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Die
Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine,
insbesondere für
einen Dieselmotor, mit wenigstens einem Arbeitszylinder und wenigstens
einem Injektor pro Arbeitszylinder zum Einspritzen von Kraftstoff
in jeweils einen Arbeitszylinder, wobei der Injektor ein Mengenventil
und eine mit dem Mengenventil über
eine erste Kraftstoffleitung verbundene Einspritzdüse aufweist, gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Bekannte
Einspritzsysteme weisen eine starke Abhängigkeit der Einspritzmenge
von der der vorausgehenden Einspritzung auf, was zu Emissions- und
Applikationsproblemen sowie einem reduzierten Wirkungsgrad vor allem
bei kleinen Einspritzmengen führt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Einspritzsystem der o.
g. Art hinsichtlich der Absteuermengen und der Strahlaufbereitung
zu verbessern und gleichzeitig eine geringere Abhängigkeit
der eingespritzten Kraftstoffmenge von der Voreinspritzung zu erzielen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Kraftstoffeinspritzsystem der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten
Merkmalen gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
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Dazu
ist es bei einem Kraftstoffeinspritzsystem der o. g. Art erfindungsgemäß vorgesehen,
dass zusätzlich
ein Standdruckeinstellventil vorgesehen ist, welches einerseits
mit der ersten Kraftstoffleitung und andererseits mit einem Kraftstoffrücklauf verbunden
ist, wobei das Standdruckeinstellventil derart ausgebildet ist,
dass dieses unterhalb eines ersten Schaltdruckes in der ersten Kraftstoffleitung,
welcher kleiner ist als ein Öffnungsdruck
der Einspritzdüse,
in einer ersten Arbeitsstellung den Kraftstoffrücklauf von der Leitung abtrennt,
bei dem ersten Schaltdruck und oberhalb des ersten Schaltdruckes
sowie unterhalb eines zweiten Schaltdruckes, welcher größer als der
erste Schaltdruck und kleiner als der Öffnungsdruck der Einspritzdüse ist,
den Kraftstoffrücklauf
mit der ersten Kraftstoffleitung in einer zweiten Arbeitsstellung
fluidleitend verbindet, sowie bei und oberhalb des zweiten Schaltdruckes
in einer dritten Arbeitsstellung den Kraftstoffrücklauf von der ersten Kraftstoffleitung
abtrennt.
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Dies
hat den Vorteil, dass ein Einspritzsystem ohne Separationszeitempfindlichkeit
und mit reduzierten Absteuermengen bei besserer Strahlaufbereitung
durch den Entfall einer Sitzdrossel zur Verfügung steht. Das erfindungsgemäße Einspritzsystem erzielt
einen geringeren Applikationsaufwand, eine verkürzte Baulänge, ein kleineres Kraftstoffverteilrohrvolumen
bzw. Railvolumen (Bauraum) und geringere Steuermengen. In der Folge
wird weniger Antriebsleitung für
die CR(Common Rail)-Pumpe benötigt
sowie der Wirkungsgrad verbessert, was auch einen CO2-Vorteil
bedingt.
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Zweckmäßigerweise
ist ein mit dem Injektor über
eine Leitung verbundenes Kraftstoffverteilerrohr (Common Rail) oder
Kraftstoffspeicher und eine mit dem Kraftstoffverteilerrohr verbundene
Hochdruckpumpe vorgesehen, wobei der Kraftstoffrücklauf mit einem Kraftstoffstank
verbunden ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Standdruckeinstellventil als 2/3-Wegeventil ausgebildet.
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Das
Standdruckeinstellventil weist beispielsweise einen axial in Abhängigkeit
von dem Druck in der Leitung in die drei Arbeitsstellungen verschiebbaren
Kolben auf, welcher in der ersten und der dritten Arbeitsstellung
an einer Dichtfläche
anschlägt.
Hierbei weist das Standdruckeinstellventil bevorzugt ein Federelement
auf, welches den Kolben in Richtung der ersten Schaltstellung mit
Kraft beaufschlagt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist ein Aktuator für
das Mengenventil als Elektromagnet oder Piezoelement oder Magnetorestriktiv
ausgebildet.
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Ein
kontrolliertes Überströmen von
der ersten Kraftstoffleitung in den Kraftstoffrücklauf erzielt man dadurch,
dass das Standdruckeinstellventil in der zweiten Arbeitsstellung
den Kraftstoffrücklauf
mit der ersten Kraftstoffleitung über eine Drossel verbindet.
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In
einer alternativen Ausführungsform
ist ein Gegenkolben mit einem Druckraum axial zur Einspritzdüse derart
vorgesehen, dass der Gegenkolben bei Druck im Druckraum eine axiale
Kraft in Richtung der Schließstellung
der Einspritzdüse
ausübt.
Hierbei ist bevorzugt der Druckraum des Gegenkolbens über eine
zweite Kraftstoffleitung mit dem Injektorvolumen verbunden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Mengenventil als 2/2-Wegeventil ausgebildet.
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Zweckmäßigerweise
ist in einem Kraftstofftank und/oder im Kraftstoffrücklauf eine
Kraftstoffkühlvorrichtung
vorgesehen.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese
zeigt in
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1 ein
schematisches Schaltbild einer ersten bevorzugten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems,
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2 ein
schematisches Schaltbild einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems,
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3 ein
Standdruckeinstellventil in Form eines 2/3-Wegeventils für ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzsystem
in schematischer Schnittansicht in einer Ausgangsstellung (erste
Sperrstellung),
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4 das
Standdruckeinstellventil gemäß 3 in
Durchflussstellung mit Drossel,
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5 das
Standdruckeinstellventil gemäß 3 in
zweiter Sperrstellung,
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6 das
Standdruckeinstellventil gemäß 3 in
erster Sperrstellung in vergrößerter Darstellung
und
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7 eine
alternative Ausführungsform
des Standdruckeinstellventil in schematischer Schnittansicht.
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Die
in 1 dargestellte, bevorzugte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Einspritzsystems
für eine
Brennkraftmaschine, beispielsweise für einen Dieselmotor, umfasst
eine Hochdruckpumpe 10 und ein Kraftstoffverteilrohr bzw.
ein Rail 12, von dem zu einem Injektor bzw. Motorzylinder
eine Leitung 14 mit einer Drossel 16 abzweigt.
Vorliegend ist lediglich aus Gründen
einer vereinfachten Darstellung jeweils ein 1-Zylindermotor dargestellt.
Der Injektor umfasst im Wesentlichen ein Injektorvolumen 18,
ein Mengenventil 20 in Form eines 2/2-Wegeventil, welches
beispielsweise von einem Piezoelement oder einem Elektromagnet (nicht
dargestellt) angetrieben wird, ein Standdruckeinstellventil 22 in
Form eines 2/3-Wegeventils und eine Einspritzdüse 24, mit Düsennadelfeder
(passive Düse).
Weiterhin weist das Einspritzsystem einen mit dem Kraftstoffverteilrohr 12 verbundenen
Raildrucksensor 26, ein den Druck im Kraftstoffverteilrohr 12 regelndes
Druckregelventil 28, einen Kraftstofftank 30 sowie
eine mit dem Druckregelventil 28, dem Kraftstofftank 30,
dem Standdruckeinstellventil 22 und der Einspritzdüse 24 verbundene
Leckölleitung 32 auf.
Mit 34 ist eine elektrische Steuerung für das Mengenventil 20 bezeichnet.
Eine Kraftstoffleitung bzw. Rücklaufleitung 36 verbindet
den Kraftstofftank 30 mit dem Standdruckeinstellventil 22 und über das
Druckregelventil 28 mit dem Kraftstoffverteilrohr 12.
Zur Dämpfung
der durch die Kolben der Hochdruckpumpe 10 erzeugten Druckstöße befindet
sich, zwischen dem Rail 12 und dem Injektorspeicher 18 mindestens
eine Drossel 16. Die Drossel kann in den Injektor bzw.
ins Rail 12 integriert sein. Die Leitungslänge der
Leitung 14 zwischen Rail 12 und Injektor ist für alle Zylinder
gleich. Der Injektorspeicher 18 ist durch eine Aushöhlung des
Injektorkörpers
erzeugt ausgebildet. Die Einspritzmengenfreigabe erfolgt durch das
2/2-Wegeventil 20 (Mengenventil). Das 2/3-Wegeventil 22 stabilisiert
den Standdruck zwischen der Einspritzdüse 24 und dem Mengenventil 20.
Das Lecköl
fließt,
ggf. durch eine Kühler
(nicht dargestellt), über
die Leckölleitung 32 und
die Kraftstoffleitung 36 zurück zum Kraftstofftank 30.
Die Leitungen im Injektor sind so kurz wie möglich ausgeführt. Eine
erste Leitung 40 verbindet die Einspritzdüse 24 mit
dem Mengenventil 20. Ein Anschluss des Standdruckeinstellventils 22 ist
mit der ersten Leitung 40 verbunden. Das Mengenventil ist
durch eine Feder 44 in. Richtung Schließstellung mit Kraft beaufschlagt.
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Das
2/3-Wegeventil 22 weist drei Stellungen auf, die zusätzlich in 3 bis 5 veranschaulicht sind.
In einer ersten Schaltstellung gemäß 3 ist das
2/3-Wegeventil 22 geschlossen. In einer zweiten Schaltstellung
gemäß 4 verbindet
das 2/3-Wegeventil 22 die erste Leitung 40 mit
der Rücklaufleitung 36 über eine
in dem 2/3-Wegeventil 22 ausgebildete Drossel 46.
In einer dritten Schaltstellung gemäß 5 ist diese
Verbindung zwischen der ersten Leitung 40 und der Rücklaufleitung 36 wieder
getrennt. Das 2/3-Wegeventil 22 ist derart ausgebildet, dass
ein über
die erste Leitung 40 im 2/3-Wegeventil 22 anstehender
Druck zwischen den zuvor genannten Schaltstellungen umschaltet.
Hierbei ist die erste Schaltstellung gemäß 3 eine Ausgangsstellung des
2/3-Wegeventil 22 bei einem Druck in der ersten Leitung 40 unterhalb
einem ersten Schaltdruck. Bei Überschreiten
des ersten Schaltdruckes und unterhalb eines zweiten Schaltdruckes
in der ersten Leitung 40 wechselt das 2/3-Wegeventil 22 in
die zweite Schaltstellung gemäß 4,
wobei Kraftstoff über die
Drossel 46 von der Leitung 40 in den Rücklauf 36 strömt. Bei Überschreiten
auch des zweiten Schaltdruckes in der ersten Leitung 40 wechselt
das 2/3-Wegeventil 22 schließlich in die dritte Schaltstellung
gemäß 5,
so dass die Verbindung zwischen erster Leitung 40 und Rücklauf 36 wieder
geschlossen ist. Ausgehend von einem Druck oberhalb des zweiten
Schaltdruckes in der ersten Leitung 40 wechselt bei nachlassendem
Druck dementsprechend das 2/3-Wegeventil 22 nacheinander
von der dritten Schaltstellung zurück in die zweite Schaltstellung und
schließlich
wieder in die erste Schaltstellung. Das 2/3-Wegeventil 22 ist
derart ausgebildet, dass der erste Schaltdruck weit unterhalb des Öffnungsdruckes
der Einspritzdüse 24 und
der zweite Schaltdruck knapp unterhalb des Öffnungsdruckes der Einspritzdüse 24 liegt.
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In 2 ist
eine zweite bevorzugte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems
dargestellt, wobei gleiche Bezugszeichen funktionsgleiche Teile
wie in 1 und 3 bis 5 bezeichnen,
so dass zu deren Erläuterung auf
die obige Beschreibung der 1 und 3 bis 5 verwiesen
wird. Zusätzlich
zur ersten Ausführungsform
gemäß 1 umfasst
die zweite Ausführungsform
gemäß 2 einen
Gegenkolben 38 an der Einspritzdüse 24. Ein Raum für den Gegenkolben 38 ist über eine
zweite Leitung 42 mit dem Injektorvolumen 18 verbunden.
Dieser Gegenkolben 38 übt eine
zusätzliche
Schließkraft
auf die Einspritzdüse 24 aus.
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Nachfolgend
wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems
anhand der ersten Ausführungsform
gemäß der 1 erläutert. Diese
Erläuterung
gilt jedoch analog auch für
die zweite Ausführungsform
gemäß der 2.
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Erste
Einspritzung:
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1. Vor der Einspritzung:
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- a. Die erste Leitung 40 zwischen Mengenventil 20 und
Einspritzdüse 24 ist
drucklos. Das 2/3-Wegeventil 22 ist geschlossen. Dies ist
die Ausgangsstellung des 2/3-Wegeventil 22 gemäß 3.
- b. Das Mengenventil 20 öffnet aufgrund einer Betätigung durch
beispielsweise einen Elektromagneten oder ein Piezoelement (nicht
dargestellt).
- c. Der Druck in der Leitung 40 zwischen Mengenventil 20 und
Einspritzdüse 24 steigt,
bis er den Öffnungsdruck
(erster Schaltdruck) für
die 2. Schaltstufe des 2/3-Wegeventils 22 überschreitet und
das 2/3-Wegeventils 22 wechselt zur 2. Schaltstellung ”Durchfluss
mit Drossel 46” (4).
- d. Kraftstoff strömt über die
Drossel 46 des 2/3-Wegeventils 22, wie in 4 dargestellt,
in den Rücklauf 36 zum
Kraftstofftank 30. Der Druck für die 2. Schaltstufe des 2/3-Wegeventils 22 liegt unter
dem Öffnungsdruck
der Einspritzdüse 24.
- e. Der Druck in der Leitung 40 zwischen Mengenventil 20 und
Einspritzdüse 24 steigt
weiter. Das 2/3-Wegeventil 22 wechselt bei Überschreiten
eines vorbestimmten zweiten Schaltdruckes in der ersten Leitung 40 in
die 3. Schaltstufe ”zweite Sperrstellung” (5).
Es sperrt den Durchfluss in die Rücklaufleitung 36 erneut
ab. Dieser zweite Schaltdruck ist bevorzugt etwas kleiner als der Öffnungsdruck
der Einspritzdüse 24.
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2. Einspritzung:
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- a. Der weiterhin durch das Mengenventil 20 tretende
Kraftstoff hebt den Druck in der Leitung 40 zwischen Mengenventil 20 und
Einspritzdüse 24 so
weit an, dass der Öffnungsdruck
der Einspritzdüse 24 überschritten
wird und dementsprechend die Einspritzung beginnt.
- b. Da der freie Querschnitt des Mengenventils 20 deutlich
größer (ca.
4–5 mal)
als der der Einspritzdüse 24 ist,
tritt keine merkliche Drosselung über das Mengenventil 20 auf.
Der Druckverlust ist beispielsweise kleiner als 5% des Druckes in
dem Rail 12.
- c. Die federbelastete Einspritzdüse 24 ”schnappt” auf, d.
h. kaum Nadeldrosselung. Die Nadel schaltet quasi digital von zu
nach auf.
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3. Einspritzende:
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- a. Das Mengenventil 20 wird durch
die Feder 44 geschlossen. Der Druck in der Leitung 40 zwischen
Mengenventil 20 und Einspritzdüse 24 fällt sehr
schnell ab.
- b. Die Einspritzdüse 24 schließt, sobald
ein Schließbeginndruck
erreicht bzw. unterschritten wird.
- c. Das 2/3-Wegeventil 22 bewegt sich in die Mittelstellung
(4). Über
die Drossel 46 in dem 2/3-Wegeventil 22 fließt zusätzlich Kraftstoff
aus der Leitung 40 in den Rücklauf 36 ab, so dass
der Druckabfall in der Leitung 49 beschleunigt wird.
- d. Die Einspritzdüse 24 schließt, wobei
aufgrund des schnellen Druckabfalls in der ersten Leitung 40 während der
Schließphase
wenig Kraftstoff austritt. Daraus folgt eine gute Zerstäubung ohne Sitzdrosselung
(siehe auch SAE 2003-01-0698). Die zum Mengenventil 20 rücklaufende
Druckwelle aufgrund des Schließens
der Einspritzdüse 24 wird über die
Drossel 46 in dem 2/3-Wegeventil 22 abgebaut.
Ein Nachspritzen der Einspritzdüse 24 wird
dadurch funktionssicher vermieden.
- e. Sobald der Standdruck (erster Schaltdruck) in der Leitung 40 zwischen
Mengenventil 20 und Einspritzdüse 24 erreicht wird,
schließt
das 2/3-Wegeventil 22 und es bewegt sich in die Grundstellung
zurück
(3). Der Standdruck bleibt erhalten.
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4. Folgende Einspritzungen:
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Wie
oben, wobei jedoch die Leitung 40 bereits unter Standdruck
steht und nicht mehr so weit vorgespannt werden muss. Das öffnen des
Mengenventils 20 bewirkt sofort ein Überschreiten des ersten Schaltdruckes
in der Leitung 40 und dementsprechend ein Schalten des
2/3- Wegeventils 22 in
die 2. Schaltstufe. Der restliche Ablauf wie unter Punkten 3. und
4 oben ist analog. Der Standdruck verhindert Kavitation und ein
unbekanntes ”Luftvolumen” in der Leitung.
Weiterhin ergibt sich ein Wirkungsgradvorteil durch vorweggenommene
Kraftstoffkompressibilität.
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Kleinstmengen (fakultativ):
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Um
Einfluss auf den Einspritzverlauf zu nehmen bzw. die Dosierfähigkeit
bei Kleinstmengen zu verbessern, wird der Aktuator, der das Mengenventil 20 betätigt, optional
derart angesteuert, dass das Mengenventil 20 lediglich
einen Teilhub ausführt.
Die Einspritzrate wird durch Drosselung über das Mengenventil 20 dargestellt.
Da es sich um ein 2/2-Wegeventil 20 handelt führt diese
Drosselung nicht zu einer Reduktion des volumetrischen Wirkungsgrades.
Gegenüber
einer Sitzdrosselung in der Einspritzdüse, wie beispielsweise bei
herkömmlichen,
bekannten CR(Common Rail)-Systemen vorgesehen, ist die Gemischbildungsgüte verbessert.
Die Sitzdrosselung führt
zu Kavitation vor und in den Düsenlöchern und damit
zu einer unregelmäßigen bzw.
ungleichmäßigen Verteilung
des Kraftstoffes auf die einzelnen Einspritzlöcher.
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Bei
der zweiten Ausführungsform
gemäß 2 wirkt
ein ständig
durch den Druck im Injektorspeicher 18 vorgespannter Kolben 38 zusätzlich auf die
Rückseite
der Düsennadel 24 ein.
Dadurch steigt der Düsenöffnungs-
und -schließdruck
mit dem Raildruck an. Dies erlaubt einen zusätzlichen Freiheitsgrad in der
Abstimmung des Einspritzsystems. Die Funktion entspricht der der
ersten Ausführungsform gemäß 1,
wie zuvor beschrieben.
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Das
Mengenventil 20 ist zu 100% statisch druckausgeglichen,
um die Betätigungskräfte zu minimieren.
Zusätzlich
ist das Mengenventil 20 größtenteils dynamisch druckausgeglichen
ausgebildet. Der effektive Querschnitt des Mengenventils 20 ist beispielsweise
4 mal, bevorzugt 4 1/2-mal so groß wie der der Einspritzdüse 24,
damit kein merklicher Druckverlust über das Mengenventil 20 auftritt.
Das 2/3-Wegeventil 22 ist in der Ausgangstellung (3) ein
Sitzventil. Die 2. Schaltstellung und die 3. Schaltstellung werden über Spalte
abgedichtet (Schieberventil), wie aus 4 und 5 ersichtlich.
Die Sitzabdichtung in der Ausgangsstellung (3) erlaubt ein
sicheres Halten des Standdrucks, da keine Leckage über das
geschlossene Ventil 22 auftritt. Die durch das Ventil 22 durchtretende
Menge lässt
sich bei der Ausführung
gemäß 6 über die
Länge eines
Stopfens 48, der einen Drosselquerschnitt (Drosselkante)
freigibt, einstellen. Alternativ kann dies über die Abstimmung der (Quer-)Bohrungsdurchmesser
im Ventilschieber erfolgen.
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Eine
Vergrößerung der
Druckspreizung zwischen den ersten Schaltstellungen (3)
und der dritten Schaltstellung (5) lässt sich
dadurch erzielen, dass der Sitz des Sitzventils auf einen größeren Durchmesser
gelegt wird als der Schieberdurchmesser, wie in 7 dargestellt.
Mit 50 ist der Dichtdurchmesser für die Ausgangsstellung (erste
Schaltstellung) analog 3 bezeichnet. Mit 52 ist
der Dichtdurchmesser für
die dritte Schaltstellung analog 5 bezeichnet.
Die Drücke,
und damit die erforderlichen Federkräfte, verhalten sich wie die
zu den Durchmessern gehörigen
Flächen
auf denen abgedichtet wird. Der auf die obere Stirnfläche wirkende Leitungsdruck
verschiebt den Ventilschieber. Die Federkraft und die Federsteifigkeit,
zusammen mit dem Ventilweg bestimmen die Drücke für die beiden Schaltstufen.
Der Anschluss der Stichleitung zum 2/3-Wegeventil 22 befindet
sich in unmittelbarer Nähe
zum Mengenventil 20, um dort die rücklaufende Druckwelle nach
dem Schließen
der Einspritzdüse 24 ”einzuebnen” bzw. zu
absorbieren.
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Es
ergibt sich eine geringere Mengenstreuung durch direkte Freigabe
der Einspritzmenge. Die Einspritzmenge wird direkt über das
Mengenventil 20 dosiert. Damit entfallen die Fehler aus
der Steuerkette eines üblichen
Injektors. Bei diesen wird über
einen Elektromagneten oder einen Piezoaktuator ein Vorsteuerventil
bewegt. Dieses wiederum entlastet die Rückseite der Einspritznadel.
Diese hebt vom Nadelsitz ab und die Einspritzung beginnt. Um die
Einspritzung zu beenden wird das Vorsteuerventil geschlossen, was
zu einem Druckaufbau auf der Rückseite
der Einspritznadel und zur Initiation der Schließbewegung führt.
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Nachfolgend
wird die Dämpfung
bzw. Verhinderung der Druckwellenwirkung auf die Einspritzmenge
näher erläutert. Die
meist mit 2/2-Wegeventilen durchgeführte, Vorsteuerung führt dazu,
dass die Absteuermenge bedeutsam wird. Bei kleinen Einspritzmengen,
beispielsweise Voreinspritzungen von 1 mg, beträgt die Absteuermenge ein Mehrfaches
der Einspritzmenge. Die Absteuermenge wird, genau wie die Einspritzmenge,
dem Injektor und damit der Kraftstoffverteilleiste entzogen. Dieser
Mengenverlust löst eine
starke Druckwelle aus. Diese Druckwelle führt ihrerseits zum Effekt der
sich verändernden
Einspritzmenge in Abhängigkeit
des Abstandes zwischen zwei Einspritzungen. Um die Wirkung der Druckwellen
zu minimieren werden bei der vorliegenden Erfindung folgende Maßnahmen
ergriffen:
- 1. Die gesamte dem System entzogenen
Menge (Absteuer- und Einspritzmenge) ist minimiert, da damit die
Anregung der Druckwellen minimiert wird.
- 2. Die Leitungslänge
zwischen dem Mengenventil bzw. Vorsteuerventil 20 ist minimiert,
damit die Störung
möglichst
hochfrequent ist. Je größer die Frequenz
der Schwingung, desto größer wird
die Dämpfung,
d. h. die Zeit, nach der die Störung
abgeklungen ist, verkürzt
sich.
- 3. Die Druckwelle wird nah am Entstehungspunkt gedämpft. Die
Dämpfung
erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystem
durch die kombinierte Anwendung eines Volumens (Injektorspeicher 18)
und der Drossel 46.
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Durch
die Kombination der drei vorgenannten Maßnahmen wird die Druckwelle
wirksam beruhigt, was den Mengeneffekt auf die einzelnen Einspritzungen
minimiert.
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Weiterhin
ergeben sich Wirkungsgradvorteile, d. h. geringere Absteuermengen.
Die Einspritzmenge entspricht der aus dem Speicher entnommenen Menge
unter Berücksichtigung
der kleinen Menge die beim Druckaufbau und Druckabbau durch das 2/3-Wegeventil 22 entweicht.
Diese Absteuermenge ist unabhängig
von der Einspritzmenge, sie wird leicht durch den Speicherdruck
beeinflusst. Die Absteuermenge ist klein (< 2 mm3).
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Die
Betriebsicherheit wird durch das 2/3-Wegeventil 22 gesteigert,
da kleine Leckagen (undichtes Mengenventil) durch verschieben des
2/3-Wegeventils 22 in die zweite Schaltstellung (4)
abgefangen werden, ohne das es zu einer Dauereinspritzung kommt.
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Durch
eine Weg-/Geschwindigkeitsmessung der Nadel des 2/3-Wegeventils 22 und/oder
der Düsennadel 24 kann
eine für
die OBD verwertbare Rückmeldung über den
Zustand des Einspritzsystems erzeugt werden:
- a.
Innere Leckage über
2/3-Wegeventil
- b. Einspritzdauer bzw. Spritzverzug über Düsennadel bzw. 2/3-Wegeventilsensierung
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Es
wird weiterhin eine Baulänge
sparende Bauweise insbesondere für
2-V-Motoren (Schrägeinbau)
und MSV-Konzepte (MSV = Mehrstufenverbrennung) erzielt mit einer Länge < 130 mm bzw. < 100 mm. Der Injektorspeicher 18 ist
groß dimensioniert und
in Richtung der Einspritzdüsennadelachse
orientiert. Der Aktuator ist grob in Richtung der Einspritzdüsennadelachse
orientiert (auf Düse).
Der Injektorspeicher 18 und der Hochdruckanschluss sind
seitlich angeordnet. Die vorliegende Erfindung ist auch als Einspritzventilsteuerung
für den
CRID einsetzbar. In diesem Fall kommt an die Stelle des Injektorspeichers 18 der
Druckverstärker
des CRID.
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- 10
- Hochdruckpumpe
- 12
- Kraftstoffverteilrohr
bzw. ein Rail
- 14
- Leitung
- 16
- Drossel
- 18
- Injektorvolumen
- 20
- Mengenventil/2/2-Wegeventil
- 22
- Standdruckeinstellventil/3/2-Wegeventil
- 24
- Einspritzdüse
- 26
- Raildrucksensor
- 28
- Druckregelventil
- 30
- Kraftstofftank
- 32
- Leckölleitung
- 34
- Steuerung
für das
Mengenventil 20
- 36
- Kraftstoffleitung/Rücklaufleitung
- 38
- Gegenkolben
- 40
- erste
Kraftstoffleitung
- 42
- zweite
Kraftstoffleitung
- 44
- Feder
- 46
- Drossel
in 2/3-Wegeventil 22
- 48
- Stopfen
- 50
- Dichtdurchmesser
für die
Ausgangsstellung (erste Schaltstellung)
- 52
- Dichtdurchmesser
für die
dritte Schaltstellung