DE102010040480A1

DE102010040480A1 - Dual fuel injection system for a gasoline engine

Info

Publication number: DE102010040480A1
Application number: DE102010040480A
Authority: DE
Inventors: Peter 71640 Schenck; Jens 70839 Wolber; Martin 71696 Maier; Alexander 71696 Schenck Zu Schweinsberg
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-12-29
Filing date: 2010-09-09
Publication date: 2011-06-30
Also published as: FR2954800B1; FR2954800A1; ITMI20102386A1; IT1402932B1

Abstract

Bei einem dualen Kraftstoffeinspritzsystem (10) für einen Benzinmotor mit einer Hochdruckpumpe (30; 42) zum Zuführen von Kraftstoff in einen Direkteinspritzbereich (20) vor mindestens ein Direkt-Einspritzventil (32) und einem Saugrohreinspritzbereich (18) zum Zuführen von Kraftstoff vor mindestens ein Saugrohr-Einspritzventil (26), ist die Hochdruckpumpe (30; 42) erfindungsgemäß elektrisch gesteueitzbereich (20, 18) jeweils mittels einer Leitung (16, 24, 28) kraftstoffleitend verbunden.In a dual fuel injection system (10) for a gasoline engine with a high pressure pump (30; 42) for supplying fuel into a direct injection area (20) upstream of at least one direct injection valve (32) and an intake manifold injection area (18) for supplying fuel upstream of at least one Intake manifold injection valve (26), the high pressure pump (30; 42) according to the invention is electrically connected to the control area (20, 18) in each case by fuel conduction by means of a line (16, 24, 28).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein duales Kraftstoffeinspritzsystem für einen Benzinmotor mit einer Hochdruckpumpe zum Zuführen von Kraftstoff in einen Direkteinspritzbereich vor mindestens ein Direkt-Einspritzventil und einem Saugrohreinspritzbereich zum Zuführen von Kraftstoff vor mindestens ein Saugrohr-Einspritzventil. Ferner betrifft die Erfindung einen Benzinmotor mit einem derartigen dualen Kraftstoffeinspritzsystem.The invention relates to a dual fuel injection system for a gasoline engine with a high-pressure pump for supplying fuel in a direct injection region before at least one direct injection valve and a port injection area for supplying fuel before at least one intake manifold injection valve. Furthermore, the invention relates to a gasoline engine with such a dual fuel injection system.

Unter einem dualen Kraftstoffeinspritzsystem oder ”Dual-Injection-System” ist ein Kraftstoffeinspritzsystem zu verstehen, das den für die Verbrennung vorgesehenen, in der Regel flüssigen Kraftstoff, insbesondere Benzin, sowohl in ein Saugrohr eines zugehörigen Verbrennungsmotors (port fuel injection, PFI) als auch in dessen Brennraum (direct injection, DI) einbringen kann. In dem PFI-System liegt in der Regel ein Niederdruck vor und es wird daher vorliegend auch als Niederdruck- oder auch als Saugrohreinspritzbereich bezeichnet. Im DI-System steht der Brennstoff hingegen unter Hochdruck, weshalb dieser Bereich des Kraftstoffeinspritzsystems auch als Hochdruck- oder Direkteinspritzbereich bezeichnet wird. Bei einem solchen Kraftstoffeinspritzsystem sind sowohl kurz vor einem Einlassventil für Frischluft einspritzende Niederdruck-Einspritzventile (PFI), das heißt Saugrohr-Einspritzventile, als auch direkt in den Brennraum einspritzende Hochdruck-Einspritzventile (DI), das heißt Direkteinspritzventile, verbaut. Die dabei zugeführte Menge an Brennstoff kann aufgeteilt oder von einem der beiden Typen von Einspritzventilen (DI oder PFI) komplett eingespritzt werden.A dual fuel injection system or "dual-injection system" is understood to mean a fuel injection system which supplies the combustion-intended, generally liquid fuel, in particular gasoline, both into an intake manifold of an associated internal combustion engine (port fuel injection, PFI) and in the combustion chamber (direct injection, DI) can bring. In the PFI system is usually a low pressure and it is therefore referred to herein as a low-pressure or as a Saugrohreinspritzbereich. In the DI system, however, the fuel is under high pressure, which is why this area of the fuel injection system is also referred to as high-pressure or direct injection. In such a fuel injection system both low in front of an intake valve for fresh air injection low-pressure injectors (PFI), that is intake manifold injectors, as well as directly into the combustion chamber injecting high-pressure injectors (DI), ie direct injection valves, installed. The amount of fuel supplied may be split or injected in full by one of the two types of injectors (DI or PFI).

Derartige Einspritzsysteme sind bei Benzin- bzw. Otto-Motoren bereits im Serieneinsatz. Sie bringen diverse Vorteile mit sich, wobei insbesondere die Vorteile der beiden oben genannten Einspritzweisen je nach Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors kombiniert werden können. Die Einspritzsysteme weisen zum Erzeugen des Niederdrucks eine Niederdruckpumpe auf, die zugleich auch den Brennstoff für eine Hochdruckpumpe bereitstellt. Die Hochdruckpumpe erzeugt dann den Hochdruck für den Hochdruckbereich.Such injection systems are already in production use in gasoline or petrol engines. They bring various advantages with it, in particular, the advantages of the above two injection modes can be combined depending on the operating condition of the internal combustion engine. The injection systems have to generate the low pressure on a low pressure pump, which also provides the fuel for a high pressure pump at the same time. The high pressure pump then generates the high pressure for the high pressure area.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß ist ein duales Kraftstoffeinspritzsystem für einen Benzinmotor mit einer Hochdruckpumpe zum Zuführen von Kraftstoff in einen Direkteinspritzbereich vor mindestens ein Direkt-Einspritzventil und einem Saugrohreinspritzbereich zum Zuführen von Kraftstoff vor mindestens ein Saugrohr-Einspritzventil geschaffen, bei dem die Hochdruckpumpe elektrisch gesteuert ist und mit dem Direkteinspritz- und Saugrohreinspritzbereich jeweils mittels einer Leitung kraftstoffleitend verbunden ist.According to the present invention, there is provided a dual fuel injection system for a gasoline engine having a high pressure pump for supplying fuel to a direct injection region ahead of at least one direct injection valve and a port injection region for supplying fuel to at least one intake manifold injection valve wherein the high pressure pump is electrically controlled and the direct injection - And Saugrohreinspritzbereich each fuel-conducting connected by a line.

Gemäß der Erfindung ist damit ein Kraftstoffeinspritzsystem geschaffen, das einen sehr einfachen Aufbau bei zugleich hohen Freiheitsgraden im DI- und PFI-System aufweist. Die Niederdruckpumpe sowie die Hochdruckpumpe gemäß dem Stand der Technik sind durch eine einzige erfindungsgemäße Hochdruckpumpe ersetzt. Hierdurch können insbesondere die Systemdrücke im PFI-System in einem breiten Umfang variiert werden.In accordance with the invention, there is thus provided a fuel injection system which has a very simple construction with simultaneously high degrees of freedom in the DI and PFI systems. The low-pressure pump and the high-pressure pump according to the prior art are replaced by a single high-pressure pump according to the invention. As a result, in particular the system pressures in the PFI system can be varied to a great extent.

Das erfindungsgemäße duale Kraftstoffeinspritzsystem umfasst eine Hochdruckpumpe, die Kraftstoff aus einem Kraftstofftank wahlweise einem Direkteinspritzbereich mit mindestens einem Direkt-Einspritzventil und/oder einem Saugrohreinspritzbereich mit mindestens einem Saugrohr-Einspritzventil zuführt. Hierfür ist die Hochdruckpumpe mittels einer kraftstoffleitenden Leitung mit dem Direkteinspritz- und Saugrohreinspritzbereich verbunden. Vorzugsweise führt die Leitung von der Hochdruckpumpe in Hauptförderrichtung zunächst zu einem Knotenpunkt, von dem je eine Leitung zum Direkteinspritzbereich und eine Leitung zum Saugrohreinspritzbereich abzweigen.The dual fuel injection system of the present invention includes a high pressure pump that selectively supplies fuel from a fuel tank to a direct injection region having at least one direct injection valve and / or one intake manifold injection region having at least one intake manifold injection valve. For this purpose, the high-pressure pump is connected by means of a fuel-conducting line with the direct injection and intake manifold injection. Preferably, the line leads from the high-pressure pump in the main conveying direction first to a junction, branch off from each of which a line to the direct injection and a line to the intake manifold injection.

Zur Druckerzeugung wird eine elektrisch angetriebene selbstansaugende Hochdruckpumpe eingesetzt, das heißt die Hochdruckpumpe ist elektrisch gesteuert. Der Druck und der Volumenstrom des zu fördernden Kraftstoffs werden über eine Ansteuerung eines Elektroantriebs der Hochdruckpumpe eingestellt. Damit ergibt sich eine besonders gute Mengen- und Druckregelung.To generate pressure, an electrically driven self-priming high-pressure pump is used, that is, the high-pressure pump is electrically controlled. The pressure and the volume flow of the fuel to be delivered are adjusted via a control of an electric drive of the high-pressure pump. This results in a particularly good flow and pressure control.

Gemäß der Erfindung – nämlich aufgrund eines direkten Anschlusses der Hochdruckpumpe am Saugrohreinspritzbereich – kann der Druck im Saugrohreinspritzbereich im Vergleich zu bekannten Systemen angehoben werden. Damit kann eine Verbesserung der Gemischaufbereitung der Saugrohr-Einspritzung erreicht werden – die Tröpfchengröße des Kraftstoffs wird reduziert. Hierdurch können insbesondere Startemissionen verringert werden.According to the invention - namely due to a direct connection of the high-pressure pump at the intake manifold injection area - the pressure in the intake manifold injection area can be raised compared to known systems. Thus, an improvement in the mixture preparation of the intake manifold injection can be achieved - the droplet size of the fuel is reduced. As a result, in particular starting emissions can be reduced.

Bei dualen Kraftstoffeinspritzsystemen gemäß dem Stand der Technik werden zwei Pumpen verwendet, von denen eine in der Regel eine elektrisch angetriebene Niederdruckpumpe und die andere eine mechanisch über eine Nockenwelle angetriebene Hochdruckpumpe ist. Die Niederdruckpumpe fördert aus einem Tank heraus Kraftstoff mit ca. 5 bar. Der Kraftstoff gelangt zu den PFI-Einspritzventilen und als vorgeförderte Menge zu der Hochdruckpumpe. Diese erhöht den Druck für den DI-Bereich auf ca. 100 bar. Die Hochdruckpumpe versorgt also die DI-Einspritzventile mit dem erforderlichen Hochdruck. Sie verfügt üblicherweise über eine bedarfsgerechte Mengensteuerung mittels eines Mengensteuerventils (MSV). Durch das MSV wird die nicht benötigte Hochdruck-Kraftstoffmenge in das Niederdrucksystem zurückgeschoben.In prior art dual fuel injection systems, two pumps are used, one of which is typically an electrically driven low pressure pump and the other is a high pressure pump mechanically driven by a camshaft. The low-pressure pump delivers fuel from a tank with approx. 5 bar. The fuel reaches the PFI injection valves and the pre-pumped quantity to the high pressure pump. This increases the pressure for the DI range to approx. 100 bar. The high-pressure pump thus supplies the DI injectors with the required high pressure. It usually has one Demand-driven quantity control by means of a quantity control valve (MSV). The MSV shifts the unneeded high pressure fuel back into the low pressure system.

Bei reinem PFI-Betrieb darf die Hochdruckpumpe keinen Kraftstoff in den Direkteinspritzbereich fördern. Entsprechend wird bei jedem Hub der Hochdruckpumpe die gesamte angesaugte Menge an Kraftstoff gleich wieder in die Ansaugleitung und damit zur Druckseite der Niederdruckpumpe hin zurückgeschoben. Es findet kein Kraftstoffaustausch oder Durchfluss durch die Hochdruckpumpe statt. Dennoch erwärmt sich aber der Kraftstoff in der Hochdruckpumpe aufgrund der Förderbewegung, insbesondere bei Hochlast-Motorbetrieb. Dabei erwärmt sich auch die Hochdruckpumpe und es kann unter Umständen zu einer Bildung von Dampfblasen, zu erhöhtem Verschleiß oder gar zu einem Totalausfall der Hochdruckpumpe kommen.In pure PFI operation, the high pressure pump must not deliver fuel to the direct injection area. Accordingly, at each stroke of the high-pressure pump, the entire amount of fuel sucked back into the suction line and thus pushed back to the pressure side of the low-pressure pump. There is no fuel exchange or flow through the high pressure pump. However, the fuel in the high-pressure pump nevertheless heats up due to the conveying movement, in particular during high-load engine operation. In the process, the high-pressure pump also heats up and, under certain circumstances, the formation of vapor bubbles, increased wear or even total failure of the high-pressure pump can occur.

Das Zurückschieben des Kraftstoffs führt im Niederdruckbereich selbst bei Vorhandensein eines Druckdämpfers zu Druckpulsationen. Diese fallen, abhängig von der Motordrehzahl, der Motorlast, der Leistungsführung und der Konfiguration der Hochdruckpumpe, unterschiedlich stark aus. Im Allgemeinen sind die Pulsationen umso stärker, je geringer die Hochdruck-Fördermenge ist, je niedriger die Motordrehzahl ist und je seltener die Hochdruckpumpe einen Förderhub durchführt. Die Zahl an Förderhüben ist bei mechanischen Hochdruckpumpen beispielsweise abhängig von der Anzahl an Nocken an der Nockenwelle. Diese Druckpulsationen haben Einfluss auf die PFI-Einspritzung. Die Einspritzung während eines Druckmaximums führt zu einer Mehrmenge, die Einspritzung während eines Druckminimums zu einer Mindermenge. Dies kann zu zylinderindividuellen Gemischfehlern mit Nachteilen bei Verbrauch und Emissionen führen.The pushing back of the fuel leads to pressure pulsations in the low pressure range even in the presence of a pressure damper. These vary depending on the engine speed, the engine load, the power supply and the configuration of the high-pressure pump. In general, the lower the high pressure delivery, the lower the engine speed and the less the high pressure pump performs a delivery stroke. The number of delivery strokes in mechanical high-pressure pumps, for example, depends on the number of cams on the camshaft. These pressure pulsations have an influence on the PFI injection. The injection during a pressure maximum leads to an excess amount, the injection during a pressure minimum to a reduced amount. This can lead to cylinder-specific mixture errors with disadvantages in terms of consumption and emissions.

Es sind zwar diverse Ansätze zur Reduzierung dieses Einflusses, wie etwa besonders lange Zuleitungen zu den PFI-Einspritzventilen, eine modifizierte Hochdruckregelung sowie eine Variation der Nockenhöhe und damit des Förderhubs der Hochdruckpumpe, bekannt. Diese verursachen jedoch alle zusätzlichen Aufwand im Kraftstoffsystem.Although there are various approaches to reduce this influence, such as particularly long leads to the PFI injection valves, a modified high pressure control and a variation of the cam height and thus the delivery stroke of the high pressure pump, known. However, these cause all the extra effort in the fuel system.

Bekannte duale Einspritzsysteme haben ferner den Nachteil, dass der maximale Systemdruck im PFI-System auf den durch das Niederdruck-System (Tank mit Niederdruckpumpe nebst Leitungen) bereitgestellten Druck begrenzt ist.Known dual injection systems also have the disadvantage that the maximum system pressure in the PFI system is limited to the pressure provided by the low-pressure system (tank with low-pressure pump and lines).

Kern der vorliegenden Erfindung ist hingegen die Verwendung einer einzigen Hochdruckpumpe, die elektrisch angetrieben ist. Diese Pumpe ist sowohl mit dem Direkteinspritz- als auch mit dem Saugrohreinspritzbereich kraftstoffleitend verbunden. Das heißt, die erfindungsgemäße Pumpe versorgt über eine Leitung die Direkt- und Saugrohr-Einspritzventile bedarfsgerecht mit Kraftstoff, und zwar mit dem erforderlichen Druck und dem gewünschtem Volumenstrom. Hierdurch kann insbesondere der Druck im Saugrohreinspritzbereich freier eingestellt und geregelt werden. Ferner sind erfindungsgemäß die oben genannten Nachteile behoben.The core of the present invention, however, is the use of a single high-pressure pump, which is electrically driven. This pump is fuel-conductively connected to both the direct injection and the intake manifold injection region. That is, the pump according to the invention supplied via a line, the direct and intake manifold injectors as needed with fuel, with the required pressure and the desired flow rate. As a result, in particular, the pressure in the intake manifold injection area can be set and regulated more freely. Furthermore, the abovementioned disadvantages are eliminated according to the invention.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung entfällt somit eine Niederdruckpumpe im Kraftstoffeinspritzsystem, was zu einer Kostenreduktion führt. Eine weitere Kostenreduktion ergibt sich durch Entfall eines bisher vorzusehenden Druckdämpfers am Saugrohreinspritzbereich.With the solution according to the invention thus eliminates a low-pressure pump in the fuel injection system, which leads to a cost reduction. A further cost reduction results from the elimination of a hitherto to be provided pressure damper at the intake manifold injection area.

Gemäß der Erfindung strömt die komplette Fördermenge an Brennstoff durch die Hochdruckpumpe. Es kann nicht zu einer Erwärmung bei reinem Niederdruck-Betrieb kommen. Zusätzlich findet eine thermische Entkopplung der Hochdruckpumpe von einem relativ heißen Motor statt. Bei reinem Niederdruck-Betrieb kann der Gesamtsystemdruck sogar auf Niederdruck gesenkt werden. Dadurch ergibt sich eine besonders geringe Leistungsaufnahme der Hochdruckpumpe. Es kann also eine exakte Mengen- und Druckregulierung eingestellt werden, die einem Hochdruck- oder Niederdruckbetrieb oder auch einem kombinierten Betrieb angepasst ist.According to the invention, the complete flow rate of fuel flows through the high-pressure pump. It can not come to a warming in pure low-pressure operation. In addition, a thermal decoupling of the high pressure pump from a relatively hot engine takes place. With pure low-pressure operation, the total system pressure can even be reduced to low pressure. This results in a particularly low power consumption of the high-pressure pump. So it can be set to an exact volume and pressure regulation, which is adapted to a high-pressure or low-pressure operation or a combined operation.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung ergeben sich besonders wenige Druckpulsationen im Saugrohreinspritzbereich. Dies kann zusätzlich durch Verwendung einer Rotationspumpe als Hochdruckpumpe unterstützt werden.The solution according to the invention results in particularly few pressure pulsations in the intake manifold injection area. This can be additionally supported by using a rotary pump as a high-pressure pump.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des dualen Kraftstoffeinspritzsystems ist die Hochdruckpumpe in einem Kraftstofftank angeordnet.According to an advantageous development of the dual fuel injection system, the high-pressure pump is arranged in a fuel tank.

Bei einer derartigen Weiterbildung ist die elektrisch angetriebene Hochdruckpumpe in einem Tank integriert, wodurch eine besonders raum- bzw. platzsparende Anordnung eines solchen Kraftstoffeinspritzsystems geschaffen wird.In such a development, the electrically driven high-pressure pump is integrated in a tank, whereby a particularly space- or space-saving arrangement of such a fuel injection system is provided.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des dualen Kraftstoffeinspritzsystems ist zwischen der Hochdruckpumpe und dem Direkteinspritz- und Saugrohreinspritzbereich ein Druckbegrenzungsventil geschaltet.According to a further advantageous development of the dual fuel injection system, a pressure relief valve is connected between the high-pressure pump and the direct injection and intake manifold injection region.

Vorzugsweise ist dieses Druckbegrenzungsventil ebenfalls im Kraftstofftank integriert und insbesondere einem Filter zum Reinigen des Kraftstoffs in Hauptförderrichtung nachgeschaltet. Das Druckbegrenzungsventil dient für Notfälle als Überdruckschutz, in denen die elektrisch angesteuerte Hochdruckpumpe Fehlfunktionen aufweist. Es ist insbesondere dazu angepasst, den im Kraftstoffeinspritzsystem vorherrschenden Druck auf einen vorgegebenen Maximaldruck zu begrenzen bzw. zu regeln. Ein maximaler Druck im Direkteinspritz- und Saugrohreinspritzbereich wird somit nicht überschritten. Das Druckbegrenzungsventil ist bevorzugt in der Leitung geschaltet, die dazu dient, den Kraftstoff dem Direkteinspritz- und Saugrohreinspritzbereich zuzuführen, und zwar in Hauptströmungsrichtung vor einem Knotenpunkt, in dem eine Leitung zum Saugrohreinspritzbereich und eine Leitung zum Direkteinspritzbereich abzweigt.Preferably, this pressure limiting valve is also integrated in the fuel tank and in particular downstream of a filter for cleaning the fuel in the main conveying direction. The pressure relief valve is used for emergencies as overpressure protection, in which the electrically controlled high-pressure pump malfunctions. It is especially adapted to the Fuel injection system prevailing pressure to a predetermined maximum pressure limit or regulate. A maximum pressure in the direct injection and intake manifold injection area is thus not exceeded. The pressure relief valve is preferably connected in the line which serves to supply the fuel to the direct injection and intake manifold injection region in the main flow direction before a node in which a pipe branches off to the intake manifold injection region and a line to the direct injection region.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung des dualen Kraftstoffeinspritzsystems ist die Hochdruckpumpe dazu angepasst, den Direkteinspritz- und Saugrohreinspritzbereich mit gleichen Kraftstoff-Drücken zu beaufschlagen.According to an expedient development of the dual fuel injection system, the high-pressure pump is adapted to apply the same fuel pressures to the direct injection and intake manifold injection region.

Gemäß dieser Weiterbildung sind die Saugrohr-Einspritzventile derart ausgelegt, dass sie auch mit höheren Drücken belastet werden können. Somit kann insbesondere auch ein Hochdruckniveau an den Saugrohr-Einspitzventilen anliegen, wodurch die Gemischaufbereitung für die PFI-Einspritzung verbessert wird. Die Tröpfchengröße des Kraftstoffgemisches wird infolge des erhöht anliegenden Drucks reduziert, was die Startemissionen senkt. Im Direkteinspritz- und Saugrohreinspritzbereich liegt also derselbe Druck an.According to this development, the intake manifold injectors are designed so that they can be loaded with higher pressures. Thus, in particular, a high pressure level can be applied to the intake manifold Einspitzventilen, whereby the mixture preparation for the PFI injection is improved. The droplet size of the fuel mixture is reduced due to the increased applied pressure, which lowers the starting emissions. In Direktinspritz- and intake manifold injection so there is the same pressure.

Gemäß einer weiteren Ausbildung des dualen Kraftstoffeinspritzsystems ist die Hochdruckpumpe dazu angepasst, den Kraftstoff-Druck auf einen Niederdruck zu regulieren.According to another embodiment of the dual fuel injection system, the high pressure pump is adapted to regulate the fuel pressure to a low pressure.

Bei einem reinen PFI-Betrieb oder auch bei einem kombinierten DI-PFI-Betrieb des dualen Kraftstoffeinspritzsystems kann der gesamte im System vorliegende Druck auf ein entsprechendes Niveau, insbesondere auch auf ein PFI-Niveau, mittels einer entsprechend angesteuerten Hochdruckpumpe gesenkt werden. Hierdurch kann die Leistungsaufnahme der elektrisch gesteuerten Hochdruckpumpe reduziert werden. Es wird ferner sichergestellt, dass das mindestens eine Saugrohr-Einspritzventil gegen den anstehenden Druck geöffnet werden kann und die geforderte Einspritzung erfolgt. Bei einem reinen DI-Betrieb kann das Druckniveau mittels einer entsprechend angesteuerten Hochdruckpumpe wieder erhöht werden.In a pure PFI operation or even in a combined DI-PFI operation of the dual fuel injection system, the total pressure present in the system can be reduced to a corresponding level, in particular also to a PFI level, by means of a correspondingly controlled high-pressure pump. As a result, the power consumption of the electrically controlled high-pressure pump can be reduced. It is further ensured that the at least one intake manifold injection valve can be opened against the upcoming pressure and the required injection takes place. In a pure DI operation, the pressure level can be increased again by means of a correspondingly controlled high-pressure pump.

Gemäß einer Weiterbildung erfolgt die Regulierung auf den Niederdruck mittels einer Drehrichtungsumkehr der Hochdruckpumpe.According to one embodiment, the regulation is carried out on the low pressure by means of a reversal of the direction of rotation of the high-pressure pump.

Eine Möglichkeit zum Absenken des im System anliegenden Drucks besteht in einer Drehrichtungsumkehr der elektrisch angesteuerten Hochdruckpumpe.One possibility for lowering the pressure applied in the system consists in a reversal of the direction of rotation of the electrically driven high-pressure pump.

Gemäß einer alternativen Weiterbildung erfolgt die Regulierung auf den Niederdruck mittels eines parallel zur Hochdruckpumpe geschalteten, elektrisch ansteuerbaren Ventils.According to an alternative development, the regulation is carried out to the low pressure by means of a parallel to the high pressure pump connected, electrically controllable valve.

Alternativ zu der Drehrichtungsumkehr der Hochdruckpumpe kann die Regulierung des anliegenden Kraftstoffdrucks auf einen bestimmten Niederdruckwert mittels eines parallel zur Hochdruckpumpe geschalteten, elektrisch anzusteuernden Ventils erfolgen. Dieses Ventil ermöglicht aufgrund einer Rückführung des Kraftstoffs in den Tank einen schnellen Druckabbau im System.As an alternative to reversing the direction of rotation of the high-pressure pump, the regulation of the applied fuel pressure to a specific low-pressure value can take place by means of a valve connected electrically in parallel with the high-pressure pump. This valve allows rapid pressure reduction in the system due to the return of the fuel to the tank.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des dualen Kraftstoffeinspritzsystems ist vor dem Saugrohreinspritzbereich ein Druckreduzierer geschaltet.According to a further advantageous development of the dual fuel injection system, a pressure reducer is connected in front of the intake manifold injection region.

Vorzugsweise ist in der Leitung, die von der Hochdruckpumpe zum Saugrohreinspritzbereich führt, ein Druckreduzierer, das heißt ein Druckminderer, geschaltet. Dieser Druckreduzierer senkt das Druckniveau auf ein für die PFI-Einspritzung optimal abgestimmtes Niveau; der Druck ist also im Saugrohreinspritzbereich hinsichtlich eines bestimmten Wertes begrenzt.Preferably, a pressure reducer, that is, a pressure reducer, is connected in the line leading from the high pressure pump to the port injection area. This pressure reducer lowers the pressure level to a level optimally adjusted for PFI injection; the pressure is thus limited in the intake manifold injection area with respect to a specific value.

Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Weiterbildung des dualen Kraftstoffeinspritzsystems ist ein Druckbegrenzungsventil parallel zum Druckreduzierer geschaltet.According to yet another advantageous development of the dual fuel injection system, a pressure relief valve is connected in parallel to the pressure reducer.

Sofern das duale Kraftstoffeinspritzsystem einen Druckreduzierer umfasst, ist vorzugsweise ein Druckbegrenzungsventil parallel zum Druckreduzierer geschaltet. Hierdurch wird ein unkontrollierter Druckanstieg im PFI-Einspritzsystem verhindert. Das Druckbegrenzungsventil dient als ein Überdruckschutz und führt überschüssigen Kraftstoff über eine Leitung zurück in den Tank.If the dual fuel injection system comprises a pressure reducer, preferably a pressure relief valve is connected in parallel with the pressure reducer. This prevents uncontrolled pressure rise in the PFI injection system. The pressure relief valve serves as overpressure protection and returns excess fuel via a line back into the tank.

Die erfindungsgemäße Aufgabe ist ferner mit einem Benzinmotor mit einem derartigen erfindungsgemäßen dualen Kraftstoffeinspritzsystem gelöst, wobei entsprechende Vorteile, wie sie oben genannt sind, erzielt werden.The object of the invention is also achieved with a gasoline engine with such a dual fuel injection system according to the invention, with corresponding advantages, as mentioned above, can be achieved.

Schließlich ist eine Verwendung des erfindungsgemäßen dualen Kraftstoffeinspritzsystems zum Einspritzen von Kraftstoff unter Hochdruck sowohl in ein Saugrohr als auch in einen Brennraum eines Verbrennungsmotors geschaffen.Finally, a use of the dual fuel injection system according to the invention for injecting fuel under high pressure in both an intake manifold and in a combustion chamber of an internal combustion engine is provided.

Hierbei sind insbesondere die Saugrohr-Einspritzventile derart ausgebildet, dass sie auch mit hohen Kraftstoff-Drücken beaufschlagt werden können. Infolge der Erzeugung eines Hochdrucks auch im Saugrohreinspritzbereich sowie an den Saugrohr-Einspritzventilen wird die Gemischaufbereitung des Kraftstoffs verbessert. Die Tröpfchengröße des Kraftstoffgemisches wird infolge des erhöht anliegenden Drucks reduziert, was zu einer Senkung der Startemissionen führt.Here, in particular, the intake manifold injectors are designed such that they can also be acted upon by high fuel pressures. Due to the generation of a high pressure in the intake manifold injection as well as on the intake manifold injectors, the mixture preparation of Fuel improves. The droplet size of the fuel mixture is reduced due to the increased applied pressure, which leads to a reduction of the starting emissions.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Two exemplary embodiments of the solution according to the invention will be explained in more detail below with reference to the attached schematic drawings. Show it:

1 ein Schaubild eines Ausführungsbeispiels eines dualen Kraftstoffeinspritzsystems gemäß dem Stand der Technik, 1 2 is a diagram of one embodiment of a dual fuel injection system according to the prior art;

2 das Detail II in 1, 2 the detail II in 1 .

3 ein Schaubild eines ersten Ausführungsbeispiels eines dualen Kraftstoffeinspritzsystems gemäß der Erfindung und 3 a diagram of a first embodiment of a dual fuel injection system according to the invention and

4 ein Schaubild eines zweiten Ausführungsbeispiels eines dualen Kraftstoffeinspritzsystems gemäß der Erfindung. 4 a diagram of a second embodiment of a dual fuel injection system according to the invention.

In 1 ist ein duales Kraftstoffeinspritzsystem 10 gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht, bei dem aus einem Tank 12 mittels einer elektrischen Kraftstoffpumpe (EKP) bzw. Niederdruckpumpe 14 flüssiger Kraftstoff mit ca. 5 bar Druck in eine Leitung 16 gefördert wird. Die Leitung 16 dient als Zuleitung zu einem Niederdruckbereich 18 und einem Hochdruckbereich 20 des Kraftstoffeinspritzsystems 10, wobei an der Leitung 16 ein Druckregler 22 vorgesehen ist, mittels dem der Druck in der Leitung 16 weitestgehend konstant gehalten werden kann.In 1 is a dual fuel injection system 10 illustrated in the prior art, in which from a tank 12 by means of an electric fuel pump (EKP) or low-pressure pump 14 liquid fuel with approx. 5 bar pressure in a line 16 is encouraged. The administration 16 serves as a supply line to a low pressure area 18 and a high pressure area 20 of the fuel injection system 10 , being on the line 16 a pressure regulator 22 is provided by means of which the pressure in the line 16 can be kept largely constant.

Zum Niederdruckbereich 18 führt eine Leitung 24 direkt hin, so dass dort der oben genannte, von der Niederdruckpumpe 14 bereitgestellte Druck von ca. 5 bar vorherrscht. Am Niederdruckbereich 18, der rohrförmig als ein so genanntes Niederdruck-Rail gestaltet ist, sind vier Niederdruck-Einspritzventile 26 vorgesehen, von denen der Kraftstoff, vorliegend Benzin, in ein (nicht dargestelltes) Saugrohr eines zugehörigen Verbrennungsmotors eingespritzt werden kann (port fuel injection, PFI).To the low pressure area 18 leads a line 24 right there, so there the above, from the low pressure pump 14 provided pressure of about 5 bar prevails. At the low pressure area 18 , which is designed tubular as a so-called low-pressure rail, are four low-pressure injectors 26 provided, of which the fuel, in this case gasoline, in a (not shown) intake manifold of an associated internal combustion engine can be injected (port fuel injection, PFI).

Zum Hochdruckbereich 20 führt eine Leitung 28, wobei in dieser Leitung 28 eine Hochdruckpumpe 30 angeordnet ist, mittels der der Druck von ca. 5 bar aus der Leitung 16 auf ca. 100 bar angehoben werden kann. Der zugehörige Kraftstoff wird dann am Hochdruckbereich 20, der ebenfalls als rohrförmige Druckkammer bzw. als so genanntes Hochdruck-Rail gestaltet ist, an vier Hochdruck-Einspritzventilen 32 direkt in (nicht dargestellte) Zylinder des Verbrennungsmotors eingespritzt. Dies wird auch als Direkteinspritzung bezeichnet (direct injection, DI).To the high pressure area 20 leads a line 28 , being in this line 28 a high pressure pump 30 is arranged, by means of which the pressure of about 5 bar from the line 16 can be raised to about 100 bar. The associated fuel is then at the high pressure area 20 , Which is also designed as a tubular pressure chamber or as a so-called high-pressure rail, to four high-pressure injectors 32 injected directly into (not shown) cylinder of the internal combustion engine. This is also called direct injection (direct injection, DI).

Wie in 2 im Detail zu erkennen ist, ist die Hochdruckpumpe 30 in der Leitung 28 mit einer Zylinder-Kolben-Anordnung 34 gestaltet, der in Hauptströmungsrichtung ein Mengensteuerventil 36 und ein Druckdämpfer 38 vorgelagert sowie ein Druckbegrenzungsventil 40 nachgelagert sind. Das Mengensteuerventil 36 dient dazu, den Druck im Hochdruckbereich 20 zu steuern. Insbesondere wird dabei im PFI-Betrieb, bei dem nur an den Niederdruck-Einspritzventilen 26 eingespritzt wird, mit dem Mengensteuerventil 36 der von der Hochdruckpumpe 30 geförderte Kraftstoff wieder in Richtung der Leitung 16 zurückgeführt. Der Kraftstoff gelangt dann also nicht in den Hochdruckbereich 20, sondern die Hochdruckpumpe 30 fördert ohne Druckaufbau. Dieses Fördern kann nicht abgestellt werden, weil die Hochdruckpumpe 30 mechanisch über Nocken vom Verbrennungsmotor selbst angetrieben wird.As in 2 can be seen in detail, is the high pressure pump 30 in the pipe 28 with a cylinder-piston arrangement 34 designed, the main flow in the direction of a quantity control valve 36 and a pressure damper 38 upstream and a pressure relief valve 40 are downstream. The quantity control valve 36 serves to the pressure in the high pressure area 20 to control. In particular, it is doing in PFI mode, in which only at the low-pressure injectors 26 is injected with the quantity control valve 36 that of the high pressure pump 30 pumped fuel back towards the pipe 16 recycled. The fuel then does not reach the high pressure area 20 but the high pressure pump 30 promotes without pressure build-up. This conveying can not be turned off because the high pressure pump 30 is mechanically driven by cams of the internal combustion engine itself.

In den 3 und 4 sind erfindungsgemäße duale Kraftstoffeinspritzsysteme 10 von Benzinmotoren veranschaulicht, bei denen Kraftstoff in einen Direkteinspritzbereich 20 mit dort angeschlossenen Direkt-Einspritzventilen 32 unter Hochdruck von ca. 100 bar und/oder in einen Saugrohreinspritzbereich 18 mit daran angeschlossenen Saugrohr-Einspritzventilen 26 unter Niederdruck von ca. 5 bar und mehr gefördert werden kann.In the 3 and 4 are dual fuel injection systems according to the invention 10 of gasoline engines exemplifying fuel in a direct injection range 20 with direct injection valves connected there 32 under high pressure of about 100 bar and / or in a Saugrohreinspritzbereich 18 with intake manifold injectors connected to it 26 under low pressure of about 5 bar and more can be promoted.

Das duale Kraftstoffeinspritzsystem 10 gemäß 3 umfasst einen Kraftstofftank 12, in dem eine elektrisch gesteuerte, das heißt elektrisch angetriebene Hochdruckpumpe 42 angeordnet ist. Diese Hochdruckpumpe 42 dient zum Zuführen von Kraftstoff sowohl in den Direkteinspritz- als auch in den Saugrohreinspritzbereich 20, 18.The dual fuel injection system 10 according to 3 includes a fuel tank 12 in which an electrically controlled, that is electrically driven high-pressure pump 42 is arranged. This high pressure pump 42 serves to supply fuel to both the direct injection and intake manifold injection regions 20 . 18 ,

Von der Hochdruckpumpe 42 führt eine kraftstofffördernde Leitung 16 in Richtung des Direkteinspritz- und Saugrohreinspritzbereichs 20, 18. An einem Knotenpunkt 43 zweigt zum Direkteinspritzbereich 20 eine Leitung 28 und zum Saugrohreinspritzbereich 18 eine Leitung 24 von der Leitung 16 ab. Das heißt, die Leitungen 16, 24 und 28 verbinden die Hochdruckpumpe 42 mit dem Direkteinspritz- und Saugrohreinspritzbereich 20, 18 kraftstoffleitend. Im Direkteinspritzbereich 20 kann somit im DI-Betrieb der Kraftstoff an den Direkt-Einspritzventilen 32 und im Saugrohreinspritzbereich 18 während des PFI-Betriebs an den Saugrohr-Einspritzventilen 26 in das Saugrohr eingespritzt werden.From the high pressure pump 42 leads a fuel-conveying line 16 in the direction of the direct injection and intake manifold injection area 20 . 18 , At a junction 43 branches to the direct injection area 20 a line 28 and to the intake manifold injection area 18 a line 24 from the line 16 from. That is, the lines 16 . 24 and 28 connect the high pressure pump 42 with the direct injection and intake manifold injection area 20 . 18 fuel-conductive. In the direct injection area 20 Thus, in DI mode, the fuel at the direct injection valves 32 and in the intake manifold injection area 18 during PFI operation on the intake manifold injectors 26 be injected into the suction pipe.

In dem Kraftstofftank 12 sind ferner ein Filter 44 zum Filtern des Kraftstoffs sowie ein Druckbegrenzungsventil 46 angeordnet. Der Filter 44 und das Druckbegrenzungsventil 46 sind der Hochdruckpumpe 42 in Hauptförderrichtung in der Leitung 16 nachgeschaltet. Das Druckbegrenzungsventil 46 dient als ein Überdruckschutz, das heißt, es ist dazu eingerichtet, den im Kraftstoffeinspritzsystem 10 vorliegenden Druck auf einen vorgegebenen Maximaldruck zu begrenzen.In the fuel tank 12 are also a filter 44 for filtering the fuel as well as a pressure relief valve 46 arranged. The filter 44 and the pressure relief valve 46 are the high pressure pump 42 in the main conveying direction in the line 16 downstream. The pressure relief valve 46 serves as an overpressure protection, that is, it is set up in the fuel injection system 10 Limit existing pressure to a predetermined maximum pressure.

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzsystem 10 weist einen sehr einfachen Aufbau auf und ist somit kostengünstig herstellbar, insbesondere im Hinblick darauf, dass eine Niederdruckpumpe nicht eingesetzt werden muss.The fuel injection system according to the invention 10 has a very simple structure and is therefore inexpensive to produce, especially in view of the fact that a low-pressure pump does not need to be used.

Ferner können mittels der elektrisch gesteuerten Hochdruckpumpe 42, insbesondere die an den Saugrohr-Einspritzventilen 26 – im so genannten PFI-System – anliegenden Drücke in einem breiten Umfang variiert werden. Der Druck und der Volumenstrom des zu fördernden Kraftstoffs wird über eine entsprechende Ansteuerung eines Elektroantriebs der Hochdruckpumpe 42 eingestellt, wodurch eine sehr gute Mengen- und Druckregelung zur Verfügung gestellt wird.Furthermore, by means of the electrically controlled high-pressure pump 42 , in particular those on the intake manifold injection valves 26 - In the so-called PFI system - applied pressures are widely varied. The pressure and the volume flow of the fuel to be delivered is via a corresponding control of an electric drive of the high-pressure pump 42 adjusted, whereby a very good quantity and pressure control is provided.

Die elektrisch gesteuerte Hochdruckpumpe 42 kann den Kraftstoff unter Hochdruck fördern, wie beispielsweise für einen reinen DI-Betrieb. Ferner kann die Hochdruckpumpe 42 auch gedrosselt betrieben werden und einen geringeren Druck erzeugen, der zwischen dem herkömmlichen Niederdruck von ca. 5 bar und 100 bar liegt. Bei einem reinen PFI-Betrieb oder bei einem kombinierten DI-PFI-Betrieb kann der gesamte im System 10 herrschende Druck auf ein entsprechendes Niveau angepasst werden. Somit kann der Druck im Saugrohreinspritzbereich 18 im Vergleich zu bekannten Systemen zum einen angehoben werden, was zu einer verbesserten Gemischaufbereitung führt. Zum anderen kann die Leistungsaufnahme der Hochdruckpumpe 42 bei reinem PFI-Betrieb signifikant gesenkt werden.The electrically controlled high pressure pump 42 can deliver the fuel under high pressure, such as for a pure DI operation. Furthermore, the high pressure pump 42 be operated throttled and produce a lower pressure, which is between the conventional low pressure of about 5 bar and 100 bar. In a pure PFI operation or in a combined DI-PFI operation, the entire system 10 prevailing pressure to be adapted to a corresponding level. Thus, the pressure in the intake manifold injection area 18 in comparison to known systems, firstly, which leads to an improved mixture preparation. On the other hand, the power consumption of the high-pressure pump 42 significantly reduced in pure PFI operation.

Eine Regulierung der Hochdruckpumpe 42 auf den Niederdruck kann beispielsweise mittels einer Drehrichtungsumkehr der Hochdruckpumpe 42 erfolgen oder auch mittels eines nicht dargestellten, parallel zur Hochdruckpumpe 42 geschalteten, elektrisch ansteuerbaren Ventils realisiert werden. Dieses Ventil führt über eine Leitung den Kraftstoff wieder in den Tank 12 zurück und gewährleistet so einen schnellen Druckabbau im System 10.A regulation of the high pressure pump 42 on the low pressure, for example, by means of a reversal of the direction of rotation of the high-pressure pump 42 done or by means of a not shown, parallel to the high pressure pump 42 switched, electrically controllable valve can be realized. This valve returns the fuel to the tank via a pipe 12 back and thus ensures a rapid pressure reduction in the system 10 ,

Die Saugrohr-Einspritzventile 26 sind derart ausgelegt, dass sie auch mit höheren Drücken belastet werden können. Somit kann also auch ein Hochdruckniveau im Saugrohreinspritzbereich 18 vorliegen, wodurch die Gemischaufbereitung verbessert wird.The intake manifold injectors 26 are designed so that they can be loaded with higher pressures. Thus, therefore, a high pressure level in the intake manifold injection area 18 present, whereby the mixture preparation is improved.

4 zeigt das duale Kraftstoffeinspritzsystem 10 gemäß 3. vor dem Saugrohreinspritzbereich 18, und zwar in der Leitung 24 ist jedoch ein Druckreduzierer 48 – ein so genannter Druckminderer – geschaltet. Der Druckreduzierer 48 kann das Druckniveau des durch die Leitung 24 geförderten Kraftstoffs auf ein für die PFI-Einspritzung optimal abgestimmtes Niveau senken. Parallel zum Druckreduzierer 48 ist ein Druckbegrenzungsventil 50 geschaltet, das über eine Leitung 52 überschüssigen Kraftstoff zurück in den Tank 12 leitet. Mittels des Druckbegrenzungsventils 50 wird ein unkontrollierter Druckanstieg im PFI-System 18 verhindert. 4 shows the dual fuel injection system 10 according to 3 , in front of the intake manifold injection area 18 , in the line 24 however, it is a pressure reducer 48 - a so-called pressure reducer - switched. The pressure reducer 48 can the pressure level of the through the pipe 24 reduced fuel to a level optimally adjusted for the PFI injection. Parallel to the pressure reducer 48 is a pressure relief valve 50 switched that over a line 52 excess fuel back into the tank 12 passes. By means of the pressure relief valve 50 becomes an uncontrolled pressure increase in the PFI system 18 prevented.

Abschließend sei angemerkt, dass sämtlichen Merkmalen, die in den Anmeldungsunterlagen und insbesondere in den abhängigen Ansprüchen genannt sind, trotz des vorgenommenen formalen Rückbezugs auf einen oder mehrere bestimmte Ansprüche auch einzeln oder in beliebiger Kombination eigenständiger Schutz zukommen soll.Finally, it should be noted that all the features that are mentioned in the application documents and in particular in the dependent claims, despite the formal reference made to one or more specific claims and individually or in any combination should receive independent protection.

Claims

Dual fuel injection system ( 10 ) for a gasoline engine with a high-pressure pump ( 30 ; 42 ) for supplying fuel into a direct injection area ( 20 ) in front of at least one direct injection valve ( 32 ) and a suction tube injection area ( 18 ) for supplying fuel before at least one intake manifold injection valve ( 26 ), characterized in that the high pressure pump ( 30 ; 42 ) is electrically controlled and with the direct injection and intake manifold injection area ( 20 . 18 ) each by means of a line ( 16 . 24 . 28 ) is fuel conductively connected.

Dual fuel injection system ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the high-pressure pump ( 42 ) in a fuel tank ( 12 ) is arranged.

Dual fuel injection system ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that in the line ( 16 ) between the high pressure pump ( 42 ) and the direct injection and intake manifold injection area ( 20 . 18 ) a pressure relief valve ( 46 ) is switched.

Dual fuel injection system ( 10 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the high-pressure pump ( 42 ) is adapted to the direct injection and intake manifold injection region ( 20 . 18 ) to apply the same fuel pressures.

Dual fuel injection system ( 10 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the high-pressure pump ( 42 ) is adapted to regulate the fuel pressure to a low pressure.

Dual fuel injection system ( 10 ) according to claim 5, characterized in that the pressure reduction to the low pressure by means of a reversal of the direction of rotation of the high-pressure pump ( 42 ) he follows.

Dual fuel injection system ( 10 ) according to claim 5, characterized in that the pressure reduction to the low pressure by means of a parallel to the high-pressure pump ( 42 ) switched, electrically controllable valve takes place.

Dual fuel injection system ( 10 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that in front of the intake manifold injection area ( 18 ) a pressure reducer ( 48 ) is switched.

Dual fuel injection system ( 10 ) according to claim 8, characterized in that a pressure relief valve ( 50 ) parallel to the pressure reducer ( 48 ) is switched.

Gasoline engine with a dual fuel injection system ( 10 ) according to one of claims 1 to 9.

Use of a dual fuel injection system ( 10 ) according to one of claims 1 to 4 for injecting fuel under high pressure in both an intake manifold and in a combustion chamber of an internal combustion engine.