DE102012208465A1 - Fuel injection system for internal combustion engine, has high-pressure-resistant shut-off valve arranged in high pressure system, and shut-off valve assigned high-pressure fixed throttle device to adjust flow rate and flow pattern of fuel - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, umfassend eine zwischen einem Niederdrucksystem und einem Hochdrucksystem angeordnete Hochdruckkraftstoffpumpe, die über das Niederdrucksystem und eine Vorförderpumpe Kraftstoff aus einem Kraftstofftank fördert, verdichtet und in das Hochdrucksystem einführt, wobei ein Hochdruckspeicher im Hochdrucksystem angeordnet ist und dem Hochdruckspeicher mindestens ein Einspritzventil nachgeschaltet zugeordnet ist.The present invention relates to a fuel injection system for an internal combustion engine, comprising a arranged between a low pressure system and a high pressure system high pressure fuel pump that promotes via the low pressure system and a feed pump fuel from a fuel tank, compressed and introduced into the high pressure system, wherein a high pressure accumulator is arranged in the high pressure system and the High-pressure accumulator is assigned at least one injection valve downstream.
Stand der Technik State of the art
Aus der
Unterschiedliche Fehler haben unterschiedliche Druckverläufe zur Folge. Dabei unterscheiden sich Leckagen durch die Art der Strömung, wobei zwischen laminaren und turbulenten Strömungen unterschieden wird. Ferner sind druckabhängige Leckageaufweitungen oder Leckageschrumpfungen möglich, wobei sich abhängig vom Druck die Querschnittsfläche der Leckageöffnung ändert.Different errors result in different pressure gradients. In this case, leaks differ by the type of flow, with a distinction between laminar and turbulent flows. Furthermore, pressure-dependent leakage widening or leakage shrinkage is possible, wherein the cross-sectional area of the leakage opening changes depending on the pressure.
Weiterhin geht aus der
Aus dem allgemein bekannten Stand der Technik geht hervor, dass bei Kraftstoffeinspritzsystemen eine Vielzahl von Fehlern auftreten können. So kann der Fall eintreten, dass im Hochdruckbereich eine Leckage auftritt, d.h., dass Kraftstoff vom Hochdruckbereich in den Niederdruckbereich bzw. in die Umgebung gelangt. Ferner kann der Fall eintreten, dass durch die Injektoren eine erhöhte Kraftstoffmenge in die Brennkraftmaschine eingespritzt wird.From the well-known state of the art, it can be seen that a large number of errors can occur in fuel injection systems. Thus, it may happen that leakage occurs in the high-pressure region, that is, that fuel passes from the high-pressure region into the low-pressure region or into the environment. Furthermore, the case may occur that an increased amount of fuel is injected into the internal combustion engine through the injectors.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Ausgehend von dem vorgehend genannten Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Durchflussmenge und die Strömungsform während des Ausströmens von Kraftstoff in einem Kraftstoffsystem definiert und reproduzierbar einzustellen, so dass die gewonnen Informationen zur Grenzwertfeststellung und zur Optimierung von Diagnosefunktionen genutzt werden können.Based on the above-mentioned prior art, the object of the present invention, the flow rate and the flow shape during the outflow of fuel in a fuel system defined and reproducible set, so that the information obtained can be used to limit detection and to optimize diagnostic functions.
Die Aufgabe wird ausgehend von einem Kraftstoffsystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den nachfolgenden abhängigen Ansprüchen hervor. The object is achieved on the basis of a fuel system according to the preamble of
Erfindungsgemäß ist zwischen der Hochdruckkraftstoffpumpe und dem Hochdruckspeicher ein hochdruckfestes Absperrventil im Hochdrucksystem angeordnet, wobei dem Absperrventil eine hochdruckfeste Drosselvorrichtung zur Einstellung der Durchflussmenge und zur Einstellung der Strömungsform des Kraftstoffs zugeordnet ist. Das Absperrventil weist die beiden Schaltstellungen „ein“ und „aus“ auf. Die Drosselvorrichtung ist vorzugsweise an das Absperrventil anschraubbar, so dass eine schnelle Montage und Demontage gewährleistet werden kann.According to the invention, a high-pressure-resistant shut-off valve is arranged in the high-pressure system between the high-pressure fuel pump and the high-pressure accumulator, wherein the shut-off valve is assigned a high-pressure-resistant throttle device for adjusting the flow rate and for adjusting the flow shape of the fuel. The shut-off valve has the two switch positions "on" and "off". The throttle device is preferably screwed to the shut-off valve, so that a quick assembly and disassembly can be ensured.
Vorzugsweise umfasst die Drosselvorrichtung einen Haltekörper und ein Drosselelement. Darüber hinaus weist die Drosselvorrichtung stromaufwärts des Drosselelements mindestens einen Hochdruckanschluss auf und stromabwärts des Drosselelements mindestens einen Niederdruckanschluss. Vor dem Drosselelement herrscht somit eine Hochdruckatmosphäre und hinter dem Drosselelement eine Niederdruckatmosphäre. An den Stirnflächen weist das Drosselelement zwei Dichtflächen auf, wobei die äußere Mantelfläche als Positionierungsfläche im Haltekörper dient.Preferably, the throttle device comprises a holding body and a throttle element. In addition, the throttle device has at least one high-pressure connection upstream of the throttle element and at least one low-pressure port downstream of the throttle element. Before the throttle element thus prevails a high pressure atmosphere and behind the throttle element, a low pressure atmosphere. At the end faces, the throttle element has two sealing surfaces, wherein the outer lateral surface serves as a positioning surface in the holding body.
Des Weiteren bevorzugt umfasst die Drosselvorrichtung eine Fixierschraube zum Fixieren des Drosselelements. Über die Fixierschraube erfolgt die axiale Sicherung des Drosselelements im Haltekörper, wobei durch das einschrauben der Fixierschraube eine axiale Kraft auf das Drosselelement aufgebracht wird, um die eine Stirnflächen an den Haltekörper zu drücken und die andere Stirnfläche an die Fixierschraube zu drücken. Furthermore, the throttle device preferably comprises a fixing screw for fixing the throttle element. About the fixing screw, the axial securing of the throttle element in the holding body, wherein by screwing the fixing screw an axial force is applied to the throttle element to press the one end faces to the holding body and to press the other end face to the fixing screw.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Fixierschraube mindestens eine Längsbohrung und/oder mindestens eine Querbohrung aufweist. Über die mindestens eine Längsbohrung in der Fixierschraube lässt sich die Leckagemenge stromabwärts des Drosselelements abführen. The invention includes the technical teaching that the fixing screw has at least one longitudinal bore and / or at least one transverse bore. The amount of leakage downstream of the throttle element can be dissipated via the at least one longitudinal bore in the fixing screw.
Gemäß einer die Erfindung weiter verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass der Haltekörper mindestens eine Längsbohrung und/oder mindestens eine Querbohrung aufweist. Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass das Drosselelement stößelförmig ausgebildet ist und in der mindestens einen Längsbohrung des Haltekörpers angeordnet ist. Die radialen Sicherung des Drosselelements erfolgt über die mindestens eine Längsbohrung im Haltekörper, in der das Drosselelement passgenau angeordnet ist. According to a further improvement of the invention measure is proposed that the holding body at least one longitudinal bore and / or at least one transverse bore. It is further proposed that the throttle element is formed plunger-shaped and is arranged in the at least one longitudinal bore of the holding body. The radial securing of the throttle element via the at least one longitudinal bore in the holding body, in which the throttle element is arranged accurately.
Um eine Demontage der Leckageleitung, welche im Falle einer Längsbohrung in der Fixierschraube an der Fixierschraube angebracht ist, zu verhindern, kann es vorteilhaft sein, mindestens eine Querbohrung in die Fixierschraube anzubringen, um über mindestens eine weitere Bohrung im Haltekörper die Leckagemenge abzuführen. Dadurch kann die Leckageleitung an die mindestens eine Querbohrung in dem Haltekörper angeordnet werden und somit ein Wechsel des Drosselelements ohne Abbau der Leckageleitung erfolgen.In order to prevent disassembly of the leakage line, which is mounted in the case of a longitudinal bore in the fixing screw on the fixing screw, it may be advantageous to attach at least one transverse bore in the fixing screw to dissipate at least one further hole in the holding body, the leakage amount. As a result, the leakage line can be arranged on the at least one transverse bore in the holding body and thus a change of the throttle element without degradation of the leakage line done.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Drosselelement eine Bohrung zur Erzeugung einer turbulenten Strömung und zur Einstellung der Durchflussmenge des Kraftstoffs auf. Das Drosselelement kann als eine Bohrung aufweisende Blende ausgebildet sein, wobei innerhalb des Drosselelements die Strömung entspannt wird. Somit erfolgt der Druckabbau über das Volumen der Bohrung. According to a preferred embodiment, the throttle element has a bore for generating a turbulent flow and for adjusting the flow rate of the fuel. The throttle element may be formed as a bore having aperture, wherein within the throttle element, the flow is expanded. Thus, the pressure reduction takes place over the volume of the bore.
Eine weitere Ausführungsform des turbulenten Drosselelements kann eine zylinderförmige Form aufweisen. Aufgrund der Länge eines solchen Drosselelements, welche die Länge eines blendenförmigen Drosselelements um ein Vielfaches überschreitet, kann die Bohrung im Drosselelement an einer Stelle eine Verjüngung aufweisen. An dieser Verjüngung erfolgt ein weiterer Druckabbau, wobei die Feineinstellung der Durchflussrate ebenfalls an dieser Stelle vorgenommen wird.Another embodiment of the turbulent throttle element may have a cylindrical shape. Due to the length of such a throttle element, which exceeds the length of a diaphragm-shaped throttle element by a multiple, the bore in the throttle element at one point may have a taper. At this taper there is a further pressure reduction, wherein the fine adjustment of the flow rate is also made at this point.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Drosselelement eine Funktionsfläche zur Erzeugung einer laminaren Strömung und zur Einstellung der Durchflussmenge des Kraftstoffs auf. Vorteilhafter weise ist das Drosselelement stößelförmig ausgebildet, wobei die Funktionsfläche an der Mantelaußenfläche des Drosselelements angeordnet ist. Über die mindestens eine Längsbohrung in dem Haltekörper und der Funktionsfläche des Drosselelements erfolgt die Einstellung der laminaren Strömung. Dabei ist die Abmessung des sich zwischen der Funktionsfläche und der mindestens einen Längsbohrung im Haltekörper ausbildendenden Spalts für die Einstellung der Durchflussmenge verantwortlich. Über den Durchmesser der Funktionsfläche wird bei bekannter Druckdifferenz in vorteilhafter Weise dieser Spalt eingestellt, so dass je nach gewünschter Durchflussrate nur das stößelförmige Drosselelement ausgetauscht wird.According to a further embodiment, the throttle element has a functional surface for generating a laminar flow and for adjusting the flow rate of the fuel. Advantageously, the throttle element is formed plunger-shaped, wherein the functional surface is arranged on the outer surface of the casing of the throttle element. The adjustment of the laminar flow takes place via the at least one longitudinal bore in the holding body and the functional surface of the throttling element. The dimension of the gap forming between the functional surface and the at least one longitudinal bore in the holding body is responsible for setting the flow rate. With the known pressure difference, this gap is advantageously set via the diameter of the functional surface, so that depending on the desired flow rate, only the tappet-shaped throttle element is exchanged.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass das Drosselelement für Diagnosezwecke innerhalb des Hochdrucksystems am Absperrventil montierbar ist. Der genaue Ort des Einbaus im Hochdrucksystem ist durch die Platzverhältnisse des jeweiligen Motorprojektes bestimmt. Bei der Diagnose, kann es sich sowohl um eine In-Use-Diagnose während einer Messfahrt als auch um eine In-Service-Diagnose in der Werkstatt handeln.One advantage of the solution according to the invention is, in particular, that the throttle element can be mounted on the shut-off valve within the high-pressure system for diagnostic purposes. The exact location of the installation in the high-pressure system is determined by the space available for the respective engine project. The diagnosis can be both an in-use diagnosis during a test drive and an in-service diagnosis in the workshop.
Bei der Verwendung der Drosselvorrichtung von In-Use-Diagnosen am Fahrzeug wird vor Antritt einer Messfahrt die Leckage festgelegt und dann die Messfahrt durchgeführt. Zum Zeitpunkt des Symptomeintritts kann über den gemessenen Druck, der gemessenen Kraftstofftemperatur und den bekannten geometrischen Leckageverhältnissen auf die Leckagemenge geschlossen und mit einer maximal zulässigen Leckagemenge verglichen werden. Durch ein Auftreten oder Wegbleiben von Fehlerspeichereinträgen bei Symptomeintritt kann zudem mit Hilfe der Drosselvorrichtung die Diagnose während des Fahrbetriebs geprüft und deren Anschlagen ggf. über Verstellung von Applikationsparametern verfeinern werden. Die In-Use- oder In-Service-Diagnosefunktion sollen bei einer definierten Leckage anschlagen. Unter Umständen kann ein mehrfaches Wiederholen der Messungen mit schrittweise größer oder kleiner gewähltem Leckagespalt notwendig sein, um ein Anschlagen der Diagnosefunktion hervorzurufen.When using the throttle device of in-use diagnostics on the vehicle before the start of a test drive, the leakage is determined and then carried out the test drive. At the time of onset of the symptom, the measured pressure, the measured fuel temperature and the known geometric leakage ratios can be used to determine the leakage quantity and compare it with a maximum permissible leakage quantity. By occurrence or omission of fault memory entries in case of symptom entry can also be checked with the help of the throttle device, the diagnosis during driving and refine their attacks if necessary via adjustment of application parameters. The in-use or in-service diagnostic function should strike at a defined leakage. Under certain circumstances, it may be necessary to repeat the measurements several times with a larger or smaller leakage gap selected in order to trigger the diagnosis function.
Somit gelingt durch die Drosselvorrichtung die realitätsnahe, definierte und reproduzierbare Einstellung von Leckageströmungen im Hochdrucksystem bei exakter Kenntnis der geometrischen Leckagespaltverhältnisse. Dies gilt sowohl für Common-Rail-Diesel als auch für Benzin-Direkt-Einspritzung. Thus, by the throttle device, the realistic, defined and reproducible adjustment of leakage flows in the high-pressure system with exact knowledge of the geometric leakage gap ratios. This applies to both common-rail diesel and gasoline direct injection.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt. Further measures improving the invention will be described in more detail below together with the description of the preferred embodiments of the invention with reference to figures.
Ausführungsbeispieleembodiments
Es zeigt: It shows:
Nach
Über das Niederdrucksystem
Über einen Hochdruckanschluss
Sowohl in
In
Die in
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, anstelle der zwei Niederdruckanschlüsse
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.In addition, it should be noted that "encompassing" does not exclude other elements or steps, and "a" or "an" does not exclude a multitude. It should also be appreciated that features or steps described with reference to any of the above embodiments may also be used in combination with other features or steps of other embodiments described above. Reference signs in the claims are not to be considered as limiting.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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