DE102017201262A1 - Accumulator injection system for internal combustion engines - Google Patents
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Abstract
Das Speichereinspritzsystem zur intermittierenden Einspritzung von Hochdruckbrennstoff in die Brennräume einer Brennkraftmaschine weist eine Hochdruckfördereinrichtung (54) auf, welche über eine Hochdruckspeiseleitung (60) zwei externe Einzelspeicher (72, 74) speist. Von jedem der externen Einzelspeicher (72, 74) führen individuelle Hochdruckleitungen (78) zu den wenigstens drei zugeordneten Einspritzeinheiten (10). Die Hochdruckleitungen (78) verbinden die externen Einzelspeicher (72, 74) mit den diskreten Speicherkammern (14) der Einspritzeinheiten (10) drosselungsfrei. Jedem der Einzelspeicher (72, 74) ist jedoch eine Drosselvorrichtung (76) zugeordnet, welche den Fluss des Hochdruckbrennstoffs in beiden Richtungen wenigstens annähernd gleich drosselt. Dadurch werden die geforderten reproduzierbar gleichen Einspritzvorgänge der Einspritzventile (12) der Einspritzeinheiten (10) erzielt, obwohl die Leitungselemente (80) dazu eine zu geringe Speicherwirkung aufweisen.The accumulator injection system for the intermittent injection of high-pressure fuel into the combustion chambers of an internal combustion engine has a high-pressure conveying device (54) which feeds two external individual accumulators (72, 74) via a high-pressure feed line (60). From each of the external individual accumulators (72, 74), individual high-pressure lines (78) lead to the at least three associated injection units (10). The high-pressure lines (78) connect the external individual memories (72, 74) with the discrete storage chambers (14) of the injection units (10) without restriction. However, each of the individual accumulators (72, 74) is assigned a throttle device (76) which throttles the flow of the high-pressure fuel in both directions at least approximately equally. As a result, the required reproducible same injection operations of the injection valves (12) of the injection units (10) are achieved, although the line elements (80) to have a too low storage effect.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Speichereinspritzsystem zur intermittierenden Einspritzung von Hochdruckbrennstoff in Brennräume einer Brennkraftmaschine.The present invention relates to a storage injection system for the intermittent injection of high-pressure fuel into combustion chambers of an internal combustion engine.
Ein Speichereinspritzsystem dieser Art ist in der älteren internationalen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen
Ein weiteres Speichereinspritzsystem ist aus dem Dokument
Weitere Brennstoffeinspritzsysteme sind aus den Dokument
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kostengünstiger herstellbares Speichereinspritzsystem zu schaffen, welches dennoch stabile und reproproduzierbare Einspritzvorgänge mit einem günstigen Druckverlauf bei jedem Einspritzvorgang gewährleistet.It is an object of the present invention to provide a low-cost manufacturable storage injection system, which nevertheless ensures stable and reproproduzierbare injection operations with a favorable pressure curve in each injection process.
Diese Aufgabe wird mit einem Speichereinspritzsystem, welches die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst.This object is achieved with a storage injection system, which has the features of
Das Speichereinspritzsystem zur intermittierenden Einspritzung von Hochdruckbrennstoff in Brennräume einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, weist eine Hochdruckfördereinrichtung auf, welche eine Anzahl Einspritzeinheiten mit je einem Einspritzventil und je einer diesem zugeordneten diskreten Speicherkammer mit Hochdruckbrennstoff versorgt.The accumulator injection system for the intermittent injection of high-pressure fuel into combustion chambers of an internal combustion engine, in particular a diesel engine, has a high-pressure conveyor which supplies a number of injection units, each with an injection valve and a respective discrete storage chamber associated with high-pressure fuel.
In der Regel weist die Hochdruckfördereinrichtung eine Hochdruckpumpe auf, welche bevorzugt von der Brennkraftmaschine mechanisch und mit festem Drehzahlverhältnis angetrieben ist.As a rule, the high-pressure conveying device has a high-pressure pump, which is preferably driven mechanically and at a fixed speed ratio by the internal combustion engine.
Die Einspritzeinheiten sind miteinander und mit der Hochdruckfördereinrichtung über hydraulische Leitungselemente verbunden, welche eine zu geringe Speicherwirkung aufweisen, um die geforderten reproduzierbar gleichen Einspritzvorgänge der Einspritzventile zu gewährleisten.The injection units are connected with each other and with the high-pressure conveyor via hydraulic line elements, which have too little storage effect to ensure the required reproducible same injection operations of the injectors.
Die Leitungselemente weisen wenigstens zwei externe Einzelspeicher – bevorzugt in Form eines Rails – und eine diese mit der Hochdruckfördereinrichtung verbindende Hochdruckspeiseleitung auf. Weiter weisen die Leitungselemente pro Einspritzeinheit eine Hochdruckleitung auf, wobei diese Hochdruckleitungen die diskreten Speicherkammern von den wenigstens drei jedem der externen Einzelspeicher zugeordneten Einspritzeinheiten individuell mit den zugeordneten externen Einzelspeicher wenigstens annähernd ungedrosselt verbinden; das heisst, dass diese Verbindungen frei von Drosselvorrichtungen sind.The line elements have at least two external individual memories, preferably in the form of a rail, and a high-pressure feed line connecting them to the high-pressure conveyor. Furthermore, the line elements per injection unit to a high-pressure line, said high-pressure lines connect the discrete storage chambers of the at least three each of the external individual storage associated injection units individually with the associated external individual storage at least approximately unthrottled; that is, these compounds are free of throttle devices.
Hingegen ist jedem der externen Einzelspeicher eine Drosselvorrichtung zugeordnet, beziehungsweise vorgeschaltet, welche mittels eines eine feste Geometrie aufweisenden Drosseldurchlasses ausschliesslich Drosselwirkung entfaltet. Mit andern Worten muss der Hochdruckbrennstoff in Richtung von der Hochdruckfördereinrichtung in den betreffenden externen Einzelspeicher sowie in entgegengesetzter Richtung durch den Drosseldurchlass fliessen.On the other hand, each of the external individual accumulators is assigned or preceded by a throttling device which exclusively develops throttling action by means of a throttle passage having a fixed geometry. In other words, the high-pressure fuel must flow in the direction of the high-pressure conveyor in the respective external individual memory and in the opposite direction through the throttle passage.
Die Drosselvorrichtungen weisen kein dem Drosseldurchlass vor- oder parallelgeschaltetes Rückschlagventil auf. The throttle devices do not have a check valve upstream or in parallel with the throttle passage.
Der Vorteil des erfindungsgemässen Speichereinspritzsystems gegenüber dem aus der internationalen Patentanmeldung
Bevorzugt sind die Drosseldurchlässe der Drosselvorrichtungen identisch ausgebildet; sie haben somit dieselbe Geometrie. Dies führt zu einen günstigen Herstellung der Drosselvorrichtungen und zu gleichen Drosseleigenschaften der Drosselvorrichtungen.Preferably, the throttle passages of the throttle devices are formed identically; they therefore have the same geometry. This leads to a favorable production of the throttle devices and the same throttle characteristics of the throttle devices.
Bevorzugt drosseln die Drosselvorrichtungen den Fluss des Hochdruckbrennstoffs in Richtung von der Hochdruckfördereinrichtung in den betreffenden externen Einzelspeicher sowie in entgegengesetzter Richtung wenigstens annähernd gleich. Mit andern Worten haben die Drosselvorrichtungen in beiden Strömungsrichtungen wenigstens annähernd gleiche Drosseleigenschaften.Preferably, the throttle devices throttle the flow of high pressure fuel in the direction of the high pressure conveyor into the respective external single memory and in the opposite direction at least approximately equal. In other words, the throttle devices have at least approximately the same throttling properties in both directions of flow.
Jedem externen Einzelspeicher sind mindestens drei Einspritzeinheiten zugeordnet, das heisst, letztere werden über den betreffenden Einzelspeicher gespeist. Es können jedem der externen Einzelspeicher auch vier Einspritzeinheiten zugeordnet sein.Each external individual memory at least three injection units are assigned, that is, the latter are fed via the respective individual memory. It can be assigned to each of the external individual memory and four injection units.
Bevorzugt weisen die hydraulischen Leitungselemente genau zwei externe Einzelspeicher auf. Es können somit die Einspritzeinheiten von Brennkraftmaschinen mit zwei Zylinderbänken à drei bis vier Zylinder beziehungsweise Brennräume oder einer Zylinderbank mit sechs bis acht Zylinder beziehungsweise Brennräume mit Hochdruckbrennstoff versorgt werden.The hydraulic line elements preferably have exactly two external individual memories. Thus, the injection units of internal combustion engines with two cylinder banks of three to four cylinders or combustion chambers or of a cylinder bank with six to eight cylinders or combustion chambers can be supplied with high-pressure fuel.
Bevorzugt weist die Hochdruckspeiseleitung ein Verteilerelement, insbesondere in der Form eines T-Stücks auf, wobei von der Hochdruckfördereinrichtung zum Verteilerelement ein Förderabschnitt der Hochdruckspeiseleitung führt und wobei pro externen Einzelspeicher ein Speiseabschnitt der Hochdruckspeiseleitung vom Verteilerelement zum zugeordneten externen Einzelspeicher führt. Dies ermöglicht eine kurze Gesamtlänge der Leitungselemente.The high-pressure feed line preferably has a distributor element, in particular in the form of a T-piece, wherein a delivery section of the high-pressure feed line leads from the high-pressure conveyor to the distributor element and wherein a feed section of the high-pressure feed line leads from the distributor element to the assigned external individual store per external individual store. This allows a short overall length of the line elements.
Bevorzugt sind die Drosselvorrichtungen in die Speiseabschnitte eingebaut, wobei sich die Drosselvorrichtungen in unmittelbare Nähe der externen Einzelspeicher, vorzugsweise bei deren Eingang, sich in unmittelbarer Nähe des Verteilerelements, vorzugsweise bei dessen Ausgang, oder sich im Abstand zu den Einzelspeichern und dem Verteilerelement befinden können.Preferably, the throttle devices are installed in the feed sections, wherein the throttle devices in the immediate vicinity of the external individual memory, preferably at the input, in the immediate vicinity of the distributor element, preferably at its output, or may be located at a distance from the individual memories and the distributor element.
Dies bietet die Möglichkeit, je nach vorhandenem Platz, die Drosselvorrichtung an geeigneter Stelle anzuordnen.This offers the possibility, depending on the available space to arrange the throttle device at a suitable location.
Bevorzugt sind die Drosselvorrichtungen in das Verteilerelement selber eingebaut oder sie sind am Verteilerelement selber ausgebildet. Dies führt zu einer äusserst platzsparenden Ausführungsform.Preferably, the throttle devices are incorporated in the distributor element itself or they are formed on the distributor element itself. This leads to a very space-saving embodiment.
Es besteht die Möglichkeit, das Verteilerelement nahe bei der Hochdruckfördereinrichtung anzuordnen, sodass der Förderabschnitt verglichen mit den Speiseabschnitten wesentlich kürzer ausgebildet ist. Diese Ausführungsform kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn die dem einen externen Einzelspeicher zugeordneten Einspritzeinheiten einer Zylinderbank der Brennkraftmaschine und die dem andern externen Einzelspeicher zugeordneten Einspritzeinheiten einer andern Zylinderbank der Brennkraftmaschine zugeordnet sind.It is possible to arrange the distributor element close to the high-pressure conveyor so that the conveyor section is considerably shorter compared to the feed sections. This embodiment can be particularly advantageous if the one of an external individual memory associated injection units of a cylinder bank of the internal combustion engine and the other external individual memory associated with injection units of another cylinder bank of the internal combustion engine are assigned.
Es ist jedoch auch möglich, das Verteilerelement nahe der externen Einzelspeicher anzuordnen, sodass der Förderabschnitt, verglichen mit den Speiseabschnitten länger ausfällt. Dies kann von Vorteil sein, wenn die den externen Einzelspeicher zugeordneten Einspritzeinheiten derselben Zylinderbank zugeordnet sind.However, it is also possible to arrange the distributor element close to the external individual store, so that the conveyor section is longer in comparison with the feeder sections. This can be advantageous if the injection units assigned to the external individual memory are assigned to the same cylinder bank.
Es ist jedoch auch möglich, das Verteilerelement direkt an einem Hochdruckausgang der Hochdruckfördereinrichtung anzuordnen derart, dass vom Verteilerelement zu jedem externen Einzelspeicher ein Speiseabschnitt der Hochdruckspeiseleitung führt.However, it is also possible to arrange the distributor element directly at a high-pressure outlet of the high-pressure conveyor such that a feed section of the high-pressure feed line leads from the distributor element to each external individual store.
Bei dieser Ausführungsform sind bevorzugt die Drosselvorrichtungen in das Verteilerelement eingebaut oder an diesem ausgebildet, was zu einer besonders platzsparenden Ausführungsform beiträgt.In this embodiment, the throttle devices are preferably installed in the distributor element or formed on this, which contributes to a particularly space-saving embodiment.
Es ist jedoch auch möglich, bei dieser Ausführungsform die Drosselvorrichtungen in unmittelbarer Nähe zum Verteilerelement, vorzugsweise an dessen Ausgang oder in unmittelbarer Nähe der externen Einzelspeicher, vorzugsweise bei deren Eingang anzuordnen. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Drosselvorrichtungen in einem Abstand zur Hochdruckfördereinrichtung und den externen Einzelspeichern zu platzieren.However, it is also possible, in this embodiment, the throttle devices in the immediate vicinity of the distributor element, preferably at the output or in the immediate vicinity of the external individual memory, preferably to arrange at the input. Of course, it is also possible, the throttle devices at a distance to place the high-pressure conveyor and the external individual memories.
Je nach gegebener geometrischer Anordnung der Brennräume der Brennkraftmaschine erlauben die angegebenen Möglichkeiten eine optimale Ausführungsform der Leitungselemente zu wählen.Depending on the given geometric arrangement of the combustion chambers of the internal combustion engine, the options given allow an optimal embodiment of the line elements to be selected.
An dieser Stelle sei erwähnt, dass es durchaus möglich ist, den externen Einzelspeichern eine unterschiedliche Anzahl Einspritzeinheiten zuzuordenen, beispielsweise dem einen externen Einzelspeicher drei Einspritzeinheiten und dem andern vier.It should be mentioned at this point that it is quite possible to allocate a different number of injection units to the external individual memories, for example one injection unit for the three external injection units and the other four.
Weiter ist es möglich, einen zweiten Satz von Einspritzeinheiten – d. h. weitere Einspritzeinheiten – und hydraulischen Leitungselementen – d. h. weitere hydraulische Leitungselemente – vorzusehen, die gemäss den oben genannten Möglichkeiten ausgebildet sind und von derselben Hochdruckfördereinrichtung gespiesen werden. Dadurch ist das Speichereinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit einer grösseren Anzahl – das heisst, zwölf bis sechzehn – Zylinder beziehungsweise Brennräume geeignet.Further, it is possible to have a second set of injection units - d. H. other injection units - and hydraulic pipe elements - d. H. provide further hydraulic line elements - which are formed according to the above possibilities and fed by the same high-pressure conveyor. As a result, the accumulator injection system for internal combustion engines with a larger number - that is, twelve to sixteen - cylinder or combustion chambers suitable.
Es ist sogar denkbar, mit einer der soeben beschriebenen Ausführungsform ähnlichen Ausführungsform eine Verbrennungskraftmaschine mit zwanzig Zylindern – beispielsweise einen V20 Motor mit zwei Bänken à zehn Zylinder beziehungsweise Brennräume – mit Hochdruckbrennstoff zu versorgen. In diesem Fall hätten die beiden Sätze von hydraulischen Leitungselementen entweder je drei externe Einzelspeicher, wobei zwei dieser externen Einzelspeicher je drei Einspritzeinheiten und einer dieser externen Einzelspeicher vier Einspritzeinheiten mit Hochdruckbrennstoff versorgt, oder je zwei externe Einzelspeicher, wobei jeder dieser externen Einzelspeicher je fünf Einspritzeinheiten mit Hochdruckbrennstoff versorgt.It is even conceivable, with an embodiment similar to the embodiment just described, to supply an internal combustion engine with twenty cylinders-for example a V20 engine with two banks of ten cylinders or combustion chambers-with high-pressure fuel. In this case, the two sets of hydraulic line elements would either have three external individual memories, with two of these external individual memories each supplying three injection units and one of these external individual storage supplies four injection units with high-pressure fuel, or two external individual storage units, each of these external individual storage units each having five injection units Supplied high-pressure fuel.
Bevorzugt weist das Verteilerelement einen Verteilerblock auf, an welchen ein Eingang – zum Verbinden des Verteilerblocks mit der Hochdruckfördereinrichtung – und Ausgänge – zum Verbinden des Verteilerblocks mit den externen Einzelspeichern – ausgebildet sind. Vom Boden des Eingangs verläuft im Verteilerblock einen Sacklochbohrung, deren Lochboden vorzugsweise gerundet, beispielsweise halbkugelförmig, ausgebildet ist. Vom Boden jedes Ausgangs geht eine Querbohrung aus, welche in die Sacklochbohrung, vorzugsweise in einem Abstand zum Lochboden, mündet. Jede der Querbohrungen bildet einen Drosselduchlass. Jeder Drosseldurchlass hat einen engsten Strömungsquerschnitt, welcher bevorzugt unmittelbar bei der Sacklochbohrung liegt.Preferably, the distributor element has a distributor block, to which an input - for connecting the distributor block to the high-pressure conveyor device - and outputs - for connecting the distributor block to the external individual memories - are formed. From the bottom of the entrance runs in the manifold block blind hole, the hole bottom is preferably rounded, for example, hemispherical shaped. From the bottom of each output goes from a transverse bore, which opens into the blind hole, preferably at a distance to the hole bottom. Each of the cross holes forms a throttle throat. Each throttle passage has a narrowest flow cross-section, which preferably lies directly at the blind hole.
Es sei erwähnt, dass der engste Querschnitt auch über einen Teil der Länge der Querbohrung oder über deren gesamte Länge gegeben sein kann.It should be noted that the narrowest cross-section can also be over part of the length of the transverse bore or over its entire length.
Es ist auch möglich, die Drosseldurchlässe konisch auszubilden und dadurch in beiden Strömungsrichtungen in einem gewissen Grad unterschiedliche Drosseleigenschaften zu erhalten.It is also possible to conically form the throttle passages and thereby obtain different throttle properties in a certain degree in both directions of flow.
Der Strömungsquerschnitt der Sacklochbohrung ist grösser als die Summe der engsten Strömungsquerschnitte der Drosseldurchlässe.The flow cross section of the blind hole is greater than the sum of the narrowest flow cross sections of the throttle passages.
Bevorzugt verlaufen die Querbohrungen rechtwinklig zur Sacklochbohrung.Preferably, the transverse bores are perpendicular to the blind hole.
Der Eingang und die Ausgänge sind bevorzug zur Hochdruckschraubverbindung ausgebildet. Dazu weisen sie bevorzugt am Verteilerblock ausgebildete Anschlusssacklochbohrungen mit einem Innengewinde auf, wobei im Boden der Anschlusssacklochbohrungen konische Hochdruckdichtflächen ausgebildet sind, von welchen aus die Sacklochbohrung beziehungsweise die Querbohrungen verlaufen.The input and the outputs are preferably designed for Hochdruckschraubverbindung. For this purpose, they preferably have connection hole bores with an internal thread formed on the distributor block, wherein conical high-pressure sealing surfaces are formed in the bottom of the connection blind bores, from which the blind bore or the transverse bores run.
Die Drosselvorrichtungen müssen einen Querschnitt haben, welcher gestattet, dass sich der Druck im externen Einzelspeicher von einer „ersten” Einspritzung zu einer „zweiten” Einspritzung mit kurzem zeitlichem Abstand gerade ganz erholen kann. Bei Einspritzungen mit grösserem zeitlichem Abstand erholt sich der Druck im betreffenden externen Einzelspeicher dann rascher als nötig und verharrt, gegebenenfalls mit kleinen Rest-Druckschwingungen, auf dem Maximum.The throttle devices must have a cross-section which allows the pressure in the external single memory to recover from a "first" injection to a "second" injection at short intervals. In injections with a greater time interval, the pressure in the relevant external individual memory then recovers faster than necessary and remains at its maximum, possibly with small residual pressure oscillations.
Die Erfindung wird anhand in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen rein schematisch:The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the drawing. It shows purely schematically:
In der Figurenbeschreibung werden für die gleichen oder gleichwirkenden Teile immer dieselben Bezugszeichen verwendet.In the description of the figures, the same reference numerals are always used for the same or equivalent parts.
Von der diskreten Speicherkammer
In der Längsausnehmung
Der mit dem Einspritzventilglied
Andererseits stützt sich die Druckfeder
Für eine Einspritzung von Hochdruckbrennstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine wird die Aktuatoranordnung
Die Dimensionierung der diskreten Speicherkammer
Für das erfindungsgemässe Speichereinspritzsystem können auch Einspritzeinheiten anderer Bauart, insbesondere Einspritzventile anderer Bauart eingesetzt werden.Injection units of a different design, in particular injection valves of a different design, can also be used for the accumulator injection system according to the invention.
An einem Hochdruckausgang
Andernends ist der Förderabschnitt
Im Verteilerelement
Jedem der Einzelspeicher
Jeder der beiden Einzelspeicher
Wie dies mit gestrichelten Linien angedeutet ist, kann einer der Einzelspeicher
Die die externen Einzelspeicher
Diese Leitungselemente
Die in der
Als Hinweis für die Dimensionierung der Drosselvorrichtungen
Dass die hydraulischen Leitungselemente
Bei der in
Gleich wie in der in
Die in der
Es ist auch möglich, auf den Förderabschnitt
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass dies auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen mit einem Verteilerelemente
Das Verteilerelement
Es sei auch die Möglichkeit erwähnt, bei dieser Anordnung die Förderabschnitte
Selbstverständlich ist es auch möglich, analog der Ausführungsform gemäss
Wie in
Beim erfindungsgemässen Speicheinspritzsystem werden auf einfachste Weise die Druckschwingungen, welche von den Einspritzungen in die Einzelspeicher
Dies zeigen die in den Diagrammen der
Aus den Diagrammen in den
Das ein T-Stück bildende Verteilerelement
Der Eingang
Von der Dichtfläche
Von der Dichtfläche
Diese Querbohrungen
Ausgehend von den Dichtflächen
Durch den symmetrischen Aufbau sind die Drosseleigenschaften der beiden Drosselvorrichtungen
Als Beispiel sei erwähnt, dass für einen bereits weiter oben im Zusammenhang mit
Falls die Leitungselemente
Der Querschnitt der Sacklochbohrung
Weiter sind am Verteilerblock
In den
Wie mit der gestrichelten Linie
Bei allen Ausführungsformen weisen die Drosseldurchlässe
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass für alle gezeigten Ausführungsformen ähnliche Drosselverhältnisse, wie im Zusammenhang mit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: GANSER-HYDROMAG AG, CH Free format text: FORMER OWNER: GANSER CRS AG, WINTERTHUR, CH |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: KILIAN KILIAN & PARTNER MBB PATENTANWAELTE, DE |
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