, angeordnet, welches vorzugsweise mit einer Kraftstoffniederdruckleitung verbunden ist, welche den Kraftstoff in das Kraftstoffvorratssystem zurück führt.to Injection control is preferably an actuator on each injector, preferably a control valve, arranged, which preferably with a Fuel low pressure line is connected, which is the fuel leads back to the fuel supply system.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Betätigungselement durch einen Elektromagnet betätigt. Dieser Elektromagnet wird bevorzugt von einem elektronischen Steuergerät gesteuert, wobei das Steuergerät eine Vielzahl von Betriebsparametern des Dieselverbrennungsmotors verarbeitet und hieraus die Steuerbefehle zur Steuerung des Betätigungselements generiert. Es ist auch möglich, dass mittels eines bevorzugt eingesetzten elektronischen Steuergeräts ein Servomotor oder ein Piezoaktor gesteuert wird, welche die Injektoren des Einspritzsystems betätigen. Auch eine Regelung des Steuerköpers kann vorgesehen sein.In a preferred embodiment, the actuating element operated by an electromagnet. This electromagnet is preferably controlled by an electronic control unit, wherein the controller has a plurality of operating parameters the diesel internal combustion engine processes and from there the control commands generated to control the actuator. It is also possible that by means of a preferably used electronic control unit a servo motor or a piezoelectric actuator is controlled, which actuate the injectors of the injection system. A regulation of the control body can also be provided.
Aufgrund der dargestellten vorteilhaften Gestaltung des Injektors ist es zur Vermeidung einer Dauereinspritzung nicht erforderlich, die Verbindung zwischen den Injektoren und dem Kraftstoffspeicher zwischen den Einspritzvorgängen des betreffenden Zylinders des Verbrennungsmotors zu trennen. Erfindungsgemäß stellt erst die Bewegung des Steuerkörpers im Injektor, welcher vom Betätigungselement gesteuert ist, eine Verbindung vom Kraftstoffspeicher, welcher unter hohem Druck steht, zum Einspritzraum des Injektors her.by virtue of it is the illustrated advantageous design of the injector to avoid a continuous injection is not required, the connection between injectors and fuel storage between injections to separate the relevant cylinder of the internal combustion engine. According to the invention provides first the movement of the control body in the injector, which controlled by the actuator, a connection from Fuel storage, which is under high pressure, to the injection space of the injector.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Einspritzsystems ist so gestaltet, dass der Steuerkörper des Injektors weg- bzw. hubgesteuert ist. Das heißt, dass bevorzugt der Weg, um welchen sich der Steuerkörper vom Injektorboden hebt, vom Betätigungselement gesteuert ist. Über eine vorbestimmte Wegänderung wird bei der bevorzugt eingesetzten Injektorgestaltung ein definierter Einspritzquerschnitt geöffnet. Aufgrund des konstanten Kraftstoffdrucks im Kraftstoffspeicher des Einspritzsystems ist so der eingespritzte Volumenstrom einstellbar. Abhängig vom Verstellweg des Steuerkörpers kann so der Einspritzquerschnitt bevorzugt frei gewählt werden. Dies ermöglicht in Zusammenhang mit der Ventilbewegung einen variablen Einspritzverlauf, mittels dessen beispielsweise auch eine Voreinspritzung leicht durchführbar ist. Über das Steuergerät kann somit der Einspritzverlauf über den Einspritzquerschnitt frei über das Kennfeld des Motors gewählt werden.A preferred embodiment of the injection system is so designed that the control body of the injector away or is stroke-controlled. That means that preferably the way to which the control body lifts from the injector floor, from Actuator is controlled. About a predetermined Path change is in the preferred Injektorgestaltung a defined injection cross section opened. by virtue of the constant fuel pressure in the fuel tank of the injection system so the injected volume flow is adjustable. Depending on Adjustment of the control body can so the injection cross section preferably be chosen freely. this makes possible in connection with the valve movement a variable injection curve, by means of which, for example, a pre-injection easily feasible is. Via the control unit can thus overflow the injection the injection cross section freely on the map of the engine to get voted.
Durch den Wegfall der erforderlichen Unterbrechung des Kraftstoffdrucks zwischen Kraftstoffspeicher und Injektor zwischen den Einspritzvorgängen kann bei einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung ein bei üblichen Kraftstoffeinspritzeinrichtungen je Zylinder erforderliches Schaltelement mit den hierfür erforderlichen Steuer- und Versorgungsleitungen entfallen. Hierdurch ergibt sich ein einfacherer Aufbau der Kraftstoffeinspritzeinrichtung, wobei durch die zusätzliche Möglichkeit, den Einspritzverlauf abhängig von der Bewegung des Steuerkörpers im Injektor zu steuern, die Variabilität der Einspritzung verbessert wird.By the elimination of the required interruption of the fuel pressure between fuel storage and injector between injections can in a fuel injection device according to the invention one in conventional fuel injectors per cylinder required switching element with the necessary Control and supply lines omitted. This results a simpler structure of the fuel injection device, wherein by the additional possibility, the course of injection depending on the movement of the control body in the Injector to control the variability of the injection is improved.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt:Further Advantages, features and applications of the present Invention will become apparent from the following description in conjunction with the figures. It shows:
In
In
der dargestellten Stellung des Steuerkörpers
Durch
die Ausführung des Injektors
Während
in
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: MAN DIESEL & TURBO SE, 86153 AUGSBURG, DE |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20130601 |