DE10329704A1 - Kraftstoffeinspritzsystem und Verfahren zur Auslegung eines Kraftstoffeinspritzsystems - Google Patents

Kraftstoffeinspritzsystem und Verfahren zur Auslegung eines Kraftstoffeinspritzsystems Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem Hochdruckbereich, der einen Kraftstoffhochdruckspeicher (12) umfasst, der über eine Hochdruckleitung (14) mit mindestens einem Kraftstoffeinspritzventil (15) verbunden ist, aus dem mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff eingespritzt wird. DOLLAR A Um die Anwendung von geringeren Einspritzdrücken als herkömmliche Systeme zu ermöglichen, ist die Hochdruckleitung (14) zwischen dem Kraftstoffhochdruckspeicher (12) und dem Kraftstoffeinspritzventil (15) länger als einbaubedingt minimal erforderlich. Außerdem ist die über die minimal erforderliche Länge hinausgehende Länge der Hochdruckleitung (14) so bemessen, dass eine durch den Einspritzvorgang in dem Kraftstoffeinspritzventil (15) erzeugte Unterdruckwelle, die von dem Kraftstoffeinspritzventil ausgeht und von dem Kraftstoffhochdruckspeicher (12) reflektiert wird, als Überdruckwelle während der letzten 66%, insbesondere 50%, der Einspritzdauer wieder in dem Kraftstoffeinspritzventil (15) ankommt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem Hochdruckbereich, der einen Kraftstoffhochdruckspeicher umfasst, der über eine Hochdruckleitung mit mindestens einem Kraftstoffeinspritzventil verbunden ist, aus dem mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff eingespritzt wird. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Auslegung eines vorab beschriebenen Kraftstoffeinspritzsystems.
  • Bei herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsystemen werden zur Verringerung der Partikelemissionen einer mit Kraftstoff zu versorgenden Brennkraftmaschine die Einspritzdrücke angehoben, um die Einspritzmenge innerhalb kürzester Zeit in den Brennraum einzuspritzen. Die hohen Einspritzdrücke können bei der Auslegung des Kraftspritzeinspritzsystems zu Problemen führen. Außerdem können sich die hohen Einspritzdrücke negativ auf das Verbrennungsgeräusch, die Stickoxydemissionen und den Kraftstoffverbrauch auswirken.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Kraftstoffeinspritzsystem und ein Verfahren zur Auslegung eines Kraftstoffeinspritzsystems der eingangs geschilderten Art anzugeben, welche die Anwendung von geringern Einspritzdrücken als herkömmliche Systeme und Verfahren ermöglichen.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die Aufgabe ist bei einem Kraftstoffeinspritzsystem mit einem Hochdruckbereich, der einen Kraftstoffhochdruckspeicher umfasst, der über eine Hochdruckleitung mit mindestens einem Kraftstoffeinspritzventil verbunden ist, aus dem mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff eingespritzt wird, dadurch gelöst, dass die Hochdruckleitung zwischen dem Kraftstoffhochdruckspeicher und dem Kraftstoffeinspritzventil länger als einbaubedingt minimal erforderlich ist, und dadurch, dass die über die minimal erforderliche Länge hinausgehende Länge der Hochdruckleitung so bemessen ist, dass eine durch den Einspritzvorgang in dem Kraftstoffeinspritzventil erzeugte Unterdruckwelle, die von dem Kraftstoffeinspritzventil ausgeht und von dem Kraftstoffhochdruckspeicher reflektiert wird, als Überdruckwelle während der letzten 66 %, insbesondere 50 %, der Einspritzdauer wieder in dem Kraftstoffeinspritzventil ankommt. Aus Kostengründen und wegen des begrenzten Bauraums in modernen Brennkraftmaschinen werden herkömmliche Kraftstoffhochdruckleitungen nur so lange wie nötig ausgelegt, um den Abstand zwischen dem Kraftstoffhochdruckspeicher und den Kraftstoffeinspritzventilen zu überbrücken. Bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen wurde festgestellt, dass bei der Einspritzung in dem Kraftstoffeinspritzventil durch die abgegebene Kraftstoffmenge Druckschwingungen ausgelöst werden, die von der in dem Kraftstoffhochdruckspeicher enthaltenen Kraftstoffmenge reflektiert werden. Die Zeit, die eine durch die Einspritzung im Kraftstoffeinspritzventil ausgelöste Unterdruckwelle benötigt, um als am Kraftstoffhochdruckspeicher reflektierte Überdruckwelle zu dem Kraftstoffeinspritzventil zurückzukehren, ist von dem Druck im Kraftstoffhochdruckspeicher, der Kraftstofftemperatur und der zurückzulegenden Leitungslänge abhängig. Durch die Wahl der optimalen Leitungslänge wird erreicht, dass die zurückkehrende Überdruckwelle zum Schwerpunkt der Einspritzung, also in der Haupteinspritzphase, in dem Kraftstoffeinspritzventil eintrifft. Dadurch wird die Gemischaufbereitung beziehungsweise der Einspritzverlauf anhand der Parameter Druck im Kraftstoffhochdruckspeicher und der zu überwindenden Leitungslänge optimiert.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffeinspritzsystems, wobei die Einspritzung in Abhängigkeit von dem Schaltzustand eines Steuerventils erfolgt, das vor dem Beginn des Einspritzvorgangs öffnet und vor dem Ende des Einspritzvorgangs schließt, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil so angesteuert wird, dass es während der letzten 66 %, insbesondere 50 %, der Einspritzdauer schließt. Dadurch wird erreicht, dass der durch das Schließen des Steuerventils in dem Kraftstoffeinspritzventil ausgelöste Druckstoß zum Schwerpunkt der Einspritzung, also während der Haupteinspritzphase, erfolgt.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffeinspritzsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil dann schließt, wenn die durch den Einspritzvorgang in dem Kraftstoffeinspritzventil erzeugte Unterdruckwelle, die von dem Kraftstoffeinspritzventil ausgeht und von dem Kraftstoffhochdruckspeicher reflektiert wird, als Überdruckwelle wieder in dem Kraftstoffeinspritzventil ankommt. Die Leitungslänge wird also so auf den gewünschten Betriebspunkt abgestimmt, dass die zurückkehrende Überdruckwelle zum Zeitpunkt des Schließens des Steuerventils in dem Kraftstoffeinspritzventil ankommt. Dadurch überlagern sich die reflektierte Überdruckwelle und der Druckstoß, der durch das Steuerventil induziert wird.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffeinspritzsystems, wobei das Steuerventil über eine Ablaufdrossel mit einem Ventilsteuerraum in Verbindung steht, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Ablaufdrossel größer als ein konstruktionsbedingt vorgegebener Querschnitt ist. Dadurch wird der beim Schließen des Steuerventils ausgelöste Druckstoß vergrößert. Durch die Kombination der richtigen Leitungslänge mit dem optimalen Ablaufdrosselquerschnitt kann die Gemischaufbereitung, speziell im diffusen Anteil der Verbrennung, verbessert und damit die Partikelwerte reduziert werden.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffeinspritzsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Hochdruckleitung zwischen dem Kraftstoffhochdruckspeicher und dem Kraftstoffeinspritzventil kleiner als ein konstruktionsbedingt vorgegebener Querschnitt ist. Dadurch wird die Amplitude der Druckschwingungen verstärkt.
  • Die oben angegebene Aufgabe ist bei einem Verfahren zur Auslegung eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einem Hochdruckbereich, der einen Kraftstoffhochdruckspeicher umfasst, der über eine Hochdruckleitung mit mindestens einem Kraftstoffeinspritzventil verbunden ist, aus dem mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff eingespritzt wird, durch die folgenden Schritte gelöst:
    • a) der Druck in der Hochdruckleitung und/oder dem Kraftstoffeinspritzventil und/oder dem Kraftstoffhochdruckspeicher wird gemessen;
    • b) die Länge der Hochdruckleitung wird vergrößert, bis eine durch den Einspritzvorgang in dem Kraftstoffeinspritzventil erzeugte Unterdruckwelle, die von dem Kraftstoffeinspritzventil ausgeht und von dem Kraftstoffhochdruckspeicher reflektiert wird, als Überdruckwelle während der letzten 66 %, insbesondere 50 %, der Einspritzdauer wieder in dem Kraftstoffeinspritzventil ankommt.
  • Aus Kostengründen und wegen des begrenzten Bauraums in modernen Brennkraftmaschinen werden herkömmliche Kraftstoffhochdruck leitungen nur so lange wie nötig ausgelegt, um den Abstand zwischen dem Kraftstoffhochdruckspeicher und den Kraftstoffeinspritzventilen zu überbrücken. Bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen wurde festgestellt, dass bei der Einspritzung in dem Kraftstoffeinspritzventil durch die abgegebene Kraftstoffmenge Druckschwingungen ausgelöst werden, die von der in dem Kraftstoffhochdruckspeicher enthaltenen Kraftstoffmenge reflektiert werden. Die Zeit, die eine durch die Einspritzung im Kraftstoffeinspritzventil ausgelöste Unterdruckwelle benötigt, um als am Kraftstoffhochdruckspeicher reflektierte Überdruckwelle zu dem Kraftstoffeinspritzventil zurückzukehren, ist von dem Druck im Kraftstoffhochdruckspeicher, der Kraftstofftemperatur und der zurückzulegenden Leitungslänge abhängig. Durch die Wahl der optimalen Leitungslänge wird erreicht, dass die zurückkehrende Überdruckwelle zum Schwerpunkt der Einspritzung, also in der Haupteinspritzphase, in dem Kraftstoffeinspritzventil eintrifft. Dadurch wird die Gemischaufbereitung beziehungsweise der Einspritzverlauf anhand der Parameter Druck im Kraftstoffhochdruckspeicher und der zu überwindenden Leitungslänge optimiert.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens, wobei die Einspritzung in Abhängigkeit von dem Schaltzustand eines Steuerventils erfolgt, das vor dem Beginn des Einspritzvorgangs öffnet und vor dem Ende des Einspritzvorgangs schließt, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil so angesteuert wird, dass es während der letzten 66 %, insbesondere 50 %, der Einspritzdauer schließt. Dadurch wird erreicht, dass der durch das Schließen des Steuerventils in dem Kraftstoffeinspritzventil ausgelöste Druckstoß zum Schwerpunkt der Einspritzung, also während der Haupteinspritzphase, erfolgt.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil dann schließt, wenn die durch den Einspritzvorgang in dem Kraftstoffeinspritzventil er zeugte Unterdruckwelle, die von dem Kraftstoffeinspritzventil ausgeht und von dem Kraftstoffhochdruckspeicher reflektiert wird, als Überdruckwelle wieder in dem Kraftstoffeinspritzventil ankommt. Die Leitungslänge wird also so auf den gewünschten Betriebspunkt abgestimmt, dass die zurückkehrende Überdruckwelle zum Zeitpunkt des Schließens des Steuerventils in dem Kraftstoffeinspritzventil ankommt. Dadurch überlagern sich die reflektierte Überdruckwelle und der Druckstoß, der durch das Steuerventil induziert wird.
  • Bei einem Kraftstoffeinspritzsystem mit einem Hochdruckbereich, der einen Kraftstoffhochdruckspeicher umfasst, der über eine Hochdruckleitung mit mindestens einem Kraftstoffeinspritzventil verbunden ist, aus dem mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff eingespritzt wird, ist die oben angegebene Aufgabe dadurch gelöst, dass das Kraftstoffeinspritzsystem gemäß dem vorab beschriebenen Verfahren ausgelegt ist. Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzsystem führt zu einer Reduzierung der Emissionen und zu einem verbesserten Fahrverhalten. Darüber hinaus wird in der Teillast ein geringerer Kraftstoffverbrauch und in der Volllast eine höhere Leistung gewährleistet.
  • Zeichnung
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems;
  • 2 ein Kraftstoffeinspritzventil im Längsschnitt mit einer Düsennadel, die auch als Ventilnadel bezeichnet wird, und einem Steuerventil;
  • 3 die Auftragung des Steuerventilhubs über der Zeit;
  • 4 die Auftragung des Nadelhubs über der Zeit und
  • 5 die Auftragung des Einspritzdrucks über der Zeit
  • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • In 1 ist ein Common Rail Kraftstoffeinspritzsystem schematisch dargestellt. Aus einem Niederdruckbehälter 1, der auch als Kraftstofftank bezeichnet werden kann, wird mit Hilfe einer Kraftstoffförderpumpe 2 über eine Verbindungsleitung 3 Kraftstoff zu einer Hochdruckpumpe 4 gefördert. In der Verbindungsleitung 3 ist ein Überströmventil 6 angeordnet. Der Niederdruckbehälter 1, die Kraftstoffförderpumpe 2 und die Verbindungsleitung 3 sind mit Niederdruck beaufschlagt und werden deshalb dem Niederdruckbereich zugeordnet.
  • An der Hochdruckpumpe 4 ist ein Druckregelventil 8 angebracht, das über eine Leitung 9 an den Niederdruckbehälter 1 anschlossen ist. Außerdem geht von der Hochdruckpumpe 4 eine Hochdruckleitung 10 aus, die den mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff zu einem Hochdruckspeicher 12 liefert, der auch als Common Rail bezeichnet wird. Von dem Hochdruckspeicher 12 gehen unter Zwischenschaltung von Durchflussbegrenzern 13 Hochdruckleitungen 14 aus, die den mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher 12 zu Einspritzventilen 15 liefern, die auch als Injektoren bezeichnet werden und von denen in 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur eins dargestellt ist. Die Hochdruckleitung 10, der Hochdruckspeicher 12, die Hochdruckleitung 14 und das Einspritz ventil 15 enthalten mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff und werden demzufolge dem Hochdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems zugeordnet.
  • Von dem Kraftstoffeinspritzventil 15 führt eine Rücklaufleitung, die zwei Abschnitte 16 und 17 aufweist, zu dem Niederdruckbehälter 1. Zwischen die beiden Abschnitte 16 und 17 der Rücklaufleitung ist ein Druckhalteventil 18 geschaltet. Das Druckhalteventil 18 dient dazu, in dem Abschnitt 16 der Rücklaufleitung einen Mindestdruck von etwa 10 bar aufrechtzuerhalten, der unabhängig vom Betriebszustand des Kraftstoffeinspritzsystems ein Befüllen eines Kopplungsraums zwischen einem Piezoaktor und einem Steuerventilglied in dem Kraftstoffeinspritzventil 15 ermöglicht. Der Aufbau und die Funktion des Druckhalteventils 18 werden im Folgenden erläutert. Der Betrieb des Kraftstoffeinspritzsystems wird durch ein elektronisches Steuergerät 19 gesteuert.
  • In 2 ist ein Kraftstoffeinspritzventil im Längsschnitt dargestellt, das auch als Injektor bezeichnet wird. Das Einspritzventil weist ein Ventilgehäuse 21 auf, in dem in einer Längsbohrung 22 eine Ventilnadel 23 geführt ist, die auch als Düsennadel bezeichnet wird. Die Düsennadel 23 kann in hier nicht weiter gezeigter, bekannter Weise durch eine Schließfeder in Schließrichtung vorbelastet sein. An ihrem Ende ist die Ventilnadel mit einer kegelförmigen Dichtfläche 24 versehen, die an der in den Brennraum ragenden Spitze 25 des Ventilgehäuses mit einem Sitz 26 zusammenwirkt, von dem aus Einspritzöffnungen abführen, die den die Ventilnadel 23 umgebenden unter Einspritzdruck stehenden mit Kraftstoff gefüllten Ringraum 27 mit dem Brennraum einer (nicht dargestellten) Brennkraftmaschine verbinden, um so eine Einspritzung zu vollziehen, wenn die Ventilnadel von ihrem Sitz abhebt. Der Ringraum ist mit einem weiteren Druckraum 28 verbunden, der ständig in Verbindung mit einer Druckleitung 30 steht, über die dem Kraftstoffeinspritzventil von einem Kraftstoffhochdruckspeicher 29 Kraftstoff unter Einspritzdruck zugeführt wird.
  • Dieser hohe Kraftstoffdruck wirkt auch in dem Druckraum 28, und dort auf eine Druckschulter 31, über die in bekannter Weise die Düsennadel bei geeigneten Bedingungen von ihrem Ventilsitz abgehoben werden kann.
  • Am anderen Ende der Ventilnadel ist diese in einer Zylinderbohrung 32 geführt und schließt dort mit ihrer Stirnseite 34 einen Steuerdruckraum ein, der auch als Steuerraum bezeichnet wird und über eine Drosselverbindung 36 ständig mit einem Ringraum 37 verbunden ist, der, wie auch der Druckraum 28, immer mit dem Kraftstoffhochdruckspeicher in Verbindung steht. Axial führt von dem Steuerdruckraum 35 eine eine Drossel 39 aufweisende Bohrung ab zu einem Ventilsitz 40 eines Steuerventils 41. Mit dem Ventilsitz wirkt ein Ventilglied 42 des Steuerventils zusammen, das in abgehobenem Zustand eine Verbindung zwischen dem Steuerdruckraum 35 und einem Niederdruckraum 38 herstellt, der ständig mit einem Entlastungsraum verbunden ist.
  • In dem Niederdruckraum 38 ist eine das Ventilglied 42 in Schließrichtung belastende Druckfeder 44 angeordnet, die das Ventilglied 42 auf den Ventilsitz 40 hin beaufschlagt, so dass in Normalstellung des Steuerventils diese Verbindung des Steuerdruckraums 35 verschlossen ist. Da die stirnseitige Fläche der Ventilnadel 23 im Bereich des Steuerdruckraums größer ist als die Fläche der Druckschulter 31, hält derselbe Kraftstoffdruck im Steuerdruckraum, der auch in dem Druckraum 28 vorherrscht nun die Ventilnadel 23 in geschlossener Stellung. Ist das Ventilglied 42 jedoch abgehoben, so wird der Druck im über die Drosselverbindung 36 abgekoppelten Steuerdruckraum 35 entlastet. Bei der nun fehlenden oder reduzierten Schließkraft öffnet die Ventilnadel 23 gegebenenfalls entgegen der Kraft einer Schließfeder schnell und kann andererseits, sobald das Ventilglied 42 wieder in Schließstellung kommt, in Schließstellung gebracht werden, da von diesem Zeitpunkt an über die Drosselverbindung 36 der ursprüngliche hohe Kraftstoffdruck im Steuerdruckraum 35 dann wieder schnell aufbaut.
  • Das Steuerventil 41 weist einen zu seiner Betätigung bestimmten Kolben 45 auf, der auf das Ventilglied 42 wirkt und durch einen nicht näher dargestellten Piezoaktor 52 betätigbar ist. Der Kolben 45 ist in einer in einem Gehäuseteil 46 des Kraftstoffeinspritzventils angeordneten Führungsbohrung 48 dicht geführt und begrenzt.
  • In 3 ist der Hub des Steuerventils 41 (siehe 2) über der Zeit dargestellt. Zu einem Zeitpunkt 55 hebt das Steuerventil 41 von seinem Ventilsitz 40 ab und gibt die Verbindung zwischen dem Steuerdruckraum 35, der auch als Steuerraum bezeichnet wird, und dem Niederdruckraum 38 frei. Zu einem Zeitpunkt 56 schließt das Steuerventil, das heißt es kommt wieder an seinem Ventilsitz 40 zur Anlage.
  • In 4 ist der Hub der Düsennadel 23, der auch als Düsennadelhub oder kurz Nadelhub bezeichnet wird, über der Zeit aufgetragen. Wie man in 4 sieht, hebt die Düsennadel 23 (siehe 2) zu einem Zeitpunkt 60 von ihrem Ventilsitz 26 ab, also etwas später als das Steuerventil 41 von seinem zugehörigen Ventilsitz. Die Düsennadel schließt zu einem Zeitpunkt 61, ebenfalls etwas später als das Steuerventil 41. Die Verzögerung zwischen Nadelhub und Steuerventilhub ergibt sich daraus, dass der Druck in dem Steuerraum 35 (siehe 2) erst ab- beziehungsweise aufgebaut werden muss, bevor die Düsennadel öffnet beziehungsweise schließt. Durch eine Schraffur 63 in 4 ist der Bereich markiert, in dem die Haupteinspritzung stattfindet, also der Schwerpunkt der Einspritzung liegt. In diesem schraffierten Bereich wird die wesentliche Kraftstoffmenge aus dem Kraftstoffeinspritzventil in den Brennraum eingespritzt.
  • In 5 ist der Verlauf des Drucks in dem Kraftstoffeinspritzventil während der Einspritzvorgangs über der Zeit aufgetragen. Mit 70 ist der Druckverlauf in einem herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsystem bezeichnet, das nach herkömmlichen Auslegungskriterien mit der minimal erforderlichen Leitungslänge ausgestattet ist. Das Druckmaximum ist im Bereich der ersten Hälfte der Einspritzdauer angeordnet. Mit 71 ist der Druckverlauf in einem Kraftstoffeinspritzsystem bezeichnet, das nach den erfindungsgemäßen Auslegungskriterien ausgelegt ist. Der Druckverlauf 70 in dem herkömmlichen Kraftstoffeinspritzsystem weist nach dem Druckmaximum einen Druckstoß 72 auf, der durch das Schließen des Steuerventils zum Zeitpunkt 56 (siehe 3) verursacht wird.
  • Durch einen Pfeil 74 ist in 5 angedeutet, dass das Druckmaximum durch eine Verlängerung der Kraftstoffhochdruckleitung auf den Zeitpunkt 56 verschoben wurde, der innerhalb des schraffierten Bereichs 63 liegt. Der Druckstoß, der durch das Schließen des Steuerventils verursacht wird, führt zu einer weiteren Druckerhöhung bei 73. Durch einen Pfeil 75 ist angedeutet, dass die Amplitude durch eine Verringerung des Leitungsquerschnitts verstärkt werden kann. Durch einen Pfeil 76 ist angedeutet, dass das Druckmaximum in dem optimierten Druckverlauf 71 durch einen vergrößerten Ablaufdrosselquerschnitt noch verstärkt wird.
  • Die vorliegende Erfindung basiert auf der Beobachtung, dass bei einer Einspritzung mit einem Common Rail Injektor durch die Düse und das Schaltventil Druckschwingungen ausgelöst und an dem Kraftstoffhochdruckspeicher, der auch als Rail bezeichnet wird, reflektiert werden. Die Zeit, bis die ausgelöste Unterdruckwelle als Überdruckwelle zurückkehrt, ist vom Raildruck, der Kraftstofftemperatur und der Leitungslänge abhängig. Anhand der Parameter Raildruck und Leitungslänge kann die Gemischaufbereitung selektiv optimiert werden. In einem ersten Schritt wird die Leitungslänge auf den gewünschten Betriebspunkt so abgestimmt, dass die zurücklaufende Überdruckwelle zum Zeitpunkt des Schließens des Steuerventils ankommt. Dadurch überlagert sich die reflektierte Überdruckwelle mit dem Druck stoß, der durch das Schaltventil, das auch als Steuerventil bezeichnet wird, induziert wird. In einem zweiten Schritt kann nun der Anteil, der durch das Schaltventil verursacht wird, vergrößert werden. Dies erreicht man, indem man den Durchfluss der Ablaufdrossel vergrößert. Durch die Kombination der richtigen Leitungslänge mit einer anderen Ablauf/Zulauf – Drosselkombination kann die Gemischaufbereitung, speziell im diffusen Anteil der Verbrennung, verbessert und damit die Partikelwerte reduziert werden.

Claims (9)

  1. Kraftstoffeinspritzsystem mit einem Hochdruckbereich, der einen Kraftstoffhochdruckspeicher (12) umfasst, der über eine Hochdruckleitung (14) mit mindestens einem Kraftstoffeinspritzventil (15) verbunden ist, aus dem mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckleitung (14) zwischen dem Kraftstoffhochdruckspeicher (12) und dem Kraftstoffeinspritzventil (15) länger als einbaubedingt minimal erforderlich ist, und dadurch, dass die über die minimal erforderliche Länge hinausgehende Länge der Hochdruckleitung (14) so bemessen ist, dass eine durch den Einspritzvorgang in dem Kraftstoffeinspritzventil (15) erzeugte Unterdruckwelle, die von dem Kraftstoffeinspritzventil ausgeht und von dem Kraftstoffhochdruckspeicher (12) reflektiert wird, als Überdruckwelle während der letzten 66 %, insbesondere 50 %, der Einspritzdauer wieder in dem Kraftstoffeinspritzventil (15) ankommt.
  2. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, wobei die Einspritzung in Abhängigkeit von dem Schaltzustand eines Steuerventils (41) erfolgt, das vor dem Beginn des Einspritzvorgangs öffnet und vor dem Ende des Einspritzvorgangs schließt, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (41) so angesteuert wird, dass es während der letzten 66 %, insbesondere 50 %, der Einspritzdauer schließt.
  3. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (41) dann schließt, wenn die durch den Einspritzvorgang in dem Kraftstoffeinspritzventil (15) erzeugte Unterdruckwelle, die von dem Kraftstoffeinspritzventil (15) ausgeht und von dem Kraftstoffhochdruckspeicher 12) reflektiert wird, als Überdruckwelle wieder in dem Kraftstoffeinspritzventil (15) ankommt.
  4. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Steuerventil (41) über eine Ablaufdrossel (39) mit einem Ventilsteuerraum (35) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Ablaufdrossel (39) größer als ein konstruktionsbedingt vorgegebener Querschnitt ist.
  5. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Hochdruckleitung (14) zwischen dem Kraftstoffhochdruckspeicher (12) und dem Kraftstoffeinspritzventil (15) kleiner als ein konstruktionsbedingt vorgegebener Querschnitt ist.
  6. Verfahren zur Auslegung eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einem Hochdruckbereich, der einen Kraftstoffhochdruckspeicher (12) umfasst, der über eine Hochdruckleitung (14) mit mindestens einem Kraftstoffeinspritzventil (15) verbunden ist, aus dem mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff eingespritzt wird, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte a) Der Druck in der Hochdruckleitung (14) und/oder dem Kraftstoffeinspritzventil (15) und/oder dem Kraftstoffhochdruckspeicher (12) wird gemessen; b) die Länge der Hochdruckleitung (14) wird vergrößert, bis eine durch den Einspritzvorgang in dem Kraftstoffeinspritzventil (15) erzeugte Unterdruckwelle, die von dem Kraftstoffeinspritzventil (15) ausgeht und von dem Kraftstoffhochdruckspeicher (12) reflektiert wird, als Überdruckwelle während der letzten 66 %, insbesonde re 50 %, der Einspritzdauer wieder in dem Kraftstoffeinspritzventil (15) ankommt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Einspritzung in Abhängigkeit von dem Schaltzustand eines Steuerventils (41) erfolgt, das vor dem Beginn des Einspritzvorgangs öffnet und vor dem Ende des Einspritzvorgangs schließt, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (41) so angesteuert wird, dass es während der letzten 66 %, insbesondere 50 %, der Einspritzdauer schließt.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (41) dann schließt, wenn die durch den Einspritzvorgang in dem Kraftstoffeinspritzventil (15) erzeugte Unterdruckwelle, die von dem Kraftstoffeinspritzventil (15) ausgeht und von dem Kraftstoffhochdruckspeicher (12) reflektiert wird, als Überdruckwelle wieder in dem Kraftstoffeinspritzventil (15) ankommt.
  9. Kraftstoffeinspritzsystem mit einem Hochdruckbereich, der einen Kraftstoffhochdruckspeicher (12) umfasst, der über eine Hochdruckleitung (14) mit mindestens einem Kraftstoffeinspritzventil (15) verbunden ist, aus dem mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffeinspritzsystem gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8 ausgelegt ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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