DE102013101417A1 - Versorgungsvorrichtung für Kraftstoffinjektoren - Google Patents

Versorgungsvorrichtung für Kraftstoffinjektoren Download PDF

Info

Publication number
DE102013101417A1
DE102013101417A1 DE201310101417 DE102013101417A DE102013101417A1 DE 102013101417 A1 DE102013101417 A1 DE 102013101417A1 DE 201310101417 DE201310101417 DE 201310101417 DE 102013101417 A DE102013101417 A DE 102013101417A DE 102013101417 A1 DE102013101417 A1 DE 102013101417A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure
fuel
compression
accumulators
accumulator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE201310101417
Other languages
English (en)
Inventor
Jost Weber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to DE201310101417 priority Critical patent/DE102013101417A1/de
Publication of DE102013101417A1 publication Critical patent/DE102013101417A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809—Common rail control systems
    • F02D41/3836—Controlling the fuel pressure
    • F02D41/3845—Controlling the fuel pressure by controlling the flow into the common rail, e.g. the amount of fuel pumped
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0003—Fuel-injection apparatus having a cyclically-operated valve for connecting a pressure source, e.g. constant pressure pump or accumulator, to an injection valve held closed mechanically, e.g. by springs, and automatically opened by fuel pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0003—Fuel-injection apparatus having a cyclically-operated valve for connecting a pressure source, e.g. constant pressure pump or accumulator, to an injection valve held closed mechanically, e.g. by springs, and automatically opened by fuel pressure
    • F02M63/0007—Fuel-injection apparatus having a cyclically-operated valve for connecting a pressure source, e.g. constant pressure pump or accumulator, to an injection valve held closed mechanically, e.g. by springs, and automatically opened by fuel pressure using electrically actuated valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/0045—Three-way valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/0047—Four-way valves or valves with more than four ways
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/005—Pressure relief valves
    • F02M63/0052—Pressure relief valves with means for adjusting the opening pressure, e.g. electrically controlled
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
    • F02M63/0275—Arrangement of common rails
    • F02M63/0285—Arrangement of common rails having more than one common rail
    • F02M63/029—Arrangement of common rails having more than one common rail per cylinder bank, e.g. storing different fuels or fuels at different pressure levels per cylinder bank
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809—Common rail control systems
    • F02D2041/3881—Common rail control systems with multiple common rails, e.g. one rail per cylinder bank, or a high pressure rail and a low pressure rail
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/02—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type
    • F02M59/10—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type characterised by the piston-drive
    • F02M59/102—Mechanical drive, e.g. tappets or cams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/20—Varying fuel delivery in quantity or timing
    • F02M59/36—Varying fuel delivery in quantity or timing by variably-timed valves controlling fuel passages to pumping elements or overflow passages
    • F02M59/366—Valves being actuated electrically
    • F02M59/368—Pump inlet valves being closed when actuated

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Versorgungsvorrichtung zur Versorgung von zwei oder mehr Kraftstoffinjektoren (126a, 126b) an einem Verbrennungsmotor (122) mit Hochdruckkraftstoff und ein Verfahren zu dessen Betrieb. Sie betrifft ferner ein Verdichtungssystem (102) zur Speisung von zwei oder mehr Druckspeichern (106, 107) mit Hochdruckkraftstoff und ein Verteilungssystem zur Speisung von Hochdruckkraftstoff zu zwei oder mehr Kraftstoffinjektoren (126a, 126b). Der Hochdruckkraftstoff wird in den zwei oder mehr Druckspeichern (106, 107) bei unterschiedlichen Speicherdrücken (Ps1, Ps2) vorgehalten. Das Verteilungssystem (104) speist Hochdruckkraftstoff bei einem Mischdruck (Pm), der bevorzugt zwischen den Speicherdrücken (Ps1, Ps2) liegt, zu einem aktiven Injektor. Ein Verdichtungssystem befüllt die Druckspeicher (106, 107) mit Hochdruckkraftstoff. Es weist bevorzugt ein Selektionsmittel auf, mit dem eine Druckkammer (112) einer Hochdruckpumpe (110) alternierend zu einem Druckspeicher (106, 107) zugeschaltet werden kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Versorgung von einem oder mehreren Kraftstoffinjektoren mit Hochdruckkraftstoff mit den Merkmalen im Oberbegriff des hierauf gerichteten eigenständigen Anspruchs. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verdichtungssystem zur Versorgung von mindestens zwei Druckspeichern mit Hochdruckkraftstoff, ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Verdichtungssystems sowie ein Verteilungssystem zur Speisung des Hochdruckkraftstoffs von den Druckspeichern zu zwei oder mehr Kraftstoffinjektoren. Eine erfindungsgemäße Versorgungsvorrichtung kann ein erfindungsgemäßes Verdichtungssystem und/oder ein erfindungsgemäßes Verteilungssystem beinhalten.
  • Es ist bekannt, dass das Brennverhalten in einem Verbrennungsmotor durch eine gezielte Einstellung des Injektionsratenverlaufs während eines Verbrennungszyklus positiv beeinflusst werden kann. Die Injektionsrate ist die Menge an Kraftstoff pro Zeiteinheit, die während eines Injektionsvorgangs aus einem Kraftstoffinjektor in die Brennkammer eines Verbrennungsmotors eingespritzt wird. Durch die Formung eines Injektionsratenverlaufs kann eine lokale Treibstoffdichte in einem Kraftstoffeinspritzstrahl beeinflusst und somit das lokale Mischungsverhältnis des Kraftstoffgemischs in der Brennkammer beeinflusst werden. Bisher konnten die Vorteile einer Formung des Injektionsratenverlaufs nur an einem einzelnen Injektor dargestellt werden, der einer einzigen Brennkammer eines Verbrennungsmotors zugeordnet ist und über separate Druckspeicher zu dessen Versorgung mit Hochdruckkraftstoff verfügt.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Versorgungsvorrichtung zur Versorgung von zwei oder mehr Kraftstoffinjektoren aufzuzeigen, mit der die Vorteile einer Einspritzratenverlaufsformung darstellbar sind.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des eigenständigen, auf eine Versorgungsvorrichtung gerichteten Anspruchs.
  • Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verdichtungssystem, ein Verfahren zu dessen Betrieb und ein verbessertes Verteilungssystem aufzuzeigen.
  • Das Verteilungssystem und/oder das Verdichtungssystem können vorteilhafter Weise zur Bildung einer erfindungsgemäßen Versorgungsvorrichtung genutzt sein.
  • Die erfindungsgemäße Versorgungsvorrichtung ist dazu ausgebildet, zwei oder mehr Kraftstoffinjektoren an einem Verbrennungsmotor mit Hochdruckkraftstoff zu versorgen. Der Hochdruckkraftstoff wird innerhalb der Versorgungsvorrichtung in zwei oder mehr Druckspeichern vorgehalten. In den Druckspeichern können bevorzugt unterschiedliche Speicherdrücke vorliegen, insbesondere ein erster und ein zweiter Speicherdruck. Ein Verdichtungssystem versorgt die mindestens zwei Druckspeicher mit Hochdruckkraftstoff und ein Verteilungssystem speist den Hochdruckkraftstoff von den Druckspeichern zu den zwei oder mehr Kraftstoffinjektoren.
  • Durch das Vorsehen eines Verteilungssystems wird erreicht, dass eine Mehrzahl von Kraftstoffinjektoren mit nur zwei Druckspeichern versorgt werden kann. Der Druck, mit dem Hochdruckkraftstoff aus einem Injektor in eine Brennkammer eingespritzt wird, kann während eines Injektionsvorgangs variabel eingestellt werden. Es können insbesondere sehr schnelle Änderungen des Speisedrucks zwischen den Werten des ersten Speicherdrucks und des zweiten Speicherdrucks eingestellt werden. Das Verteilungssystem sorgt dafür, dass eine solche Einstellung mit geringem Aufwand für eine Mehrzahl von Injektoren erreicht wird.
  • Die pro Zeiteinheit aus einem Injektor austretende Kraftstoffmenge ist von dem momentanen Speisedruck abhängig, bei dem ein Kraftstoffinjektor versorgt wird. Wenn der Speisedruck ansteigt, steigt auch die Injektionsmenge pro Zeiteinheit an. Fällt der Speisedruck ab, so sinkt auch die Injektionsmenge pro Zeiteinheit. Das Verteilungssystem weist bevorzugt ein Mischventil auf, mit dem dieser Speisedruck eingestellt und zur (alternierenden) Versorgung mehrerer Injektoren bereitgestellt werden kann. Das Mischventil kann beliebig ausgebildet sein.
  • Das Mischventil wird bevorzugt aus den zwei oder mehr Druckspeichern gespeist wird und stellt einen Hochdruckkraftstoff bei einem Mischdruck bereit. Das Mischventil kann je nach einzustellendem Mischdruck den zu einem Injektor hin abfließenden Kraftstoffstrom aus den zufließenden Kraftstoffströmen von den Druckspeichern zusammensetzen. Der Mischdruck kann einen Wert haben, der zwischen den Speicherdrücken in den Druckspeichern liegt. Wenn ein Mischdruck bereitgestellt werden soll, der dem niedrigsten Speicherdruck entspricht, kann das Mischventil den abfließenden Kraftstoffstrom vollständig aus dem Druckspeicher bereitstellen, in dem dieser Speicherdruck vorliegt. Entsprechend kann ein Mischdruck in Höhe des höchsten Speicherdrucks bereitgestellt werden, indem ein abfließender Kraftstoffstrom vollständig aus dem Druckspeicher bereitgestellt wird, in dem dieser höchste Speicherdruck vorliegt. Dazwischen liegende Mischdrücke können aus einer Mischung von Kraftstoffzuflüssen aus den zwei oder mehr Druckspeichern erfolgen.
  • Bei der erfindungsgemäßen Versorgungsvorrichtung kann die Energie, die zur Druckbeaufschlagung des Hochdruckkraftstoffs eingesetzt wurde, besonders effizient genutzt werden. Es ist nicht erforderlich, einen Druck zur Speisung eines Injektors, der geringer ist als ein höchster Speicherdruck und höher ist als ein niedrigster Speicherdruck, durch Drosselung zu erzeugen. Entsprechend können Drosselverluste reduziert werden, sodass sich der Wirkungsgrad der Versorgungsvorrichtung verbessert. Derartige Drosselverluste treten beispielsweise bei der Verwendung von Proportionalventilen zur Einstellung eines Injektionsdrucks auf, insbesondere bei direkt aktuierten Injektoren. Es kann alternativ oder zusätzlich zu der Bereitstellung eines Mischdrucks in bestimmten Fällen eine Drosselung des Speisedrucks für einen Injektor erfolgen, bspw. wenn ein Druck bereitgestellt werden soll, der niedriger ist, als der niedrigste Speicherdruck in einem der Druckspeicher. Je nach Vorgabe der Speicherdrücke kann bevorzugt das Auftreten von Drosselverlusten weitgehend vermieden werden.
  • Die Injektionsmenge pro Zeiteinheit wird im Folgenden als Injektionsrate bezeichnet. Sie wird beispielsweise in einer Volumenstromeinheit oder einer Massenstromeinheit gemessen, wie typischerweise [mm3/ms] oder [mg/ms].
  • Ein Verdichtungssystem speist Hochdruckkraftstoff in einer Kraftstoffversorgungsvorrichtung zu einem oder mehreren Druckspeichern. Es weist eine Hochdruckpumpe auf. Die Hochdruckpumpe verdichtet Kraftstoff in einer Kompressionskammer von einem Förderdruck auf einen Ausspeisedruck, insbesondere auf einen Speicherdruck. Die Hochdruckpumpe speist den Hochdruckkraftstoff über eine Auslasspassage aus und zwar in Richtung zu einem Druckspeicher. Sie weist ein Mittel zur Einstellung des Drucks, bei dem Hochdruckkraftstoff aus der Hochdruckpumpe ausgespeist wird, und/oder zur Einstellung der Ausspeisemenge auf. Derartige Mittel sind grundsätzlich in der Praxis bekannt.
  • Ein Verdichtungssystem kann beliebig ausgebildet sein und eine beliebige Anzahl von Hochdruckpumpen haben. Es kann auch Mehrfach-Plungerpumpen aufweisen, die über mehrere Kompressionskammern verfügen, in denen Kraftstoff ggfs. durch mehrere Kompressionsmittel mit Druck beaufschlagt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform weist ein Verdichtungssystem ein Selektionsmittel auf, mit dem abwechselnd eine Kompressionskammer einer Hochdruckpumpe, insbesondere einer Einzel-Plungerpumpe, mit unterschiedlichen Druckspeichern verbunden werden kann. Im Folgenden wird vereinfachen davon ausgegangen, dass eine Hochdruckpumpe als Einzel-Plungerpumpe ausgebildet ist und eine einzelne Kompressionskammer aufweist. Mit einer solchen Hochdruckpumpe kann ein besonders kostengünstiges Verdichtungssystem geschaffen werden. Ferner benötigt ein solches Verdichtungssystem besonders wenig Bauraum.
  • Jeder Druckspeicher hat eine ihm zugeordnete Zuführpassage, über die Hochdruckkraftstoff in den Druckspeicher eingebracht werden kann. Das Verdichtungssystem weist bevorzugt ein Selektionsmittel auf, das dazu ausgebildet ist, für den Vorgang einer Ausspeisung von Hochdruckkraftstoff aus der Hochdruckpumpe (bzw. aus einer Kompressionskammer) eine exklusive Leitungspassage zwischen der Hochdruckpumpe (bzw. einer Kompressionskammer) und einem Druckspeicher bereit zu stellen. Mit anderen Worten ist das Selektionsmittel dazu ausgebildet, für den Vorgang einer Ausspeisung einen Druckspeicher der Hochdruckpumpe (bzw. einer Kompressionskammer) zuzuschalten. Hierdurch wird erreicht, dass mit nur einer Hochdruckpumpe (bzw. Kompressionskammer) zwei oder mehr Druckspeicher versorgt werden können. Dies ermöglicht eine besonders kostengünstige Ausbildung des Verdichtungssystems und infolge dessen eine einfache Ausbildung der Versorgungsvorrichtung.
  • Die Hochdruckpumpe weist bevorzugt als Mittel zur Einstellung eines Ausspeisedrucks, insbesondere eines Speicherdrucks, ein Steuerventil auf. Das Steuerventil ist bevorzugt am Einlass der Hochdruckpumpe als sogenanntes Pre-stroke Control Valve (PCV) ausgebildet. Derartige Hochdruckpumpen sind grundsätzlich in der Praxis bekannt, beispielsweise aus DE 10 2012 105 818 . Über ein PCV kann die Menge an Kraftstoff eingestellt werden, der während der Durchführung eines Kompressionsvorgangs in der Kompressionskammer der Hochdruckpumpe enthalten ist. Wenn das PCV im unteren Totpunkt einer Hubbewegung eines Kompressionsmittels geschlossen wird, wird das maximal zur Verfügung stehende Volumen der Kompressionskammer mit Kraftstoff gefüllt, sodass eine Ausspeisemenge und somit auch ein Ausspeisedruck aus der Hochdruckpumpe maximiert werden. Erfolgt hingegen ein Schließen des PCV zu einer späteren Phasenlage der Hebebewegung, d.h. zeitlich nach dem unteren Totpunkt, so kann Kraftstoff wieder aus der Kompressionskammer entweichen, bevor der Kompressionsvorgang beginnt. Erst wenn das PCV geschlossen wird, ist die Kompressionskammer bei einem geringeren effektiven Volumen nach außen hin abgedichtet, sodass die Druckbeaufschlagung einsetzt. Je später das PCV nach dem unteren Totpunkt der Hebebewegung geschlossen wird, desto geringer ist die in der Kompressionskammer während der Druckbeaufschlagung enthaltene Kraftstoffmenge und desto geringer ist die Menge bzw. der Druck, bei dem der Hochdruckkraftstoff aus der Hochdruckpumpe ausgespeist wird. Alternativ kann eine Hochdruckpumpe in anderer Weise eine Einstellung des Drucks oder der Ausspeisemenge bereitstellen. Ein Mittel zur Einstellung eines Ausspeisedrucks kann entsprechend anders ausgebildet sein.
  • Das Selektionsmittel des Verdichtungssystems ist bevorzugt als ein Mehrwegeventil, insbesondere als ein Dreiwegeventil, ausgebildet. Das Dreiwegeventil weist bevorzugt einen Eingang auf, der mit der Auslasspassage einer Hochdruckpumpe verbunden ist. Das Dreiwegeventil weist ferner zwei Ausgänge auf, die jeweils mit einer Zuführpassage eines Druckspeichers verbunden sind. Das obige Beispiel ist für eine Speisung von zwei Druckspeichern aus einer Kompressionskammer vorgesehen. Wenn mehr als zwei Druckspeicher und/oder wenn mehr als eine Kompressionskammer zur Druckbeaufschlagung eingesetzt werden sollen, kann das Dreiwegeventil entsprechend durch ein geeignetes Mehrwegeventil mit einer angepassten Anzahl von Eingängen und Ausgängen ersetzt sein. Das Drei- oder Mehrwegeventil ist bevorzugt als steuerbares Ventil ausgebildet. Ein Dreiwegeventil, das eine Kompressionskammer mit zwei Druckspeichern verbindet, weist bevorzugt zwei Schaltstellungen auf. In einer ersten Schaltstellung wird eine Kraftstoffpassage zwischen der Kompressionskammer und dem ersten Druckspeicher geschaltet. In einer zweiten Schaltstellung wird die Kompressionskammer mit dem zweiten Druckspeicher verbunden. Die Anzahl an Schaltstellungen entspricht bei Mehrwegeventilen mit nur einem Eingang bevorzugt der Anzahl der Ausgänge des Ventils, d.h. der Anzahl an zu versorgenden Druckspeichern. Anders ausgedrückt entspricht die Anzahl an Schaltstellungen bevorzugt der Anzahl an exklusiven Kraftstoffpassagen, die zwischen den ein oder mehreren Kompressionskammern und den zwei oder mehr Druckspeichern bereitgestellt werden sollen.
  • Im Rahmen der Erfindung ist bevorzugt ein Verteilungssystem zur Speisung von Hochdruckkraftstoff zu zwei oder mehr Kraftstoffinjektoren vorgesehen, bei dem der Hochdruckkraftstoff in zwei oder mehr Druckspeichern mit unterschiedlichen Speicherdrücken vorgehalten ist, wobei das Verteilungssystem ein Mischventil aufweist, dass einen Mischdruck zwischen den Speicherdrücken bereitstellen kann.
  • Das Mischventil ist bevorzugt an dessen Eingangsseite mit den zwei oder mehr Druckspeichern verbunden. Insbesondere wenn zwei Druckspeicher vorgesehen sind, weist das Mischventil entsprechend bevorzugt zwei Eingänge auf. Das Mischventil ist dazu ausgebildet, an seiner Ausgangsseite einen Hochdruckkraftstoff bei einem einstellbaren Mischdruck abzugeben. Durch das Mischventil kann während eines Injektionsvorgangs der Speisedruck verändert werden, mit dem Hochdruckkraftstoff zu einem Injektor gespeist wird. Durch eine Beeinflussung des Mischventils kann die momentane Injektionsmenge beeinflusst und somit eine Formung des Einspritzratenverlaufs erreicht werden.
  • Das Verteilungssystem weist bevorzugt ein Schaltmittel auf, dass dazu ausgebildet ist, für die Durchführung eines Injektionsvorgangs eine exklusive Kraftstoffpassage zwischen dem Mischventil, d.h. dem Ausgang des Mischventils, und einem Injektor, d.h. einem Einlass eines Injektors, bereitzustellen. Eine exklusive Kraftstoffpassage verbindet nur einen ausgewählten Injektor mit dem Mischventil. Es wird also erreicht, dass Kraftstoff von dem Mischventil jeweils nur zu einem ausgewählten oder aktiven Injektor fließen kann, an dem eine Injektion ausgeführt werden soll.
  • Andere passive Injektoren sind hingegen gegenüber der exklusiven Kraftstoffpassage zwischen dem Mischventil und dem angesteuerten Injektor abgeschottet. D.h. es besteht keine druckleitende Verbindung zwischen dem Mischventil und einem passiven Injektor. Druckwellen, die sich infolge von Schaltvorgängen oder Mischvorgängen in der exklusiven Kraftstoffpassage ausbilden, erreichen somit nicht die passiven Injektoren. Kraftstoff, der sich in den gegenüber der exklusiven Kraftstoffpassage abgeschotteten Leitungen befindet, kann keine störenden kapazitiven Effekte hervorrufen. Somit wird die exklusive Kraftstoffpassage nicht von Effekten in den abgekoppelten Bereich beeinflusst und umgekehrt. Auf diese Weise kann eine Gegenbeeinflussung zwischen den Injektionsvorgängen an unterschiedlichen Injektoren vermindert oder ausgeschlossen werden. Ferner wird die im Stromfaden zwischen den Druckspeichern und einem aktiven Injektor vorliegende Masse (beteiligtes Leitungsvolumen) an Kraftstoff minimiert. Dies hat zur Folge, dass eine besonders genaue und reaktionsschnelle Druckveränderung und somit eine besonders exakte Einstellung eines Injektionsratenverlaufs ausführbar ist.
  • Es kann bevorzugt vorgesehen sein, dass zwischen den Druckspeichern und einem Injektor ausschließlich Leitungen und Ventile, jedoch keine zusätzlichen größeren Volumina vorgesehen sind. Hierdurch können Trägheitseffekte bei der Ausbreitung von Druckänderungen infolge der Einstellung eines Mischdrucks minimiert werden. Folglich wird eine Änderung der Austrittmenge von Kraftstoff pro Zeiteinheit aus den Düsenöffnungen des Injektors besonders schnell und besonders exakt einer Änderung des Mischdrucks an dem Mischventil nachfolgen. Es ist insbesondere vorgesehen, dass auf eine separate Mischkammer mit einem Speichervolumen verzichtet werden kann. Mit anderen Worten kommt das Verteilungssystem ohne ein Speichervolumen zwischen den Druckspeichern und den Injektoren aus. Als Speichervolumen wird ein Volumen definiert, das die Gesamtmenge des Kraftstoffs, der während eines Arbeitsspiels, d.h. während der ein oder mehreren Kraftstoffeinspritzungen für einen Verbrennungszyklus in einem Zylinder, eingespritzt wird, erreicht oder deutlich überschreitet. Beispielsweise überschreitet das Speichervolumen eines Druckspeichers die Gesamtinjektionsmenge um mindestens das 10–20-fache. Bevorzugt ist das Volumen in einer Kraftstoffpassage, insbesondere in einer exklusiven Kraftstoffpassage, zwischen den Druckspeichern und einem aktiven Injektor, insbesondere zwischen einem Mischventil und einem aktiven Injektor, deutlich kleiner als die Gesamtinjektionsmenge.
  • Das Schaltmittel, das eine exklusive Kraftstoffpassage bereitstellt, kann beliebig ausgebildet sein. Es kann bevorzugt ein oder mehrere steuerbare Mehrwegeventile aufweisen, insbesondere eine Kaskade von Dreiwegeventilen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Selektionsmittel Schaltventile aufweisen, mit denen jeweils eine Zuführpassage eines Druckspeichers geöffnet oder geschlossen wird. Eine exklusive Kraftstoffpassage kann beispielsweise dadurch gebildet werden, dass mehrere Druckspeicher über Leitungen mit einer einzelnen Kompressionskammer verbunden sind und während einer Ausspeisung aus der Kompressionskammer jeweils nur eine einzige Zuführpassage zu einem einzigen Druckspeicher geöffnet wird.
  • In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung angegeben.
  • Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:
  • 1: eine erfindungsgemäße Versorgungsvorrichtung zur Versorgung von zwei oder mehr Kraftstoffinjektoren;
  • 2a und b: bevorzugte Ausführungsformen eines Verdichtungssystems;
  • 3a und b: bevorzugte Ausführungsformen eines Verteilungssystems.
  • Die Erfindung betrifft eine Versorgungsvorrichtung (100) zur Versorgung von zwei oder mehr Kraftstoffinjektoren (126a, 126b) an einem Verbrennungsmotor (122) mit Hochdruckkraftstoff. Die Erfindung betrifft ferner ein Verdichtungssystem (102) zur Speisung von zwei oder mehr Druckspeichern (106, 107) mit Hochdruckkraftstoff sowie ein Verteilungssystem zur Speisung von Hochdruckkraftstoff aus zwei oder mehr Druckspeichern (106, 107) zu zwei oder mehr Kraftstoffinjektoren (126a, 126b). Ein erfindungsgemäßes Verdichtungssystem und ein erfindungsgemäßes Verteilungssystem sind bevorzugt Bestandteil einer erfindungsgemäßen Versorgungsvorrichtung.
  • 1 zeigt eine erfindungsgemäße Versorgungsvorrichtung (100) in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel. Die Versorgungsvorrichtung weist ein Verdichtungssystem (102) und ein Verteilungssystem (104) auf. In dem Verdichtungssystem (102) ist eine Hochdruckpumpe (110) vorgesehen, die Kraftstoff in einer Kompressionskammer (112) unter Einwirkung eines Kompressionsmittels (114) mit Druck beaufschlagt und zu einer Auslasspassage (120) hin ausspeist. Kraftstoff kann bevorzugt in einem Kraftstofftank (130) gespeichert und über eine Speisepumpe (128) zu einer Einlasspassage (111) der Hochdruckpumpe (110) gespeist werden. Eine Speisepumpe (128) kann beliebig ausgebildet sein. Sie kann als separate Pumpe vorliegen. Alternativ und bevorzugt kann eine Speisepumpe (128) in eine Hochdruckpumpe (110) integriert bzw. ein Teil davon sein.
  • Die Versorgungvorrichtung (100) weist zwei oder mehr Druckspeicher (106, 107) auf. Ein Druckspeicher (106, 107) ist dazu ausgebildet, Hochdruckkraftstoff, der von dem Verdichtungssystem (102) zugeführt wird, aufzunehmen und bei einem Speicherdruck (Ps1, Ps2) vorzuhalten. Die Speicherdrücke (Ps1, Ps2) der Druckspeicher (106, 107) können bevorzugt unterschiedlich sein. Beispielsweise kann in einem ersten Druckspeicher (106) Hochdruckkraftstoff bei einem ersten, niedrigeren Speicherdruck Ps1 gehalten sein. Der erste Speicherdruck (Ps1) kann beispielsweise einen Wert von 100 MPa haben. In einem zweiten Druckspeicher (107) kann bevorzugt ein zweiter höherer Speicherdruck (Ps2) vorliegen. Der zweite Speicherdruck (Ps2) kann bevorzugt einen von 250 MPa haben.
  • Ein Speichervolumen eines ersten Druckspeichers (106) kann beliebig gewählt sein. Er kann bevorzugt einen Wert von 3.000 bis 10.000 mm3, insbesondere 5.000 mm3 betragen. Das zweite Speichervolumen kann ebenfalls beliebig gewählt sein. Es kann bevorzugt in derselben Größe oder etwas kleiner gewählt sein. Die Speicherdrücke und Größen der Druckspeicher (106, 107) können in Abhängigkeit von den beabsichtigen Injektionsratenverläufen gewählt sein. Sie sind bevorzugt auf den Anwendungsbereich angepasst.
  • An einem Druckspeicher (106, 107), insbesondere an jedem Druckspeicher (106, 107), ist bevorzugt ein Messmittel zur Erfassung des momentanen Speicherdrucks (Ps1, Ps2) angeordnet sein. Das Messmittel ist bevorzugt mit einer Steuerung (ECU) verbunden und liefert ein Signal über den erfassten Speicherdruck (Ps1, Ps2). An einem Druckspeicher (106, 107) kann alternativ oder zusätzlich ein Ventil angeordnet sein, durch das Kraftstoff aus dem Druckspeicher (106, 107) abgelassen werden kann. Abgelassener Kraftstoff kann bevorzugt zum Kraftstofftank (130) zurückgeführt werden. Ein solches Ablassventil kann als passives Ventil mit einem vorgegebenen Schaltdruck ausgebildet sein. Der Schaltdruck kann einem vorgesehenen Speicherdruck (Ps1, Ps2) entsprechen. Sobald ein Druck in einem Druckspeicher (106, 107) einen vorgesehenen Speicherdruck (Ps1, Ps2) überschreitet, kann ein Ablassventil öffnen und somit den Druck auf den vorgesehenen Speicherdruck (Ps1, Ps2) begrenzen. Alternativ kann ein Ablassventil als Steuerventil ausgebildet sein, das bspw. durch eine elektronische Steuereinheit (ECU) aktuiert wird, um Kraftstoff abzulassen, wenn ein Druck in einem Druckspeicher (106, 107) einen vorgesehenen Druck, insbesondere einen Speicherdruck (Ps1, Ps2), überschreitet.
  • Die Versorgungsvorrichtung (100) gemäß 1 weist ein Verteilungssystem (104) zur Speisung von Hochdruckkraftstoff aus zwei oder mehr Druckspeichern (106, 107) zu zwei oder mehr Kraftstoffinjektoren (126a, 126b) auf. In den Zeichnungen wurden aus Gründen der Übersichtlichkeit nur zwei Injektoren mit den Bezugsziffern (126a) und (126b) gekennzeichnet. Dies stellt keine Beschränkung des Erfindungsgegenstands dar. Die Druckspeicher (106, 107) sind jeweils über Leitungen mit einem Mischventil (134) verbunden. Das Mischventil (134) kann beliebig ausgebildet sein. Es dient dazu, Hochdruckkraftstoff bei einem einstellbaren Mischdruck (Pm) abzugeben. Der Mischdruck kann insbesondere ein Druck zwischen den Speicherdrücken (Ps1, Ps2) der Druckspeicher (106, 107) sein.
  • Ein Mischventil (134) kann bevorzugt ein Mehrfach-Proportionalventil sein. Alternativ kann ein Mischventil ein Mehrfach-Schaltventil sein. Wiederum alternativ und bevorzugt kann Mischventil eine Kombination von Proportionalventil und Schaltventil sein. Bei einem Mehrfach-Proportionalventil können (effektive) Durchflussquerschnitte von zwei oder mehr Eingängen, an denen Fluide mit unterschiedlichen Drücken anliegen, derart eingestellt werden, dass an einem Ausgang ein Fluidstrom entsteht, der aus den Fluiden an den Eingängen zusammengesetzt ist. Je größer der Durchflussquerschnitt in Bezug auf ein erstes Eingangs-Fluid im Verhältnis zu einem Durchflussquerschnitt in Bezug auf ein anderes Eingangs-Fluid gewählt wird, desto größer wird der Anteil dieses Fluids in dem Ausgangsstrom. Mit anderen Worten ist ein Mischventil (134) bevorzugt dazu ausgebildet, ein Verhältnis zwischen Eingangs-Fluidströmen einzustellen, um einen aus diesen Strömen gemischten Ausgangs-Fluidstrom bereitzustellen.
  • Das Mischventil (134) ist bevorzugt als steuerbares Mischventil mit einem oder mehreren Aktuatoren ausgebildet. Das Mischventil (134) kann ein oder mehrere Rücklaufsperren, insbesondere Rückschlagventile, aufweisen, über die ein Rückfluss in die Eingänge bzw. Druckspeicher (106, 107) und/oder ein Querfluss zwischen den Eingängen bzw. Druckspeichern (106, 107) verhindert wird. Alternativ oder zusätzlich kann ein Mischventil (134) ein oder mehrere Schaltventile zum Öffnen oder Schließen einer Leitung zwischen einem Druckspeicher (106, 107) und dem Mischventil (134) aufweisen. Derartige Rücklaufsperren und/oder Schaltventile können alternativ oder zusätzlich an einer anderen Stelle an oder zwischen den Druckspeichern (106, 107) und einem Mischventil (134) angeordnet sein.
  • Das Mischventil (134) kann bevorzugt über einen Steuerwert (Cm) von einer Steuereinheit (ECU) angesteuert werden. Der Steuerwert (Cm) kann beliebig definiert sein. Er kann beispielsweise in Abhängigkeit von der Anzahl und Art der Aktuatoren des Mischventils gewählt sein. Die Steuereinheit (ECU) kann beispielsweise einen Sollwert für die Einstellung eines Querschnittsverhältnisses zwischen den Eingängen des Mischventils (134) vorgeben. Alternativ kann eine beliebige andere Steuerwertvorgabe erfolgen, über die eine Beeinflussung des Mischdrucks (Pm) erreichbar ist.
  • Alternativ oder zusätzlich kann das Steuerventil (134) eine eigene Steuervorrichtung zur Steuerung oder Regelung des Mischdrucks (Pm) aufweisen. In einem solchen Fall kann ein Steuerwert (Cm) für das Mischventil (134) beispielsweise den Wert des einzustellenden Mischdrucks (Pm) vorgeben. Das Mischventil (134) kann diesen Mischdruck (Pm) in einem geschlossenen Regelkreis eigenständig bereitstellen. Der Mischdruck (Pm) kann unter Verwendung der bekannten und/oder erfassten Drücke (Ps1, Ps2) in den Druckspeichern (106, 107) geregelt werden. Es kann ein Drucksensor (nicht dargestellt) an oder im Mischventil (134) oder in einem nachfolgenden Leitungsabschnitt vorgesehen sein, der den Mischdruck (Pm) erfasst. Ein solcher Drucksensor ist bevorzugt mit einer Steuereinheit an dem Mischventil (134) und/oder einer gemeinsamen Steuereinheit (ECU) verbunden (nicht dargestellt).
  • Das Mischventil (134) kann bevorzugt eine Vielzahl von variablen Schaltstellungen zur Einstellung von beliebigen geeigneten Durchflussverhältnissen zwischen den Eingängen vorsehen. Es kann zusätzlich eine Schaltstellung vorsehen, bei der jeglicher Durchfluss durch das Mischventil (134) blockiert wird.
  • Der Hochdruckkraftstoff, der von dem Mischventil (134) an dessen Ausgang mit dem Mischdruck (Pm) bereitgestellt ist, wird bevorzugt über eine durch Leitungen gebildete Kraftstoffpassage zu einem oder mehreren Kraftstoffinjektoren (126a, 126b) geführt. Das Verteilungssystem (104) weist bevorzugt ein Schaltmittel (136) auf, das jeweils einen oder mehrere aktive Injektoren (126a, 126b), bei denen aktuell eine Kraftstoffinjektion auszuführen ist, mit dem Mischventil (134) verbindet. Wenn an einem Verbrennungsmotor (122) an zwei oder mehr Injektoren (126a, 126b) gleichzeitig eine Kraftstoffinjektion ausgeführt werden soll, d.h. wenn parallel mehrere aktive Injektoren vorliegen, so können diese ggfs. parallel mit dem Mischventil (134) verbunden werden. Beispielsweise könnte bei einem 2-Taktmotor mit 4 Zylindern jeweils eine parallele Einspritzung aus zwei Injektoren an zwei Zylindern erfolgen. Andererseits können an einem Zylinder zwei oder mehr Injektoren angeordnet sein, die parallele Einspritzungen ausführen. Daneben sind beliebige andere Konfigurationen möglich, bei denen zwei oder mehr aktive Injektoren vorliegen.
  • Bevorzugt wird für die Durchführung einer Kraftstoffinjektion nur genau ein aktiver Injektor über eine exklusive Kraftstoffpassage mit dem Mischventil (134) verbunden. Die Schaffung einer exklusiven Kraftstoffpassage zwischen dem Mischventil (134) und einem aktiven Injektor (126a, 126b) bedeutet, dass die sonstigen passiven Injektoren an dem Verbrennungsmotor (122) von dem Mischventil (134) entkoppelt sind. Mit anderen Worten verhindert das Verteilungssystem (136), dass sich eine Druckänderung infolge einer Aktuierung des Mischventils (134) und/oder einer durchgeführten Einspritzung an einem aktiven Injektor (126a, 126b) zu den passiven Injektoren fortpflanzt.
  • Das Schaltmittel (136) kann beliebig ausgebildet sein. Es kann bevorzugt ein oder mehrere steuerbare Mehrwegeventile aufweisen. Bei einem Verbrennungsmotor (122) mit vier Kraftstoffinjektoren könnte beispielsweise ein Fünfwegeventil (nicht dargestellt) als Schaltmittel (136) vorgesehen sein, wobei das Fünfwegeventil einen Eingang zur Verbindung mit dem Mischventil (134) sowie vier Ausgänge zur Verbindung mit einem Injektor aufweist. Bei anderen Ausbildungen kann die Zahl der Ausgänge eines Mehrwegeventils entsprechend angepasst sein.
  • Das Schaltmittel (136) gemäß 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform. Es weist drei in einer Kaskade angeordnete Dreiwegeventile (138, 139, 140) auf. Das erste Dreiwegeventil (138) ist eingangsseitig mit dem Mischventil (134) verbunden. Es weist zwei Ausgänge auf, die jeweils mit einem Eingang eines in der Kaskade nachgelagerten Dreiwegeventils (139, 140) verbunden sind. Jeweils ein Ausgang dieser nachgelagerten Dreiwegeventile (139, 140) ist mit einem Kraftstoffinjektor (126a, 126b) verbunden.
  • In der Darstellung gemäß 1 ist das erste Dreiwegeventil (138) in einer ersten Schaltstellung und schafft eine (exklusive) Verbindung zu dem nachgelagerten Dreiwegeventil (140). Dieses zweite nachgelagerte Dreiwegeventil (140) ist ebenfalls in einer zweiten Schaltstellung und schafft eine (exklusive) Verbindung zu einem ersten Kraftstoffinjektor (126a). In dem gezeigten Fall wird also durch die Stellung der Mischventile (138, 139, 140) eine exklusive Kraftstoffpassage zwischen dem Mischventil (134) und dem ersten Injektor (126a) geschaffen. Entsprechend wird auch das zwischen den Druckspeichern (106, 107) und einem aktiven Injektor (126a, 126b) liegende Leitungsvolumen minimiert. Die jeweils abgekoppelten Leitungsteile zwischen dem oberen Ausgang von Dreiwegeventil (138) und den passiven Injektoren haben keinen Einfluss auf die Druck- und Massenströme zwischen den Druckspeichern (106, 107) und dem aktiven ersten Injektor (126a). Hierdurch können negative Effekte, insbesondere ein kapazitiver Effekt (Trägheitseffekt), der eine Reaktionsgeschwindigkeit bei der Einstellung eines Injektionsratenverlaufs dämpfen könnte, minimiert werden.
  • Der Kraftstoff wird aus einem (aktiven) Injektor (126a, 126b) in eine Brennkammer eines Zylinders (124) an dem Verbrennungsmotor (122) eingespritzt. Für die Durchführung eines Verbrennungszyklus können ein oder mehrere Kraftstoffinjektionen aus einem Injektor (126a, 126b) ausgeführt werden. Es können insbesondere ein oder mehrere Pilotinjektionen sowie ein oder mehrere Nachinjektionen zu einer Hauptinjektion vorgesehen sein. Die Kraftstoffinjektionen können jeweils bei unterschiedlichen Mischdrücken (Pm) durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann während einer Injektion der Mischdruck (Pm) verändert werden, bei dem Kraftstoff zu dem aktiven Injektor gespeist wird. Hierdurch können unterschiedliche Injektionsratenverläufe über der Zeit erreicht werden. Es kann beispielsweise zu Beginn einer Injektion Kraftstoff bei einem Mischdruck (Pm) zugeführt werden, der einem ersten niedrigeren Speicherdruck (Ps1) entspricht. Entsprechend kann eine Injektion mit einer geringen Injektionsrate beginnen. Während der Injektion kann der Mischdruck (Pm) verändert werden. Der Mischdruck (Pm) kann insbesondere bis zu einem Wert erhöht werden, der dem Speicherdruck (Ps2) in dem zweiten Druckspeicher (107) entspricht. Durch die Änderung des Mischdrucks (Pm) erfolgt eine Änderung der Injektionsrate. Günstige Verlaufsformen können beispielsweise eine sogenannte Stiefelform (Englisch: boot shape) oder eine Trapezform sein. Die Auswahl einer Form für den Injektionsratenverlauf kann beliebig erfolgen. Sie kann bevorzugt in Abhängigkeit von einem Betriebspunkt des Verbrennungsmotors (122), insbesondere in Abhängigkeit von einer Drehzahl und Last des Verbrennungsmotors (122) erfolgen.
  • Der Verbrennungsmotor (122) weist bevorzugt eine Kurbelwelle (142) auf, die durch eine Verbrennung in den Zylindern (124) und eine Kolbenbewegung angetrieben wird. Der Verbrennungsmotor (122) weist bevorzugt ein Messmittel zur Erfassung der Drehgeschwindigkeit (N), insbesondere des Drehwinkels (Kurbelwinkel) der Kurbelwelle (142) auf. Die Drehgeschwindigkeit (N) oder der Kurbelwinkel kann einer Steuereinheit (ECU) zugeführt sein.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verfügt eine Hochdruckpumpe (110) über eine Nockenwelle (115) zum Antreiben eines oder mehrerer Kompressionsmittel (114). Ein Kompressionsmittel wirkt auf Kraftstoff ein, der in einer Kompressionskammer (112) enthalten ist, und beaufschlagt diesen mit Druck. Der mit Druck beaufschlagte Kraftstoff wird als Hochdruckkraftstoff bezeichnet. Alternativ kann eine beliebig andere Antriebsform für ein oder mehrere Kompressionsmittel (114) vorgesehen sein, beispielsweise ein Pleueltrieb oder ein Exzentertrieb. Im Folgenden wird vereinfachend davon ausgegangen, dass eine Einzel-Plungerpumpe vorliegt, bei der ein einzelnes Kompressionsmittel (114), insbesondere ein Pumpenkolben (Plunger), von einer Nockenwelle (115) angetrieben wird.
  • Die Nockenwelle (115) wird bevorzugt über die Kurbelwelle (142) eines Verbrennungsmotors (122) angetrieben. Beispielsweise kann eine Nockenwelle über ein Getriebe oder fest mit der Kurbelwelle (142) verbunden sein. Das Übersetzungsverhältnis zwischen der Drehgeschwindigkeit (ω) der Nockenwelle (115) und der Drehzahl (N) der Kurbelwelle (142) ist bekannt und festgelegt. Ggf. können ein oberer oder ein unterer Totpunkt bzw. eine Phasenlage der Nockenwelle (115) in Relation zu dem Drehwinkel der Kurbelwelle (142) (Kurbelwinkel) bekannt und festgelegt sein. Wiederum alternativ kann eine Drehgeschwindigkeit (ω) und/oder ein Drehwinkel bzw. eine Phasenlage der Nockenwelle (115) auf andere Weise erfasst, insbesondere direkt gemessen sein.
  • Die Nockenwelle (115) weist mindestens einen, bevorzugt zwei oder mehr Nocken auf. Die Nocken können bevorzugt untereinander identisch und gleichmäßig verteilt sein. In diesem Fall wird während der Wirkphase eines ersten und eines zweiten Nockens jeweils ein identisches Hebe- und Senkverhalten des Kompressionsmittels (114) erzeugt. Alternativ kann die Ausbildung der Nocken unterschiedlich sein, um entsprechend verschiedene Profile einer Hebe- und Senkbewegung hervorzurufen. Dies gilt in gleicher Weise für die oben genannten alternativen Antriebsformen für eine Hochdruckpumpe.
  • Es ist bevorzugt vorgesehen, dass während der Wirkphase eines Nockens ein mit Kraftstoff zu speisender Druckspeicher (106 bis 107) der Hochdruckpumpe (110) zugeschaltet wird. Die Wirkphase eine Nockens umfassst eine Phase zur Druckbeaufschlagung des Kraftstoffs in der Kompressionskammer (112) und insbesondere eine Phase mit einer Ausspeisung von Hochdruckkraftstoff aus der Hochdruckpumpe (110).
  • Die Zuschaltung von Druckspeichern (106, 107) zu einer Kompressionskammer (112) bzw. Hochdrcukpumpe (110) kann mit der Wirkphase eines bestimmten Nockens synchronisiert sein. Wenn bspw. eine Hochdruckpumpe (110) zwei Nocken aufweist, so kann jeweils während der Wirkphase des ersten Nockens eine Speisung zu einem ersten Druckspeicher (106) und während der Wirkphase eines zweiten Nockens eine Speisung zu einem zweiten Druckspeicher (107) erfolgen. Die Zuschaltung eines Druckspeichers (106, 107) erfolgt bevorzugt über das oben genannte Selektionsmittel (132), also insbesondere über ein schaltbares Dreiwegeventil. Das Selektionsmittel (132) kann über ein Steuereinheit (ECU) angesteuert sein. Alternativ kann das Selektionsmittel (132) in Abhängigkeit von einem Drehwinkel der Nockenwelle (115) oder der Kurbelwelle (142) gesteuert sein. Insbesondere kann das Selektionsmittel (132) direkt durch die Nockenwelle (115) der Hochdruckpumpe (110) angesteuert sein.
  • Alternativ kann die Zuschaltung eines Druckspeichers (106, 107) zu einer Hochdruckpumpe (110) auf andere Weise erfolgen. Mit der vorerwähnten Konfiguration (Eine einzelne Kompressionskammer – zwei Druckspeicher) wird erreicht, dass mit nur einer Hochdruckpumpe (110) zwei oder mehr Druckspeicher (106, 107) mit Hochdruckkraftstoff bei unterschiedlichen Ausspeisemengen und/oder unterschiedlichen Ausspeisedrücken versorgt werden können. Insbesondere können mit nur einer Hochdruckpumpe (110) zwei oder mehr Druckspeicher (106, 107) derart versorgt werden, dass darin unterschiedliche Speicherdrücke (Ps1, Ps2) vorgehalten werden. Es kann hierbei vorgesehen sein, dass jeweils für die Speisung eines bestimmten Druckspeichers (106, 107) ein bestimmter Nocken auf der Nockenwelle (115) der Hochdruckpumpe (110) zugeordnet ist. Entsprechend kann durch Vorgabe der jeweiligen Nockenform ein angepasstes Kompressions- und/oder Ausspeiseverhalten der Hochdruckpumpe (110) vorgegeben sein. So kann ein maximaler Hub für das Speisen eines ersten Druckspeichers (106) während der Wirkphase eines ersten Nockens größer oder kleiner sein, als der maximale Hub für das Speisen eines zweiten Druckspeichers (107). Das Kompressions- und/oder Ausspeiseverhalten kann auf den jeweils zugeordneten Druckspeicher (106, 107), insbesondere an dessen Speichervolumen und den vorgesehenen Speicherdruck (Ps1, Ps2) angepasst sein. Alternativ können die Nocken identisch ausgebildet sein. Eine Anpassung des Ausspeiseverhaltens einer Hochdruckpumpe (110) bzw. kann alternativ oder zusätzlich durch eine Beeinflussung des Steuerventils (116), insbesondere des Ventilverschluss-Timings eines PCV erfolgen.
  • Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Zahl der Nocken ein Vielfaches (2-fach, 3-fach, etc.) der Zahl der Druckspeicher (106, 107) betragen. Es können entsprechend jeweils mehrere Nocken zur dedizierten Speisung eines Druckspeichers vorgesehen sein.
  • Bei dem Beispiel gemäß 1 ist ein 4-Takt Motor (122) mit vier Zylindern (124) und mit vier Injektoren (126a, 126b) dargestellt. D.h. an jedem Zylinder (124) des Motors (122) ist ein Injektor (126a, 126b) angeordnet. Während zwei vollen Umdrehungen der Kurbelwelle (142), d.h. während einer Drehung der Kurbelwelle von 0° bis 720° des Kurbelwinkels, wird üblicher Weise pro Injektor eine Injektion ausgeführt. Die Injektionszeitpunkte sind dabei bevorzugt um jeweils etwa 180° versetzt. Mit anderen Worten erfolgt je eine Injektion pro 180° Kurbelwinkel.
  • Wenn die Kurbelwelle (142) bei einem Übersetzungsverhältnis von 1:1 mit der Nockenwelle (115), die zwei Nocken aufweist, verbunden ist, werden in derselben Zeit vier Hebe- und Senkbewegungen des Kompressionsmittels (114) an der Hochdruckpumpe (110) ausgeführt, d.h. es liegen vier Wirkphasen für die Ausspeisung von Kraftstoff aus der Kompressionskammer (112) vor. Mit anderen Worten findet je eine Ausspeisung pro 180° Nockenwellenwinkel (= 180° Kurbelwinkel) statt.
  • Es kann also erreicht werden, dass der Takt einer Speisung von Kraftstoff zu den Druckspeichern (106, 107) mit dem Takt einer Injektionsausführung phasengleich abgestimmt wird. So wird pro Ausführung einer Kraftstoffinjektion beispielsweise eine Kompression und Ausspeisung aus der Hochdruckpumpe (110) durchgeführt.
  • Die Phasenlagen von Kurbelwelle (142) und Nockenwelle (115) sind bevorzugt derart gewählt, dass eine Speisung eines Druckspeichers (106, 107) jeweils während einer Pause zwischen zwei aktiven Injektionen erfolgt. Mit anderen Worten wechseln sich die Durchführung je einer Kompression und Ausspeisung und die Durchführung je einer Injektion ab, bzw. bei Mehrfach-Injektionen die Durchführung je eines Injektionszyklus für einen Verbrennungsvorgang,. Eine Injektion beginnt erst, wenn ein Nachfüllen der Druckspeicher (106, 107) abgeschlossen ist und umgekehrt beginnt eine Nachbefüllung der Druckspeicher erst, wenn eine Injektion abgeschlossen ist. Hierdurch kann vermieden werden, dass Druckfluktuationen oder Druckwellen, die bspw. durch die Ausspeisung aus der Hochdruckpumpe (110) und/oder Zuführung von Kraftstoff in einen Druckspeicher (106, 107) entstehen, direkt die Ausführung einer Kraftstoffinjektion beeinflussen und umgekehrt.
  • Alternativ kann ein Überlappen oder sogar eine Deckung zwischen der Durchführung eines Nachfüllens von Kraftstoff in einen Hochdruckspeicher (106, 107) und der Durchführung einer Injektion vorgesehen sein. Entsprechend kann die Phasenlage zwischen Kurbelwelle (142) und Nockenwelle (115) angepasst sein.
  • Aus dem oben genannten Beispiel für einen 4-Zylinder-Motor ist ersichtlich, dass durch die Anzahl und Ausbildung von Nocken auf einer Nockenwelle sowie durch die Phasenlage und das Übersetzungsverhältnis zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle eine gezielte Zuordnung zwischen der Durchführung von Injektionen aus einem Kraftstoffinjektor und der Speisung von Druckspeichern vorgesehen werden kann. Zusätzlich besteht eine Einflussmöglichkeit über das Zeitfenster, insbesondere den Ansteuerzeitpunkt, einer Aktuierung eines Steuerventils (116).
  • Bei anders gewählten Zylinderzahlen oder anderer Anzahl von Injektoren können die genannten Parameter angepasst werden, um die angestrebte Zuordnung zu erreichen. Alternativ ist es möglich, ein Kompressionsmittel (114) auf eine andere Weise anzutreiben, beispielsweise über einen separaten Pumpenmotor mit einer Nockenwelle oder mit einem Kurbeltrieb. In einem solchen Fall kann eine beliebige Steuerung des Ausspeiseverhaltens der Hochdruckpumpe (110) erzeugt werden. Die Merkmale der vorgenannten Ausbildungen und Ansteuerungen für ein Steuerventil (116), einen Pumpenantrieb und eine Abstimmung von Füllen des Druckspeichers und Ausführen von Injektionen können beliebig miteinander kombiniert werden.
  • Bei einer erfindungsgemäßen Versorgungsvorrichtung (100) kann bevorzugt ein Verdichtungssystem mit nur einer Hochdruckpumpe (110) in Form einer Einzel-Plungerpumpe und mit einem beschriebenen Selektionsmittel (132) vorgesehen sein. Alternativ sind beliebige andere Ausbildungen eines Verdichtungssystems möglich.
  • 2a und 2b zeigen bevorzugte Ausführungsformen eines Verdichtungssystems (102) in einer Vergleichsdarstellung. In 2a ist das bereits zu 1 erläuterte Verdichtungssystem skizziert, in dem eine Hochdruckpumpe (110) mit einer einzelnen Kompressionskammer (112) zur Speisung von zwei Druckspeichern (106, 107) vorgesehen ist. 2b zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der eine Mehrfachplunger-Pumpe, hier eine Doppelplunger-Pumpe (110`) vorgesehen ist. Eine Mehrfachplunger-Pumpe weist mehrere Kompressionskammern, hier zwei Kompressionskammern (112a, 112b) auf. Für jede Kompressionskammer (112a, 112b) kann ein separates Kompressionsmittel vorgesehen sein. Die Kompressionsmittel können bevorzugt über eine gemeinsame Nockenwelle (115) angetrieben werden. Die Kompressionsmittel können beispielsweise in einem Winkel von 180° um die Nockenwelle (115) verteilt angeordnet sein und ansonsten eine Ausbildung gemäß 1 aufweisen. Alternativ kann eine beliebige andere Ausbildung einer Mehrfachplunger-Pumpe (110`) vorliegen.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2b kann jeweils eine Kompressionskammer (112a, 112b) für die dedizierte Speisung eines zugeordneten Druckspeichers (106, 107) vorgesehen sein. Entsprechend kann zwischen einer ersten Kompressionskammer (112a) und einem ersten Druckspeicher (106) eine dedizierte Kraftstoffpassage vorhanden sein. Das gleiche gilt für eine zweite Kompressionskammer (112b) und einem zweiten Druckspeicher (107) etc.
  • Wiederum alternativ kann für die Speisung jedes Druckspeichers (107, 107) eine separate Hochdruckpumpe (110) vorgesehen sein, die ggf. über eine separate Nockenwelle (115) oder ein anderes separates Antriebsmittel betrieben wird.
  • Eine erfindungsgemäße Versorgungsvorrichtung (100) weist bevorzugt ein Verteilungssystem (104) mit einem Mischventil (134) und einem Schaltmittel (136) auf, bspw. gemäß der oben beschriebenen und in 1 dargestellten Ausbildung. Alternativ kann ein Verteilungssystem (104) beliebig anders ausgebildet sein.
  • In 3a und 3b sind beispielhaft zwei alternative Ausführungsformen für ein Verteilungssystem (104) dargestellt. Bei dem Verteilungssystem gemäß 3a ist ein Ausgang eines Mischventils (134) direkt mit einer Mehrzahl von Injektoren (126a, 126b) verbunden. Die Kraftstoffinjektoren (126a, 126b) können jeweils über Schaltventile verfügen, durch deren Betätigung eine Kraftstoffpassage zwischen dem Mischventil (134) und den sonstigen Komponenten eines Injektors (126a, 126b) freigegeben wird. Alternativ können solche Schaltventile im Bereich zwischen einem Verzweigungspunkt hinter dem Ausgang des Mischventils (134) und den Injektoren angeordnet sein. Im Bereich des Verzweigungspunktes kann ggfs. ein (kleines) zusätzliches Speichervolumen angeordnet sein.
  • In 3b weist ein Verteilungssystem (104) eine Anzahl von Dreiwegeventilen (139, 140) auf, die der Hälfte der Anzahl an Kraftstoffinjektoren (126a, 126b) entspricht. Die Eingänge dieser Dreiwegeventile (139, 140) sind über einen Verzweigungspunkte mit dem Ausgang des Mischventils (134) verbunden. Diese Ausbildung eines Verteilungssystems (104) unterscheidet sich von der Ausbildung gemäß 1 dadurch, dass das dortige erste Dreiwegeventil (138) weggelassen und durch einen Verzweigungspunkt wurde. Die Dreiwegeventile (139, 140) können beispielsweise über zwei Schaltstellungen jeweils zur Verbindung eines Injektors (126a, 126b) mit dem Mischventil (134) und ggf. über eine weitere Schaltstellung verfügen, bei der ein Durchfluss durch das Dreiwegeventil (139, 140) blockiert ist.
  • Auch bei den Varianten gemäß 3a und 3b kann eine exklusive Kraftstoffpassage zwischen einem Mischventil (134) und einem (aktiven) Injektor geschaltet werden. Das Schaltmittel (136) wird dann durch die jeweilige Ventilkonfiguration gebildet.
  • Ein erfindungsgemäßes Verteilungssystem kann bevorzugt zwei oder mehrere Kraftstoffinjektoren (126a, 126b) aufweisen, die als passive Injektoren ausgebildet sind. Bei passiven Injektoren wird eine Kraftstoffinjektion ausgeführt, wenn am Eingang eines Injektors ein Druck anliegt, der einen bestimmten Schalt-Schwellenwert überschreitet. Durch die Einstellung des Mischdrucks (Pm) und die Bereitstellung einer exklusiven Kraftstoffpassage zwischen einem Mischventil (134) und einem Kraftstoffinjektor kann auch eine Steuerung für den Beginn und das Ende eines Injektionsvorgangs erfolgen, so dass auf entsprechende Aktuatoren in den Kraftstoffinjektoren ggfs. verzichtet werden kann. Mit anderen Worten kann ein Verteilungssystem (104), bspw. durch das Mischventil (134) und/oder das Schaltmittel (136), dazu ausgebildet sein, Kraftstoffinjektionen aus zwei oder mehr passiven Injektoren zu steuern.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb eines Verdichtungssystems. Das Verdichtungssystem ist bevorzugt gemäß 1 ausgebildet und weist eine einzige Hochdruckpumpe (110) mit nur einer Kompressionskammer (112) auf, die über ein Selektionsmittel (132) mit zwei oder mehr Druckspeichern (106, 107) verbindbar ist. Das Verdichtungssystem weist ferner ein Mittel zur Einstellung des Ausspeisedrucks und/oder der Ausspeisemenge aus der Kompressionskammer (112) auf. Sie Auslasspassage (120) der Hochdruckpumpe (110) ist über Leitungen mit mindestens zwei Druckspeichern (106, 107) verbindbar. Das Verdichtungssystem (102) weist ein Selektionsmittel (132) auf, das jeweils für den Vorgang einer Ausspeisung aus der Hochdruckpumpe (110) eine exklusive Leitungspassage zwischen der Kompressionskammer (112) und einem Druckspeicher (106, 107) bereitstellt. Das Selektionsmittel (132) ist bevorzugt als Mehrfachventil nach einem der oben beschriebenen Bespiele ausgebildet. Es wird von einer Steuereinheit, insbesondere von einer gemeinsamen Steuereinheit (ECU) über einen Steuerwert (Cs) betrieben.
  • Die (gemeinsame) Steuereinheit (ECU) ist ferner bevorzugt mit Drucksensoren an den zwei oder mehr Druckspeichern (106, 107) und ggfs. an einer Einlasspassage (111) der Hochdruckpumpe (110) verbunden und bezieht Signale über die momentanen Werte der Speicherdrücke (Ps1, Ps2) und ggfs. des Förderdrucks (Pf). Allgemein ausgedrückt wird bei dem Verfahren zum Betrieb eines Versorgungssystems (102) ein erster Druck in einem ersten Druckspeicher (106) und je ein weiterer Druck ein einem zweiten oder weiteren Druckspeicher (107) erfasst. Die Bereitstellung der exklusiven Kraftstoffpassage zwischen der Kompressionskammer (112) und einem Druckspeicher (106, 107) kann auf beliebige Weise ausgelöst werden. Bevorzugt kann die (gemeinsame) Steuereinheit (ECU) über ein Steuersignal (Cp) das Mittel (116) zur Einstellung des Ausspeisedrucks und/oder der Ausspeisemenge aus der Kompressionskammer (112), insbesondere das Pre-stroke Control Valve, betätigen.
  • Es können bevorzugt alternierende Steuerintervalle für je eine Speisung eines Druckspeichers (106, 107) mit Kraftstoff aus der Kompressionskammer (112) vorgesehen sein. Mit anderen Worten kann das Mittel (116) zur Einstellung des Ausspeisedrucks und/oder der Ausspeisemenge aus der Kompressionskammer (112) bevorzugt jeweils in Abhängigkeit von dem Druck in dem Druckspeicher (106, 107), zu dem eine exklusive Kraftstoffpassage gebildet wird, angesteuert werden. Wenn ein erster Druckspeicher (106) befüllt werden soll, kann durch das Selektionsmittel (132) eine exklusive Kraftstoffpassage zwischen der Kompressionskammer (112) und dem ersten Druckspeicher (106) bereitgestellt werden. Ein Drucksensor kann den momentanen Speicherdruck (Ps1) in dem ersten Druckspeicher (106) erfassen und mit einem Soll-Druck vergleichen. Der Soll-Druck kann fest vorgegeben oder bspw. in Abhängigkeit von einem Betriebspunkt des Motors (122) gewählt sein.
  • Wenn der momentane Druck in dem ersten Druckspeicher (106) zu niedrig ist, kann das Mittel (116) derart beeinflusst werden, dass eine Ausspeisung aus der Kompressionskammer (112) erfolgt. Insbesondere kann in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen dem Soll-Druck und dem momentanen Speicherdruck (Ps1) in dem ersten Druckspeicher (106) ein Zeitfenster, insbesondere ein Ansteuerungszeitpunkt, für das Mittel (116) gewählt werden. Wenn das Mittel (116) als Steuerventil, insbesondere als Pre-stroke Control Valve, ausgebildet ist, kann bei einem hohen Differenzdruck, ein früher Ansteuerzeitpunkt gewählt werden, sodass das maximale Volumen der Kompressionskammer (112) für eine Druckbeaufschlagung und Ausspeisung genutzt wird. In einem solchen Fall wird eine maximale Ausspeisemenge von der Kompressionskammer (112) zu dem ersten Druckspeicher (106) gespeist, sodass dort eine maximale Erhöhung des Speicherdrucks (Ps1) erfolgt. Ist ein Differenzdruck hingegen gering, kann ein späterer Ansteuerzeitpunkt gewählt werden, sodass eine geringere Menge an Kraftstoff in der Kompressionskammer (112) mit Druck beaufschlagt und ausgespeist wird und somit eine geringere Erhöhung des Speicherdrucks (Ps1) erfolgt.
  • Bei einer folgenden Ausspeisung kann derselbe Regelungsvorgang für einen zweiten oder weiteren Druckspeicher (107) ausgeführt werden, wobei eine durch das Selektionsmittel (132) eine exklusive Kraftstoffpassage zu diesem zweiten oder weiteren Druckspeicher (107) bereitgestellt und eine Ansteuerung des Mittels (116) in Abhängigkeit von dem momentanen Speicherdruck (Ps2) in dem zweiten oder weiteren Druckspeicher (107) erfolgt.
  • Alternativ oder zusätzlich kann eine Ausspeisemenge aus der Kompressionskammer (112) durch eine Form der Nocken auf der Nockenwelle (115) beeinflusst sein. So kann für die Speisung eines ersten Druckspeichers (106), dem ein geringeren Soll-Druck zugewiesen ist, ein Nocken mit einem geringeren Hub vorgesehen sein und für die Speisung eines zweiten oder weiteren Druckspeichers (107), dem ein höherer Soll-Druck zugewiesen ist, ein jeweiliger Nocken mit einem höheren Hub. In einem solchen Fall kann, wie oben beschrieben wurde, die Zahl der Nocken bevorzugt ein ganzzahliges Vielfaches der Zahl der Druckspeicher (106, 107) (bspw. 1:1, 2:1, 3:1) sein.
  • Erweiterungen und Abwandlungen der Erfindung sind in vielfacher Weise möglich. Insbesondere können die Merkmale der gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele in beliebiger Weise miteinander kombiniert, gegeneinander ersetzt, ergänzt oder weggelassen werden. Bei einer erfindungsgemäßen Versorgungsvorrichtung (100) kann eine beliebige Kombination der gezeigten und/oder beschriebenen Ausführungsformen für ein Verdichtungssystem (102) und ein Verteilungssystem (104) vorgesehen sein. Alternativ können einzeln oder in Kombination andere, nicht beschriebene oder nicht erfindungsgemäße Verdichtungs- oder Verteilungssysteme genutzt werden.
  • Ein Mischventil (134) und ein Schaltmittel (136) können bevorzugt eine gemeinsame Baueinheit bilden. Bei allen gezeigten und beschriebenen Mischventilen und Mehrwegeventilen kann die jeweilige Anzahl der Eingänge und Ausgänge an die gewünschte Anzahl an Hochdruckpumpen bzw. Kompressionskammern, Druckspeichern und Kraftstoffinjektoren angepasst sein. Wenn mehr als zwei Druckspeicher vorgesehen sind, kann ein Mischventil mit mehr als zwei Eingängen oder eine Kaskade von Mischventilen vorgesehen sein.
  • Ein Verdichtungssystem (102) und ein Verteilungssystem (104) können über separate Steuereinheiten verfügen. Alternativ und bevorzugt kann eine gemeinsame Steuereinheit (ECU) für ein Verdichtungssystem (102) und ein Verteilungssystem (104) vorgesehen sein. Mit anderen Worten, kann bevorzugt eine gemeinsame Steuereinheit (104) für die gesamte Versorgungsvorrichtung (100) vorgesehen sein. In der Steuereinheit (ECU) können Steuer- und/oder Regelverfahren zur Beeinflussung des Ausspeiseverhaltens einer Hochdruckpumpe (110, 110`) ausgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich können in der Steuereinheit (ECU) Steuer- und/oder Regelverfahren zur Beeinflussung des Injektionsverhaltens von zwei oder mehr Kraftstoffinjektoren (126a, 126b) ausgeführt werden. Die Steuereinheit (ECU) kann beispielsweise eine Auswahl der folgenden Signale von unterschiedlichen Sensoren beziehen, nämlich Signale zur Erfassung:
    • • einer Drehzahl (N) und/oder eines Kurbelwinkels der Kurbelwelle (142)
    • • eines Förderdrucks (Pf)
    • • eines Ausspeisedrucks aus einer Kompressionskammer
    • • eines ersten Speicherdrucks (Ps1)
    • • eines zweiten Speicherdrucks (Ps2)
    • • eines Mischdrucks (Pm)
    • • eines Hubs eines Kompressionsmittels (114)
    • • eines Drehwinkels und/oder einer Drehgeschwindigkeit (ω) einer Nockenwelle (115).
  • Weiterhin kann eine Steuereinheit (ECU) Steuersignale zur Betätigung von Aktuatoren in einer Versorgungsvorrichtung (100), insbesondere in einem Verdichtungssystem (102) und/oder einem Verteilungssystem (104) ausgeben. Beispielsweise:
    • • Ein Steuersignal (Cp) zum Betrieb eines Mittels (116) zur Einstellung der Ausspeisemenge und/oder des Ausspeisedrucks aus einer Kompressionskammer, insbesondere zur Ansteuerung eines Steierventils, bevorzugt eines Pre-stroke Control Valve.
    • • Ein Steuersignal (Cs) zur Betätigung eines Selektionsmittels, insbesondere zum Umschalten eines Mehrwegeventils (133), zur Bereitstellung eines exklusiven Kraftstoffpassage
    • • ein Steuersignal (Cm) zur Vorgabe oder Einstellung eines Mischdrucks (Pm) an einem Mischventil (134)
    • • ein oder mehrere Steuersignale (Cv1, Cv2, Cv3) zur Beeinflussung eines Schaltmittels (136), für die Bereitstellung eines exklusiven Kraftstoffpassage zwischen einem Mischventil (134) und einem oder mehreren aktiven Injektoren (126a).
  • Daneben kann eine Steuereinheit (ECU) weitere Signale empfangen und ausgeben, beispielsweise zur Steuerung von Injektionsvorgängen an einem oder mehreren Injektoren (126a, 126b).
  • An oder hinter einem Mischventil (134) kann eine zusätzliche Drossel vorgesehen sein, über die ein Druck des Hochdruckkraftstoffs, der zu einem Injektor gespeist wird, reduzierbar ist. Eine solche Drossel kann eingesetzt werden, um Hochdruckkraftstoff mit einem Druck bereitzustellen, der geringer ist als der Wert eines niedrigsten Speicherdrucks in den Druckspeichern. Alternativ oder zusätzlich kann an einem Druckspeicher (106, 107) ein Ablassventil angeordnet sein. Ein solches Ablassventil kann durch die ECU ansteuerbar sein, um einen Speicherdruck in dem Druckspeicher zu reduzieren.
  • Die Kraftstoffinjektoren (126a, 126b) können beliebig ausgebildet sein. Ein Kraftstoffinjektor kann insbesondere als direkt aktuierter Injektor ausgebildet sein, bei dem ein Ventilkörper, insbesondere eine Ventilnadel, direkt durch einen Aktuator, beispielsweise einen Piezo-Stack, angetrieben wird. Alternativ kann ein Injektor als Servo-Ventil ausgebildet sein, bei dem ein Aktuator nur indirekt die Bewegung eines Ventilkörpers, insbesondere einer Ventilnadel, steuert und die Energie für die Nadelbewegung aus dem Druck des Hochdruckkraftstoffs bereitgestellt wird. Daneben sind beliebige andere Ausbildungen von Injektoren (126a, 126b) möglich.
  • Die Auswahl einer Hochdruckpumpe (110), insbesondere ob nur eine oder mehrere Hochdruckpumpen vorgesehen werden und/oder ob Einfach- oder Mehrfach-Plungerpumpen eingesetzt werden, kann bevorzugt in Abhängigkeit von der erforderlichen Fördermenge zur Speisung der Druckspeicher (106, 107) erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann die Auswahl von der Vorgabe eines maximalen Bauraums für das Verdichtungssystem (102) abhängig sein.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Versorgungsvorrichtung Supply device
    102
    Verdichtungssystem Compression system
    104
    Verteilungssystem Distribution system
    106
    Druckspeicher Pressure storage
    107
    Druckspeicher Pressure storage
    108
    Zuführpassage Intake passage
    109
    Zuführpassage Intake passage
    110
    Hochdruckpumpe High pressure pump
    110‘
    Doppelplunger-Pumpe Two plunger pump
    111
    Einlasspassage Inlet passage
    112
    Verdichtungskammer Compression chamber
    112a
    Verdichtungskammer Compression chamber
    112b
    Verdichtungskammer Compression chamber
    114
    Kompressionsmittel / Kolben Compression means / piston
    115
    Nockenwelle Cam shaft
    116
    Steuerventil / Einlassventil Control valve / Inlet valve
    118
    Passives Ventil / Auslassventil Passive valve / Outlet valve
    120
    Auslasspassage Outlet passage
    122
    Verbrennungsmotor Internal combustion engine
    124
    Zylinder Cylinder
    126a
    Kraftstoffinjektor Fuel injector
    126b
    Kraftstoffinjektor Fuel injector
    128
    Speisepumpe Feed pump
    130
    Kraftstofftank Fuel tank
    132
    Selektionsmittel Selection means
    133
    Dreiwegeventil Three-way valve
    134
    Mischventil Mixing valve
    136
    Schaltmittel Switching means
    138
    Dreiwegeventil Three-way valve
    139
    Dreiwegeventil Three-way valve
    140
    Dreiwegeventil Three-way valve
    142
    Kurbelwelle Crank shaft
    Cp
    Steuerwert Einlassventil Control value inlet valve
    Cs
    Steuerwert Selektionsmittel Control value selection means
    Cm
    Steuerwert Mischventil Control value mixing valve
    Cv1
    Steuerwert Dreiwegeventil 1 Control value three-way valve 1
    Cv2
    Steuerwert Dreiwegeventil 2 Control value three-way valve 2
    Cv3
    Steuerwert Dreiwegeventil 3 Control value three-way valve 3
    ECU
    Steuereinheit Control Unit
    Pf
    Förderdruck Feed pressure
    Ps1
    Speicherdruck Storage pressure
    Ps2
    Speicherdruck Storage pressure
    Pm
    Mischdruck Mixing pressure
    N
    Drehgzahl Kurbelwelle Rotational speed of crank shaft
    ω
    Drehgeschw. Nockenwelle Winkelgeschw. / Rotational / angular speed of cam shaft
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012105818 [0016]

Claims (18)

  1. Verdichtungssystem zur Speisung von Druckspeichern (106, 107) mit Hochdruckkraftstoff, wobei das Verdichtungssystem (102) eine Hochdruckpumpe (110) aufweist, die Kraftstoff in einer Kompressionskammer (112) verdichtet und über eine Auslasspassage (120) ausspeist, und wobei das Verdichtungssystem (102) ein Mittel (116) zur Einstellung des Ausspeisedrucks und/oder der Ausspeisemenge aus der Kompressionskammer (112) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslasspassage (120) der Hochdruckpumpe (110) über Leitungen mit mindestens zwei Druckspeichern (106, 107) verbindbar ist, und dass das Verdichtungssystem (102) ein Selektionsmittel (132) aufweist, das dazu ausgebildet ist, für den Vorgang einer Ausspeisung aus der Hochdruckpumpe (110) eine exklusive Leitungspassage zwischen der Kompressionskammer (112) und einem Druckspeicher (106, 107) bereitzustellen.
  2. Verdichtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpe (110) als Mittel (116) zur Einstellung des Ausspeisedrucks ein Steuerventil aufweist.
  3. Verdichtungssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Selektionsmittel (132) ein steuerbares Mehrwegeventil (133) aufweist.
  4. Verdichtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Hochdruckkraftstoff in den zwei oder mehr Druckspeichern (106, 107) bei unterschiedlichen Speicherdrücken (Ps1, Ps2) vorgehalten ist.
  5. Verteilungssystem zur Speisung von Hochdruckkraftstoff von zwei oder mehr Druckspeichern (106, 107) zu zwei oder mehr Kraftstoffinjektoren (126a, 126b), wobei der Hochdruckkraftstoff in den Druckspeichern (106, 107) bei unterschiedlichen Speicherdrücken (Ps1, Ps2) vorgehalten ist, und wobei das Verteilungssystem (104) ein Mischventil (134) aufweist, das an dessen Eingangsseite mit den zwei oder mehr Druckspeichern (106, 107) verbunden und dazu ausgebildet ist, einen Hochdruckkraftstoff bei einem Mischdruck (Pm) bereitzustellen.
  6. Verteilungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilungssystem (104) ein Schaltmittel (136) aufweist, das dazu ausgebildet ist, für die Durchführung eines Injektionsvorgangs eine exklusive Kraftstoffpassage zwischen dem Mischventil (134) und einem aktiven Injektor (126a, 126b) bereitzustellen.
  7. Verteilungssystem nach mindestens einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmittel (136) ein oder mehrere steuerbare Mehrwegeventile (138, 139, 140) aufweist.
  8. Verteilungssystem nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilungssystem (104) zwei oder mehr Kraftstoffinjektoren (126a, 126b) aufweist, die als passive Injektoren ausgebildet sind.
  9. Versorgungsvorrichtung zur Versorgung von zwei oder mehr Kraftstoffinjektoren (126a, 126b) an einem Verbrennungsmotor (122) mit Hochdruckkraftstoff, wobei die Versorgungsvorrichtung (100) ein Verdichtungssystem (102) zur Versorgung von mindestens zwei Druckspeichern (106, 107) mit Hochdruckkraftstoff und ein Verteilungssystem (104) zur Speisung von Hochdruckkraftstoff von den Druckspeichern (106, 107) zu den zwei oder mehr Kraftstoffinjektoren (126a, 126b) aufweist.
  10. Versorgungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichtungssystem (102) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ausgebildet ist.
  11. Versorgungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichtungssystem (102) zwei Hochdruckpumpen (110) oder eine Mehrfachplunger-Pumpe (110‘) mit unterschiedlichen Kompressionskammern (112a, 112b) zur jeweils separaten Speisung eines Druckspeichers (106, 107) aufweist.
  12. Versorgungsvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nockenwelle (115) der Hochdruckpumpe (110, 110‘) von einer Kurbelwelle (142) eines Verbrennungsmotors (122) in einem bekannten Übersetzungsverhältnis angetrieben ist und eine Steuerung der Ausspeisung von Hochdruckkraftstoff aus der Hochdruckpumpe (110, 110‘) in Abhängigkeit von einer erfassten Drehzahl (N), insbesondere eines Drehwinkels, der Kurbelwelle (142) erfolgt.
  13. Versorgungsvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilungssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7 ausgebildet ist.
  14. Versorgungsvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mischventil (134) und ein Schaltmittel (136) in einer Baueinheit integriert sind.
  15. Versorgungsvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsvorrichtung (100) eine Steuereinheit (ECU) zur gemeinsamen Steuerung des Verdichtungssystems (102) und des Verteilungssystems (104) aufweist.
  16. Versorgungsvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hochdruckpumpe (110) eine Nockenwelle (115) mit mindestens zwei Nocken zum Antreiben eines Kompressionsmittels (114) aufweist, wobei während der Wirkphase eines bestimmten Nockens ein vorbestimmter Druckspeicher (106, 107) zu der Kompressionskammer (112) zuschaltbar ist.
  17. Verfahren zum Betrieb eines Verdichtungssystems (100) zur Speisung von Druckspeichern (106, 107) mit Hochdruckkraftstoff, wobei das Verdichtungssystem (102) eine Hochdruckpumpe (110) aufweist, die Kraftstoff in einer Kompressionskammer (112) verdichtet und über eine Auslasspassage (120) ausspeist, und wobei das Verdichtungssystem (100) ein Mittel (116) zur Einstellung des Ausspeisedrucks und/oder der Ausspeisemenge aus der Kompressionskammer (112) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslasspassage (120) der Hochdruckpumpe (110) über Leitungen mit mindestens zwei Druckspeichern (106, 107) verbindbar ist, und dass das Verdichtungssystem (102) ein Selektionsmittel (132) aufweist, das jeweils für den Vorgang einer Ausspeisung aus der Hochdruckpumpe (110) eine exklusive Leitungspassage zwischen der Kompressionskammer (112) und einem Druckspeicher (106, 107) bereitstellt.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Druck in einem ersten Druckspeicher (106) und je ein weiterer Druck ein einem zweiten oder weiteren Druckspeicher (107) erfasst werden und dass das Mittel (116) zur Einstellung des Ausspeisedrucks und/oder der Ausspeisemenge aus der Kompressionskammer (112) jeweils in Abhängigkeit von dem Druck in dem Druckspeicher (106, 107), zu dem eine exklusive Kraftstoffpassage gebildet wird, angesteuert wird.
DE201310101417 2013-02-13 2013-02-13 Versorgungsvorrichtung für Kraftstoffinjektoren Pending DE102013101417A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310101417 DE102013101417A1 (de) 2013-02-13 2013-02-13 Versorgungsvorrichtung für Kraftstoffinjektoren

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310101417 DE102013101417A1 (de) 2013-02-13 2013-02-13 Versorgungsvorrichtung für Kraftstoffinjektoren

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013101417A1 true DE102013101417A1 (de) 2014-08-14

Family

ID=51226183

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201310101417 Pending DE102013101417A1 (de) 2013-02-13 2013-02-13 Versorgungsvorrichtung für Kraftstoffinjektoren

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102013101417A1 (de)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012105818A1 (de) 2012-07-02 2014-01-02 Denso Corporation Hochdruckpumpe und Verfahren zum Betrieb einer Hochdruckpumpe

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012105818A1 (de) 2012-07-02 2014-01-02 Denso Corporation Hochdruckpumpe und Verfahren zum Betrieb einer Hochdruckpumpe

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60203130T2 (de) Hybridsteuerverfharen für kraftstoffpumpe unter verwendung intermittierender rezirkulation bei niedrigen und hohen motordrehzahlen
EP1125046B1 (de) Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine mit einer Druckübersetzungseinheit
DE102007000246B4 (de) Treibstoffdrucksteuerung
WO1998021470A1 (de) Kraftstoffeinspritzsystem
DE102016111378A1 (de) Systeme und Verfahren zur Kraftstoffeinspritzung
EP0393412A1 (de) Kraftstoffeinpritzanlage, insbesondere Pumpedüse, für Brennkraftmaschinen
DE112008003187T5 (de) Synchronisierung von Common-Rail Pumpereignissen mit einem Verbrennungsmotorbetrieb
EP1357285A2 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine
DE10139054C1 (de) Verfahren, Computerprogramm, Steuer- und/oder Regelgerät sowie Kraftstoffsystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere mit Direkteinspritzung
EP1476656B1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine
DE4407166C1 (de) Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine
DE2558790A1 (de) Kraftstoffeinspritzduese fuer brennkraftmaschinen
DE102016111377A1 (de) Systeme und Verfahren zur Kraftstoffeinspritzung
DE10215021A1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine
EP1327766A2 (de) Verfahren, Computerprogramm und Steuer- und/oder Regelgerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, sowie Brennkraftmaschine
DE10139055A1 (de) Verfahren, Computerprogramm, Steuer- und/oder Regelgerät sowie Kraftstoffsystem für eine Brennkraftmaschine
EP1185785B1 (de) Einspritzsystem
EP1530681B1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine
DE2037449B2 (de) Kraftstoffeinspritzpumpe für Brennkraftmaschinen
DE102014006995A1 (de) Common Rail-System mit mechanischen Pumpeneinheiten
DE102015205586B3 (de) Hochdruckeinspritzvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
WO1999011924A1 (de) System zur hochdruckerzeugung
EP1109999B1 (de) Verfahren zum schnellen aufbau des kraftstoffdruckes in einem kraftstoffspeicher
DE102013101417A1 (de) Versorgungsvorrichtung für Kraftstoffinjektoren
DE102004046812B4 (de) Verbrennungsgeräusch und Momentstoss reduzierendes Brennstoffeinspritzsystem

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R012 Request for examination validly filed

Effective date: 20140923

R016 Response to examination communication