DE102013014152B4 - Spül-Start-Verfahren für einen Verbrennungsmotor und Spül-Start-System - Google Patents

Spül-Start-Verfahren für einen Verbrennungsmotor und Spül-Start-System Download PDF

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Abstract

Spül-Start-Verfahren für einen Verbrennungsmotor, wobei der Motor eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (3) mit einer Mehrzahl einzeldruckspeicherversehener Kraftstoffinjektoren (5a,b,...) aufweist, wobei die Einzeldruckspeicher (7a, b,...) selbsttätige Auslass-Spülventile (47) aufweisen, welche bei einem anliegendem Spüldruck im Speicher (7a, b,...) hin zu einem jeweiligen Speicher-Ablaufpfad (49a, b,...) öffnen, wobei:- in einem ersten Schritt der Motor außer Betrieb gesetzt wird;- in einem zweiten Schritt die Einzeldruckspeicher (7a, b,...) der Injektoren (5a, b,...) bei Spüldruck über einen jeweiligen Speicher-Zulaufpfad (9a, b,...), das jeweilige Spülventil (47) und den jeweiligen Speicherablaufpfad (49a, b,...) gespült werden; dadurch gekennzeichnet, dass in einem dritten Schritt:- der Motor angeschleppt wird; und- die jeweiligen Speicher (7a, b,...) für ein Schließen der Spülventile (47) schlagartig mit einem gegenüber Spüldruck erhöhten Druck ausgehend von dem jeweiligen Speicher-Zulaufpfad (9a, b,...) beaufschlagt werden;- wobei der erhöhte Druck mittels einer Spülventil-Umsteuereinheit (53) in Kommunikation mit dem jeweiligen Speicher-Zulaufpfad (9a, b, ...) erzeugt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spül-Start-Verfahren für einen Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Spül-Start-System für einen solchen Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 7. Die Erfindung ist insbesondere mit Motoren verwendbar, welche neben Dieselkraftstoff mit einem weiteren Kraftstoff in zum Beispiel Form von Schweröl oder Biokraftstoff, z.B. Palmöl, betreibbar sind.
  • Bei gattungsgemäßen Dieselmotoren, welche neben Dieselkraftstoff auch mit Schweröl oder Biokraftstoff betreibbar sind, ist es bekannt, letztere Kraftstoffe bei Abstellen des Motors aus der Strecke Tank-Vorförderpumpe-Hochdruckpumpe-Rail des Kraftstoffeinspritzsystems zu spülen, insbesondere als letztgenannte Kraftstoffe bei Motorstillstand zur Erstarrung neigen, was bei einem Wiederanlassen, insbesondere bei druckluftangelassenen Motoren zu erheblichen Startschwierigkeiten führen kann, zum Beispiel weil der Startluftvorrat zu schnell aufgebraucht ist.
  • Die vorliegende Erfindung geht hierbei aus von der weiteren Anmeldung der Anmelderin, welche als DE 10 2012 101 293 A1 veröffentlicht ist und welche eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für Schwerölmotoren zum Gegenstand hat. Die unter o.a. Az. vorgeschlagene Kraftstoff-Einspritzvorrichtung umfasst Einspritzinjektoren, welche für einen Spülbetrieb, im Rahmen dessen auch Speicherräume und Zuleitungen der Injektoren hin zu einer Spülleitung vorteilhaft gespült werden können, Absperrventile an den Enden von Speicherräumen der Injektoren vorsehen. Die Spülventile sind bevorzugt aktiv gesteuerte Ventile, z.B. elektrisch betätigte Ventile, welche für das Spülen aktiv offen gesteuert und nachfolgend geschlossen werden können. Derartige Spülventile sind z.B. auch aus der Druckschrift AT 511 252 A1 bekannt.
  • Bei Verwendung aktiv betätigter Spülventile, welche je eine Aktuatorik oder ein fremdbetätigtes Stellelement benötigen, ist für die Realisierung des Spülens jedoch ein größerer baulicher und insoweit finanzieller Aufwand notwendig. Daneben können sich weitere Probleme im Hinblick auf den begrenzten Bauraum im Kraftstoffinjektor bzw. im Speicher ergeben. Wünschenswert wäre, auf selbsttätige, günstige Ventile zurückgreifen zu können, insbesondere differenzdruckgesteuerte selbsttätige Ventile, welche zudem klein bauen.
  • Mit derartigen Ventilen ergibt sich jedoch das Problem, dass die Pumpenanordnung (Hochdruck-/Vorförderpumpe) nicht genug Druck erzeugen kann, um die Spülventile gegen Ende des Spülens wieder zu schließen. Dies deshalb, als aufgrund der nur geringen Startdrehzahlen und der Vielzahl gleichzeitig geöffneter Ventile das Druckniveau nicht über jenes der für den Spülfluss sorgenden Vorförderpumpe hinaus gelangt. Der Motor kann nicht starten.
  • Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Spül-Start-Verfahren anzugeben, welches mit selbsttätigen Spülventilen durchführbar ist sowie ein vorteilhaftes Spül-Start-System mit derartigen Spülventilen.
  • Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 7.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
  • Erfindungsgemäß wird ein Spül-Start-Verfahren für einen Verbrennungsmotor vorgeschlagen. Der Verbrennungsmotor ist bevorzugt ein Motor bzw. eine Brennkraftmaschine, welche(r) sowohl mit Dieselkraftstoff als auch mit einem weiteren Kraftstoff betreibbar ist, insbesondere einem weiteren Kraftstoff in Form von Schweröl oder Biokraftstoff, z.B. Palmöl. Der Verbrennungsmotor ist bevorzugt ein Groß(diesel)motor, zum Beispiel für ein Kraftfahrzeug wie etwa ein Schiff oder ein Nutzfahrzeug, oder zum Beispiel für eine stationäre Einrichtung wie ein Blockheizkraftwerk, z.B. auch für Industrieanwendungen.
  • Der mit dem Verfahren verwendbare Motor weist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einer Mehrzahl von einzeldruckspeicherbestückten bzw. von je mit einem Einzeldruckspeicher versehenen Kraftstoffinjektoren auf (zum Beispiel eine Injektoranzahl größer acht bis zum Beispiel zwanzig). Daneben kann die Kraftstoffeinspritzeinrichtung, welche bevorzugt als Common-Rail-System bereitgestellt ist, wenigstens einen Tank (zum Beispiel Mischtank), eine Vorförderpumpe, eine Hochdruckpumpe und eine Sammelschiene (Rail) umfassen (neben möglichen weiteren Komponenten).
  • Ein jeweiliger Einzeldruckspeicher eines Kraftstoffinjektors weist ein selbsttätiges Auslass-Spülventil auf, welches bei anliegendem Spüldruck im Speicher hin zu einem jeweiligen Speicher-Ablaufpfad (Spülrücklauf) öffnet. Bevorzugt ist das jeweilige Auslass-Spülventil ein differenzdruckgesteuertes, selbsttätiges Absperrventil. Allgemein ist das Auslass-Spülventil vorgesehen, einen zugehörigen Spül-Auslass am Einzeldruckspeicher bei darin anliegendem Hochdruck geschlossen zu halten, nach einem Abfall des Hochdrucks - und insbesondere auch bei einem vorbestimmten Sprüldruck(niveau) im Speicher - jedoch selbsttätig zu öffnen, i.e. hin zu dem Speicher-Ablaufpfad (Niederdruck).
  • Bei dem Verfahren wird der Motor in einem ersten Schritt außer Betrieb gesetzt (Verbrennung eingestellt). Das Verfahren wird nachfolgend bei abgestelltem Motor durchgeführt.
  • In einem zweiten Schritt des Verfahrens werden die Einzeldruckspeicher der Injektoren bei Spüldruck(niveau) (und einem Spülfluss) über einen jeweiligen Speicher-Zulaufpfad, das jeweilige Spülventil und den jeweiligen Speicherablaufpfad gespült. Der Spüldruck wird bevorzugt mittels einer Vorförderpumpe (im jeweiligen Speicher-Zulaufpfad) der Kraftstoffeinspritzeinrichtung erzeugt, welche zu diesem Zweck zum Beispiel fremd angetrieben wird. Der mittels der Vorförderpumpe erzeugte Druck liegt zum Beispiel bei etwa 10 bar absolut. Als Spülfluid ist bevorzugt Dieselkraftstoff vorgesehen, welches über den jeweiligen Speicher-Ablaufpfad (Spülleitung), zum Beispiel hin zu einem Tank abfahrbar ist.
  • Gekennzeichnet ist das Verfahren dadurch, dass der Motor in einem dritten Schritt angeschleppt wird (i.e. primäres In-Drehung-Versetzen des Motors), insbesondere mittels eines Anlassers, Startermotors, oder druckluftunterstützt. In dem dritten Schritt, werden weiterhin die jeweiligen Speicher für ein Schließen der Spülventile schlagartig mit einem gegenüber Spüldruck erhöhten Druck, insbesondere einem Druckstoß (schlagartiger Druckgradient über den Spülventilen), ausgehend von dem jeweiligen Speicher-Zulaufpfad beaufschlagt, wobei der erhöhte Druck mittels einer Spülventil-Umsteuereinheit in Kommunikation mit dem jeweiligen Speicher-Zulaufpfad erzeugt wird. Im Zuge der Druckbeaufschlagung schließen die Spülventile. Das mittels der Spülventil-Umsteuereinheit erzeugte Druckniveau des erhöhten Drucks für ein Schließen der Spülventile kann bevorzugt im Bereich von 50-60 bar absolut liegen.
  • In dem erfindungsgemäßen dritten Schritt kann ein Anschleppen (auf eine Startdrehzahl) des Motors bevorzugt zeitlich mit der schlagartigen Druckbeaufschlagung der Speicher überlappen oder einer solchen insbesondere unmittelbar nachfolgen.
  • Das Verfahren ermöglicht vorteilhaft, bauraum- und kostengünstige selbsttätige Auslass-Spülventile für die Implementierung der Spülfunktionalität verwenden zu können und den Motor dennoch zuverlässig starten zu können. Vorteilhaft ist eine einzige Spülventil-Umsteuereinheit für ein insbesondere schnelles Schließen sämtlicher Spülventile (im dritten Schritt) ausreichend.
  • Im Rahmen des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens ist weiterhin vorgesehen, den Motor nach dem dritten Schritt zu starten. Im Rahmen des Startens des Motors (in einem vierten Schritt) ist vorgesehen, insbesondere dem Schließen der Spülventile nachfolgend - und einem Motorstart vorausgehend -, mittels einer Hochdruckpumpe und/oder der Vorförderpumpe der Kraftstoffeinspritzeinrichtung zunächst Startdruck in den Speichern (Spülventile in Sperrstellung) via die jeweiligen Speicher-Zulaufpfade aufzubauen, sodann z.B. die Pilotventile der Injektoren für ein Zünden des Motors zu betätigen (Einspritzung).
  • Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Spülventil-Umsteuereinheit bevorzugt einen Druckübersetzer bzw. Druckerzeuger auf. Der Druckübersetzer kann im dritten Schritt zur schlagartigen Erzeugung des erhöhten Drucks, i.e. zur Beaufschlagung der Speicher mit einem solchen, von einer ersten Steuerstellung in eine zweite Steuerstellung umgeschaltet werden und/oder nach einem Motorstart (im vierten Schritt) von der zweiten Steuerstellung in die erste Steuerstellung umgeschaltet werden (somit eine nachfolgende erneute Durchführung des Verfahrens ermöglichen). Der Druckübersetzer ist bevorzugt pneumatisch (alternativ zum Beispiel hydraulisch) aktuierbar (und kann zu seiner Aktuierung insbesondere vorteilhaft z.B. von einer bordeigenen Druckluftversorgung eines Fahrzeugs, z.B. eines Schiffs Gebrauch machen). Eine solche Spülventil-Umsteuereinheit kann vorteilhaft nur geringen Komponentenaufwand erfordern.
  • Vorgesehen ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens, dass der erhöhte Druck im dritten Schritt mittels der mit dem jeweiligen Speicher-Zulaufpfad kommunizierenden Spülventil-Umsteuereinheit zwischen einer (Kraftstoff-)Vorförderpumpe und einer (Kraftstoff-) Hochdruckpumpe (je des Kraftstoffeinspritzsystems / je im jeweiligen Speicher-Zulaufpfad) in den Speicher-Zulaufpfad eingeleitet wird. Eine solche Lösung kann vorteilhaft mit einem einzigen Rückschlagventil (zwischen Vorförderpumpe und Hochdruckpumpe) realisiert werden. Alternativ kann zum Beispiel auch eine Einleitung des erhöhten Drucks in den jeweiligen Speicher-Zulaufpfad zwischen der Hochdruckpumpe und einem jeweiligen Speicher vorgesehen sein.
  • Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß auch ein Spül-Start-System, für einen Verbrennungsmotor mit einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung, insbesondere zur Durchführung des vorstehend erläuterten Verfahrens. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung des Spül-Start-Systems weist eine Mehrzahl einzeldruckspeicherversehener Kraftstoffinjektoren auf, wobei die Einzeldruckspeicher der Kraftstoffinjektoren - wie vor für das Verfahren erläutert - selbsttätige Auslass-Spülventile aufweisen, welche bei einem Spüldruck (mit vorbestimmten Druckniveau) im Speicher hin zu einem jeweiligen Speicher-Ablaufpfad des Spül-Start-Systems öffnen, wobei die Einzeldruckspeicher der Injektoren bei Spüldruck über einen jeweiligen Speicher-Zulaufpfad, das jeweilige Spülventil und den Speicherablaufpfad je des Spül-Start-Systems durchspülbar sind.
  • Gekennzeichnet ist das Spül-Start-System dadurch, dass das Spül-Start-System eine Spülventil-Umsteuereinheit in Kommunikation mit dem jeweiligen Speicher-Zulaufpfad aufweist, über welche ein jeweiliger Speicher für ein Schließen seines Spülventils schlagartig mit einem gegenüber Spüldruck erhöhten Druck, insbesondere einem Druckstoß (schlagartiger Druckgradient über den Spülventilen), ausgehend von dem jeweiligen Speicher-Zulaufpfad beaufschlagbar ist.
  • Das vorgeschlagene Spül-Start-System - für welches ergänzend insbesondere auf die zu dem vorstehend erläuterten Verfahren ergangenen Ausführungen verwiesen wird - ermöglicht vorteilhaft, mit insbesondere einer einzigen Spülventil-Umsteuereinheit, ferner minimalem Komponentenaufwand, die selbsttätigen Spülventile sämtlich für einen - einem Spülbetrieb nachfolgenden - Motorstart schließen zu können.
  • Bevorzugt ist auch im Rahmen des Spül-Start-Systems eine insbesondere stromaufwärtigere (Kraftstoff-) Vorförderpumpe und eine insbesondere stromabwärtigere (Kraftstoff-) Hochdruckpumpe im jeweiligen Speicher-Zulaufpfad hin zu dem Speicher vorgesehen, wobei das Spül-Start-System wie vor bevorzugt eingerichtet ist, schlagartig gegenüber Spüldruck erhöhten Druck (mittels der Spülventil-Umsteuereinheit erzeugt) zwischen der Vorförderpumpe und der Hochdruckpumpe in den jeweiligen Speicher-Zulaufpfad einzuleiten.
  • Bei einer solchen Lösung wird bevorzugt, im jeweiligen Speicher-Zulaufpfad stromabwärts der Vorförderpumpe und dabei stromaufwärts der Hochdruckpumpe eine Rückschlagarmatur (z.B. ein Rückschlagventil) in Richtung zur Vorförderpumpe sperrend anzuordnen, und insbesondere, die Spülventil-Umsteuereinheit derart einzurichten bzw. anzubinden, dass der erhöhte Druck zwischen der Vorförderpumpe und der Hochdruckpumpe in den jeweiligen Speicher-Zulaufpfad stromabwärts der Rückschlagarmatur einbringbar ist.
  • Sowohl im Rahmen des vorgeschlagenen Spül-Start-Verfahrens als auch des Spül-Start-Systems sind Ausgestaltungen bevorzugt, bei welchen die Speicher-Zulaufpfade stromabwärts der Einzeldruckspeicher zumindest über einen Abschnitt zu einem einzigen Speicher-Zulaufpfad zusammengeführt sind. Ein solcher Abschnitt erstreckt sich insbesondere zwischen Vorförderpumpe und Hochdruckpumpe, zum Beispiel hin bis zu einem Rail stromabwärts der Hochdruckpumpe. Bevorzugt kommuniziert die Spülventil-Umschalteinheit mit einem solchen Abschnitt.
  • Vorgeschlagen wird auch ein Motor, insbesondere ein Groß(diesel)motor, mit einem wie vorstehend erläuterten Spül-Start-System, wobei das Spül-Start-System insbesondere zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 exemplarisch und schematisch ein Spül-Start-System gemäß der Erfindung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
    • 2 exemplarisch und schematisch ein Ablaufschema des erfindungsgemäßen Verfahrens, darstellend weiterhin einen Schritt des Startdruckaufbaus und des Motorstarts.
  • In der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen entsprechen gleichen Bezugszeichen Elemente gleicher oder vergleichbarer Funktion.
  • 1 zeigt ein Spül-Start-System 1 für einen Verbrennungsmotor bzw. eines Verbrennungsmotors (nicht dargestellt), wobei das Spül-Start-System 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen ist. Das Spül-Start-System 1 kann mit einem Dieselmotor, insbesondere einem Großdieselmotor, verwendet werden, welcher zudem mit einem zweiten Kraftstoff wie zum Beispiel Schweröl oder Biokraftstoff betreibbar ist.
  • Das Spül-Start-System 1 ist sowohl zum Spülen des Motors insbesondere nach Außer-Betrieb-Setzen desselben, zum Beispiel nach einem Notaus, als auch zum nachfolgenden Anlassen desselben vorgesehen, wobei der Spülbetrieb darauf abzielt, den zweiten Kraftstoff aus der Kraftstoffeinspritzanlage 3 zu verdrängen.
  • Das Spül-Start-System 1 umfasst z.B. eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 3 mit einer Mehrzahl von Kraftstoffinjektoren 5a, b,... (Injektor 5a ist vergrößert und detallierter dargestellt), welche je mit einem Einzeldruckspeicher 7a, b,... bereitgestellt bzw. versehen sind. Ein jeweiliger Einzeldruckspeicher 7a, b,..., welcher insbesondere zur Pulsationsdämpfung bereitgestellt sein kann, ist im Rahmen des vorgeschlagenen Spül-Start-Systems 1 über einen zugeordneten Speicher-Zulaufpfad 9a, b,... anströmbar. Über einen jeweiligen Speicher-Zulaufpfad 9a, b,..., welcher bei Einspritzbetrieb zur Förderung hochdruckbeaufschlagten Kraftstoffs an einen jeweiligen Speicher 7a,b,... vorgesehen ist, kann Kraftstoff bzw. Spülfluid in den Speicher 7a, b,... verbracht werden.
  • Ein jeweiliger Speicher-Zulaufpfad 9a, b,... führt ausgehend von einem (Kraftstoff-)Tank 11 über eine (Kraftstoff-)Vorförderpumpe 13, eine (Kraftstoff-)Hochdruckpumpe 15 und eine Sammeldruckschiene bzw. ein Rail 17 je der Einspritzeinrichtung 3, wobei die jeweiligen Speicher-Zulaufpfade 9a, b,... über diesen bezeichneten Pfadabschnitt bevorzugt zu einem gemeinsamen, einzigen Speicher-Zulaufpfad 9 zusammengeführt sind. Ausgehend von dem Rail 17 verzweigen die jeweiligen Speicher-Zulaufpfade 9a, b,... zu einem jeweiligen zugeordneten Speicher 7a, b,... bzw. je einem (Hochdruck-) Einlass 19 eines solchen. Angemerkt sei hierbei, dass im Rahmen des vorgeschlagenen Spül-Start-Systems 1 auch vorgesehen ist, zwischen verschiedenen Tanks 11 (z.B. Diesel/Biokraftstoff) umschalten zu können (nicht dargestellt).
  • Im Rahmen des vorgeschlagenen Spül-Start-Systems 1 sind die Injektoren 5a, b,... weiterhin bevorzugt magnetaktuierte, je über ein Pilotventil 21 gesteuerte Injektoren 5a, b,... (indirekt gesteuert), alternativ zum Beispiel je ein Piezoinjektor.
  • Ein jeweiliger Injektor 5a, b,... ist ausgebildet, Kraftstoff aus seinem Einzeldruckspeicher 7a, b,... über einen Hochdruck (HD)-Strömungskanal 23 im Injektor 5 (sowie z.B. ein Mengenbegrenzungsventil 25) in ein Volumen 27 im Düsenkörper 29 des Injektors 5 einzubringen und in Abhängigkeit der Stellung einer Düsennadel 31 über ein Düsenventil 33 sowie wenigstens eine nachgeordnete Düse 35 ausdüsen zu können (in eine Brennkammer des Motors). Die Düsennadelstellung wird auf an sich bekannte Weise über das Pilotventil 21 und einen Steuerraum 37 am Injektor 5 gesteuert. Die Düsennadel 31 wird durch eine Düsenfeder 39 in Schließstellung gedrängt.
  • Zur Abfuhr von (Steuer-)Leckage aus dem Steuerraum 37 ist jeder Injektor 5a, b,... über eine Leckageleitung 41a, b,... weiterhin mit einem Leckagesammelbehältnis 43 verbunden, das heißt hin zur Niederdruckseite (ND).
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst jeder der Injektoren 5a, b, ... des Spül-Start-Systems 1 einen Auslass 45 am Einzeldruckspeicher 7a, b, ... (düsenfem gebildet), welcher als Spül-Auslass dient. Ferner weist jeder Injektor 5a, b,... bzw. jeder Einzeldruckspeicher 7a, b,... je Spül-Auslass 45 ein Auslass-Spülventil 47 auf. Das Spülventil 47 kann neben der dargestellten federbelasteten Kugelausführungsform z.B. auch ein Blendenventil sein.
  • Das Auslass-Spülventil 47 ist als selbsttätiges Absperrventil bereitgestellt. Das Auslass-Spülventil 47 ist geeignet, den Auslass 45 bei Einspritzbetrieb bzw. anliegendem Hochdruck im Einzeldruckspeicher 7a, b,... zu sperren und selbsttätig zu öffnen (zum Beispiel federbelastet), sobald ein vorbestimmtes Differenzdruckverhältnis über dem Auslass-Spülventil 47 anliegt (aus einem vorbestimmten (engen) Differenzdruckverhältnisbereich).
  • Über den jeweiligen Auslass 45 und das zugehörige Spülventil 47 ist jeder Einzeldruckspeicher 7a, b,... bzw. Injektor 5a, b,... mit einem jeweiligen Speicher-Ablaufpfad 49a, b,... (Spülrücklauf) verbunden, welche Speicher-Ablaufpfade 49a, b,... über einen Abschnitt stromabwärts der jeweiligen Spülventile 47 zu einem gemeinsamen einzigen Speicher-Ablaufpfad 49 zusammengeführt sind. Der Ablaufpfad 49 mündet auslassseitig in ein Spülfluidsammelbehältnis 51 (welches zum Beispiel durch den Tank 11 bereitgestellt sein kann).
  • Das Spül-Start-System 1 weist weiterhin eine Spülventil-Umsteuereinheit 53 in Kommunikation mit dem jeweiligen Speicher-Zulaufpfad 9 bzw. 9a, b,...auf. Über die Spülventil-Umsteuereinheit 53 ist ein jeweiliger Speicher 7a, b,... für ein Schließen seines Spülventils 47 schlagartig mit einem gegenüber Spüldruck (eines vorbestimmten Druckniveaus) erhöhten Druck (schlagartiger Druckgradient über dem Spülventil 47) ausgehend von dem jeweiligen Speicher-Zulaufpfad 9a, b,... beaufschlagbar, s. Pfeile C in 1.
  • Die Spülventil-Umsteuereinheit 53 weist zur Bereitstellung des schlagartig erhöhten Drucks einen Druckübersetzer 55 auf (Druckerzeuger). Der Druckübersetzer 55 ist über ein (Umsteuer-)Ventil 57, insbesondere ein 4/2-Wege-Ventil (und eine wirkverbundene Druckgasquelle 59 mit z.B. vorgeschaltetem Verdichter/Kompressor) zwischen einer ersten Steuerstellung und einer zweiten Steuerstellung umschaltbar.
  • Zur Einnahme der ersten Steuerstellung (gemäß 1) ist eine erste Ventilstufe A des Ventils 57 aktiv, bei welcher die Ansteuer- bzw. Niederdruckseite 61 des Druckübersetzerkolbens 63 des Druckübersetzers 55 entlastet ist, wozu mittels der ersten Ventilstufe A ein Druckgaspfad 65 ausgehend von der Druckgasquelle 59 unterbrochen, ein Entlüftungspfad 67 (geführt über eine Drossel 69) hingegen geöffnet ist. Der Kolben 63 kann sich hin zum niederdruckseitigen Ende des Druckübersetzers 55 bewegen (nach unten in 1).
  • Zur Einnahme der zweiten Steuerstellung wird eine zweite Ventilstufe B aktiviert. Hierbei wird der Kolben 63 niederdruckseitig über den dann durchgängigen Druckgaspfad 65 ausgehend von der Druckgasquelle 59 belastet, während die Entlüftungsleitung 67 gesperrt ist. Der Kolben 63 kann sich zu dem der Niederdruckseite 61 entgegen gesetzten Ende des Druckübersetzers 55 bewegen (nach oben in 1).
  • Über einen Kommunikationspfad 71 kommuniziert ein Hochdruckraum 73 des Druckübersetzers 55, d.h. die Spülventil-Umsteuereinheit 53, mit einem jeweiligen Speicher-Zulaufpfad 9a, b,..., vorliegend insbesondere mit dem gemeinsamen Pfadabschnitt 9. Die Kommunikationsleitung 71 zweigt hierbei zwischen der Vorförderpumpe 13 und der Hochdruckpumpe 15 in den jeweiligen Speicher-Zulaufpfad 9 ein. Ersichtlich, 1, ist hierbei zwischen der Vorförderpumpe 13 und der Hochdruckpumpe 15 eine Rückschlagarmatur 75 (Rückschlagventil) in dem Speicher-Zulaufpfad 9 angeordnet, welche in Richtung zur Vorförderpumpe 13 sperrt. Ebenfalls ersichtlich zweigt der Kommunikationspfad 71 zwischen der Rückschlagarmatur 75 und der Hochdruckpumpe 15 in den Speicher-Zulaufpfad 9 ein.
  • Nachfolgend wird in Zusammenschau von 1 und 2 noch näher auf das erfindungsgemäße Spül-Start-Verfahren eingegangen.
  • 2 zeigt hierbei ein Ablaufschema umfassend die Schritte 1 bis 3 des erfindungsgemäßen Verfahrens samt einem nachfolgenden Startdruckaufbau sowie einem Motorstart.
  • Das mit dem vorstehend erläuterten Spül-Start-System 1 einer Brennkraftmaschine bzw. einem Motor durchführbare Verfahren sieht einen ersten Schritt 77 vor, in welchem der Motor außer Betrieb gesetzt wird. Einhergehend mit dem Außer-Betrieb-Setzen des Motors fällt das Druckniveau in den jeweiligen Einzeldruckspeichern 7a, b,... von Hochdruck- auf Niederdruckniveau, woraufhin die Spülventile 47 selbsttätig öffnen.
  • Nunmehr werden in einem zweiten Schritt 79 die Einzeldruckspeicher 7a, b,... der Injektoren 5a, b,... bei einem (vorbestimmten) Spüldruck(niveau) (bei welchem die Spülventile 47 weiterhin geöffnet sind) über einen jeweiligen Speicher-Zulaufpfad 9a, b,..., das jeweilige Spülventil 47 und den Speicher-Ablaufpfad 49a, b,... gespült (zum Sammelbehältnis 51). Für ein Spülen fördert - insbesondere ausschließlich - die Vorförderpumpe 13, Spülfluid aus dem Tank 11, insbesondere Dieselkraftstoff, an die Speicher 7a,b.... Ein mittels der Vorförderpumpe 13 bereitgestelltes Druckniveau kann beispielsweise im Bereich von etwa 10 bar absolut liegen (angemerkt sei hierbei, dass die Durchströmung der Hochdruckpumpe 15 einen Druckverlust von ca. 30-50 % bewirken kann). Für den Spülbetrieb kann die Vorförderpumpe 13 insbesondere fremd angetrieben werden.
  • In einem dritten Schritt 81 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Motor nunmehr angeschleppt (auf Startdrehzahl gebracht). Hierzu kann eine Anlassvorrichtung vorgesehen sein, welche den Motor im Rahmen des Anschleppens auf die Startdrehzahl bringt (nicht dargestellt).
  • Zeitlich mit dem Anschleppen überlappend oder dem Anschleppen vorausgehend werden in dem dritten Schritt 81 weiterhin die jeweiligen Speicher 7a, ,... für ein Schließen der Spülventile 47 schlagartig mit einem gegenüber Spüldruck erhöhten Druck ausgehend von dem jeweiligen Speicher-Zulaufpfad 9a, b,... beaufschlagt (Pfeile C in 1), das heißt derart, dass sich ein schlagartiger Druckgradient über den Spülventilen 47 für ein Schließen derselben einstellt. Der erhöhte Druck wird hierbei mittels der Spülventil-Umsteuereinheit 53 in Kommunikation 71 mit dem jeweiligen Speicher-Zulaufpfad 9a, b, ... bzw. 9 erzeugt. Die Spülventile 47 schließen.
  • Zur Erzeugung des erhöhten Drucks wird der Druckübersetzer 55 der Spülventil-Umsteuereinheit 53 - im dritten Schritt 81 - von der ersten Steuerstellung in die zweite Steuerstellung umgeschaltet (via Ventil 57), woraufhin der Übersetzerkolben 63 in den Hochdruckraum 73 des Druckübersetzers 55 vordringt (veranlasst durch die nunmehr auf der Niederdruckseite anliegende Druckluft). Im Zuge des Vordringens wird das Kraftstoffvolumen im Hochdruckraum 73 schlagartig verdrängt (über die Kommunikationsleitung 71), so dass ein gegenüber Spüldruck erhöhter Druck (Druckstoß) über die Einzweigung in die Speicher-Zulaufpfade 9a,b,... und nachfolgend die Speicher 7a, b,... eingeleitet wird. Dass mittels des Druckübersetzers 55 aufgebrachte Druckniveau kann zum Beispiel im Bereich von ungefähr 50-60 bar absolut liegen. Aufgrund des erzeugten hohen Druckgradienten über den Spülventilen 47 schließen diese schnell und ermöglichen nachfolgend einen beabsichtigten Startdruckaufbau 83 und/oder einen Motorstart 85.
  • Das Rückschlagventil 75 sperrt bei der Beaufschlagung der Speicher mit erhöhtem Druck hierbei in Richtung zur Vorförderpumpe 13.
  • Für einen mit dem Spülventilschließen ermöglichten Startdruckaufbau 83 im Kraftstoffeinspritzsystem 3 wird insbesondere weiterhin die Hochdruckpumpe 15 aktiviert. Sobald Startdruck (Hochdruck) erreicht ist, können die Pilotventile 21 für einen Einspritzbetrieb aktuiert werden, der Motor starten und hochlaufen.
  • Nach erfolgtem Motorstart kann der Druckübersetzer 55 von der zweiten in die erste Steuerstellung zurückgestellt werden (via Ventil 57), so dass das erfindungsgemäße Verfahren bei einem erneuten Außer-Betrieb-Setzen des Verbrennungsmotors erneut durchgeführt werden kann. Angemerkt sei, dass der Druckübersetzer 55 weiterhin einen Entlüftungs- und/oder Dränageauslass 87 bzw. 89 aufweisen kann.
  • Weiterhin angemerkt sei, dass gerade die pneumatische (oder alternativ hydraulische Steuerung) der Umsteuereinheit 53 mit bordeigenen Versorgungssystemen kostengünstig realisiert werden kann, zum Beispiel auf Schiffen oder Nutzkraftfahrzeugen. Bei pneumatischer Steuerung kann zum Beispiel das Druckluft-Anlasssystem oder das Bremssystem genutzt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Start-Spül-System
    3
    Kraftstoffeinspritzeinrichtung
    5a, b,...
    Kraftstoffinjektor
    7a, b,...
    Einzeldruckspeicher
    9a, b,...
    Speicher-Zulaufpfad
    9
    gemeinsamer Abschnitt
    11
    Tank
    13
    Vorförderpumpe
    15
    Hochdruckpumpe
    17
    Sammeldruckspeicher
    19
    Einlass Speicher
    21
    Pilotventil
    23
    HD-Zulauf
    25
    Mengenbegrenzungsventil
    27
    Düsenraum
    29
    Düsenkörper
    31
    Düsennadel
    33
    Düsenventil
    35
    Düse
    37
    Steuerraum
    39
    Düsenfeder
    41a, b,...
    Leckageleitung
    43
    Leckagesammelbehältnis
    45
    Auslass
    47
    Auslass-Spülventil
    49a, b,...
    Speicher-Ablaufpfad
    49
    gemeinsamer Abschnitt
    51
    Sammelbehältnis
    53
    Spülventil-Umsteuereinheit
    55
    Druckübersetzer
    57
    Ventil
    59
    Steuermedium
    61
    Niederdruckseite
    63
    Kolben
    65
    Druckgaspfad
    67
    Entlüftungspfad
    69
    Drossel
    71
    Kommunikationspfad
    73
    Hochdruckraum
    75
    Rückschlagarmatur
    77
    erster Schritt
    79
    zweiter Schritt
    81
    dritter Schritt
    83
    Startdruckaufbau
    85
    Motorstart
    87
    Entlüftungsanschluss
    89
    Dränageanschluss

Claims (11)

  1. Spül-Start-Verfahren für einen Verbrennungsmotor, wobei der Motor eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (3) mit einer Mehrzahl einzeldruckspeicherversehener Kraftstoffinjektoren (5a,b,...) aufweist, wobei die Einzeldruckspeicher (7a, b,...) selbsttätige Auslass-Spülventile (47) aufweisen, welche bei einem anliegendem Spüldruck im Speicher (7a, b,...) hin zu einem jeweiligen Speicher-Ablaufpfad (49a, b,...) öffnen, wobei: - in einem ersten Schritt der Motor außer Betrieb gesetzt wird; - in einem zweiten Schritt die Einzeldruckspeicher (7a, b,...) der Injektoren (5a, b,...) bei Spüldruck über einen jeweiligen Speicher-Zulaufpfad (9a, b,...), das jeweilige Spülventil (47) und den jeweiligen Speicherablaufpfad (49a, b,...) gespült werden; dadurch gekennzeichnet, dass in einem dritten Schritt: - der Motor angeschleppt wird; und - die jeweiligen Speicher (7a, b,...) für ein Schließen der Spülventile (47) schlagartig mit einem gegenüber Spüldruck erhöhten Druck ausgehend von dem jeweiligen Speicher-Zulaufpfad (9a, b,...) beaufschlagt werden; - wobei der erhöhte Druck mittels einer Spülventil-Umsteuereinheit (53) in Kommunikation mit dem jeweiligen Speicher-Zulaufpfad (9a, b, ...) erzeugt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die schlagartige Beaufschlagung des Speichers (7a, b,...) mit erhöhtem Druck im dritten Schritt zeitlich vor oder während des Anschleppens des Motors erfolgt.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - in einem vierten Schritt Startdruck aufgebaut und/oder der Motor gestartet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - im jeweiligen Speicher-Zulaufpfad (9a, b,...) eine Vorförderpumpe (13) und eine Hochdruckpumpe (15) angeordnet ist, wobei der erhöhte Druck im dritten Schritt mittels der mit dem jeweiligen Speicher-Zulaufpfad (9a, b,...) kommunizierenden Spülventil-Umsteuereinheit (53) zwischen der Vorförderpumpe (13) und der Hochdruckpumpe (15) in den Speicher-Zulaufpfad (9a, b,...) eingeleitet wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Spülventil-Umsteuereinheit (53) einen Druckübersetzer (55) aufweist, welcher im dritten Schritt zur schlagartigen Beaufschlagung der Speicher (7a, b,...) mit erhöhtem Druck von einer ersten Steuerstellung in eine zweite Steuerstellung umgeschaltet wird und/oder nach einem Motorstart im vierten Schritt von der zweiten Steuerstellung in die erste Steuerstellung umgeschaltet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass - der Druckübersetzer (55) pneumatisch oder hydraulisch aktuiert wird.
  7. Spül-Start-System (1) für einen Verbrennungsmotor mit einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung (3), welche eine Mehrzahl einzeldruckspeicherversehener Kraftstoffinjektoren (5a, b,...) aufweist, wobei die Einzeldruckspeicher (7a, b,...) der Kraftstoffinjektoren (5a,b,...) selbsttätige Auslass-Spülventile (47) aufweisen, welche bei einem Spüldruck im Speicher (7a, b,...) hin zu einem jeweiligen Speicher-Ablaufpfad (49a, b,...) des Spül-Start-Systems (1) öffnen, wobei die Einzeldruckspeicher (7a, b,...) der Injektoren (5a, b,...) bei Spüldruck über einen jeweiligen Speicher-Zulaufpfad (9a, b,...), das jeweilige Spülventil (47) und den Speicherablaufpfad (49a, b,...) je des Spül-Start-Systems (1) durchspülbar sind; dadurch gekennzeichnet, dass - das Spül-Start-System (1) eine Spülventil-Umsteuereinheit (53) in Kommunikation mit dem jeweiligen Speicher-Zulaufpfad (9a, b,...) aufweist, über welche ein jeweiliger Speicher (7a, b,...) für ein Schließen seines Spülventils (47) schlagartig mit einem gegenüber Spüldruck erhöhten Druck ausgehend von dem jeweiligen Speicher-Zulaufpfad (9a, b,...) beaufschlagbar ist.
  8. Spül-Start-System (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass - das Spül-Start-System (1) eine Vorförderpumpe (13) und eine Hochdruckpumpe (15) im jeweiligen Speicher-Zulaufpfad (9a, b,...) aufweist, - das Spül-Start-System (1) eingerichtet ist, den mittels der Spülventil-Umsteuereinheit (53) erzeugten, gegenüber Spüldruck erhöhten Druck zwischen der Vorförderpumpe (13) und der Hochdruckpumpe (15) in den jeweiligen Speicher-Zulaufpfad (9a, b,...) einzuleiten.
  9. Spül-Start-System (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass - im jeweiligen Speicher-Zulaufpfad (9a, b,...) zwischen der Vorförderpumpe (13) und der Hochdruckpumpeeine (15) Rückschlagarmatur (75) in Richtung zur Vorförderpumpe (13) sperrend angeordnet ist; - das Spül-Start-System (1) eingerichtet ist, den mittels der Spülventil-Umsteuereinheit (53) erzeugten, gegenüber Spüldruck erhöhten Druck zwischen der Hochdruckpumpe (15) und der Rückschlagarmatur (75) in den jeweiligen Speicher-Zulaufpfad (9a, b,...) einzuleiten.
  10. Spül-Start-System (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass - die Spülventil-Umsteuereinheit (53) einen Druckübersetzer (55) zur Bereitstellung des schlagartig erhöhten Drucks aufweist, welcher hierzu zwischen einer ersten und einer zweiten Steuerstellung umschaltbar ist.
  11. Motor, gekennzeichnet durch - ein Spül-Start-System (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 10.
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