DE10350892A1 - Injection system for an internal combustion engine, in particular for a diesel engine - Google Patents

Injection system for an internal combustion engine, in particular for a diesel engine Download PDF

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Dieselmotor, mit einer Hochdruckpumpe 1 zur Kraftstoffeinspeisung in mindestens einen Injektor 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 über mindestens eine zwischen der Hochdruckpumpe und dem Injektor angeordnete Kraftstoffleitung 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 und mit einer der Hochdruckpumpe vorgeordneten Vorförderpumpe zur Förderung von Kraftstoffen aus einem Kraftstoffbehälter in die Hochdruckpumpe. Der Innendurchmesser der Kraftstoffleitung zwischen dem Ausgang der Hochdruckpumpe und dem Injektor liegt im Verhältnis zum integrierten Pumpenvolumen im Bereich von 0,025 bis 0,065 l/cm·2·, wobei das Volumen des Injektors im Verhältnis zum integrierten Pumpenvolumen bei 0,075 bis 0,25 beträgt.The invention relates to an injection system for an internal combustion engine, in particular for a diesel engine, with a high-pressure pump 1 for feeding fuel into at least one injector 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 via at least one arranged between the high-pressure pump and the injector fuel line 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 and with a high-pressure pump upstream prefeed pump for the promotion of fuels from a fuel tank in the high-pressure pump. The inner diameter of the fuel line between the outlet of the high pressure pump and the injector is in the range of 0.025 to 0.065 l / cm x 2 in relation to the integrated pump volume, with the volume of the injector being 0.075 to 0.25 in relation to the integrated pump volume.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Dieselmotor, mit einer Hochdruckpumpe zur Kraftstoffeinspeisung in mindestens einen Injektor über mindestens eine zwischen der Hochdruckpumpe und dem Injektor angeordneten Kraftstoffleitung und mit einer der Hochdruckpumpe vorgeordneten Vorförderpumpe zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter in die Hochdruckpumpe.The The invention relates to an injection system for an internal combustion engine, especially for a diesel engine, with a high-pressure pump for fuel injection in at least one injector over at least one disposed between the high-pressure pump and the injector Fuel line and with a high-pressure pump upstream prefeed pump to promote of fuel from a fuel tank into the high pressure pump.

Zum Stand der Technik im Bereich der Einspritzsysteme für Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren sind in dieser Beziehung beispielsweise die DE 199 33 567 C1 und die DE 198 58 084 C1 bekannt. Hierbei zählt es bei einem konventionellen System zum Stand der Technik, der Hochdruckpumpe über eine Leitung eine Leiste (Rail) nachzuordnen, welche ihrerseits über verschiedene Leitungen mit dem jeweiligen Injektor verbunden ist.The state of the art in the field of injection systems for internal combustion engines, especially diesel engines are in this regard, for example, the DE 199 33 567 C1 and the DE 198 58 084 C1 known. In this case, in a conventional prior art system, it is necessary to rearrange the high-pressure pump via a line to a rail, which in turn is connected to the respective injector via various lines.

Aufgrund von Forderungen seitens des Automobilherstellers, immer kostengünstiger zu produzieren, muss in diesem Zusammenhang weiter nach Möglichkeiten gesucht werden, das bekannte Common-Rail-System bei gleichbleibender Wirkungsweise kostengünstiger zu gestalten.by virtue of demands from the car manufacturer, always cheaper To produce in this context must continue for opportunities are sought, the known common rail system at the same Mode of action more cost-effective to design.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches System zu schaffen, welches trotz in die Hochdruckpumpe integriertem Speichervolumen eine ver gleichbare hydraulische Stabilität bei einfacherer Gestaltung des gesamten Systems bewirkt.Of the The present invention is accordingly based on the object to create a hydraulic system, which despite in the high-pressure pump integrated storage volume comparable hydraulic stability with simpler Design of the entire system causes.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Innendurchmesser der Kraftstoffleitung zwischen dem Ausgang der Hochdruckpumpe und dem Injektor im Verhältnis zum integrierten Pumpvolumen im Bereich von 0,025 bis 0,065 l/cm2 liegt und dass das Volumen des Injektors im Verhältnis zum integrierten Pumpenvolumen 0,075 bis 0,25 beträgt. Es ergibt sich also eine überraschende Wirkung in der Kombination von maximalem Leitungsinnendurchmesser und maximal möglichem Volumen innerhalb des Injektors. Eine Optimierung dieser beiden Parameter ermöglicht eine Einspritzmengenstabilität wie die eines konventionellen Systems bei erheblich weniger Bauelementen bei kostengünstigerer Gestaltung.This object is achieved in that the inner diameter of the fuel line between the output of the high pressure pump and the injector in relation to the integrated pumping volume in the range of 0.025 to 0.065 l / cm 2 and that the volume of the injector in relation to the integrated pump volume 0.075 to 0th , 25 is. Thus, there is a surprising effect in the combination of maximum line internal diameter and maximum possible volume within the injector. Optimizing these two parameters allows injection rate stability like that of a conventional system with significantly fewer devices and more cost effective design.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann bei einer Hochdruckpumpe mit einer Blende an deren Hochdruckausgang das Verhältnis des Blendendurchmessers zum integrierten Pumpenvolumen 0,006 bis 0,02 l/cm2 sein. Diese Blende wird in jedem vorhandenen Hochdruckausgang eingebaut.In a further embodiment of the invention can be 0.006 to 0.02 l / cm 2 in a high-pressure pump with a diaphragm at the high pressure output, the ratio of the aperture diameter to the integrated pump volume. This panel is installed in any existing high pressure outlet.

Eine weitere Optimierung des gesamten hydraulischen Systems wird durch einen zusätzlichen Parameter geschaffen, nämlich das Verhältnis der Länge der Kraftstoffleitung zwischen der Hochdruckpumpe und dem jeweiligen Injektor und dem integrierten Pumpenvolumen, welches 3 bis 9 l/cm2 betragen kann.A further optimization of the entire hydraulic system is provided by an additional parameter, namely the ratio of the length of the fuel line between the high-pressure pump and the respective injector and the integrated pump volume, which can be 3 to 9 l / cm 2 .

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.advantageous Further developments emerge from the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der ZEICHNUNG dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:The The invention will be described below with reference to one of the drawings embodiment described in more detail. In the drawing show:

1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Einspritzsystems mit Hochdruckpumpe und Injektorleitungen 1 a schematic representation of the injection system according to the invention with high-pressure pump and injector lines

2 die Beziehung zwischen Einspritzmenge und Separationswinkel in einem Ordinatensystem 2 the relationship between injection quantity and separation angle in an ordinate system

3 ein Diagramm bezüglich des Verhältnisses zwischen Einspritzmenge und Separationswinkel bei Volllast, mit Voreinspritzung gemäß 3b und Haupteinspritzung gemäß 3a 3 a diagram relating to the relationship between injection quantity and separation angle at full load, with pre-injection according to 3b and main injection according to 3a

4a und 4b die Situation analog 3a und 3b bei Motorteillast. 4a and 4b the situation analog 3a and 3b at engine part load.

Das in 1 schematisch dargestellte Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Dieselmotor weist eine Hochdruckpumpe 1 mit integrierter Speicherleiste (Speicherrail) auf. Dieser Hochdruckpumpe 1 ist eine nicht näher dargestellte Vorförderpumpe zur Förderung von Kraftstoff aus einem nicht näher dargestellten Kraftstoffbehälter in die Hochdruckpumpe 1 vorgeschaltet.This in 1 schematically illustrated injection system for an internal combustion engine, in particular for a diesel engine has a high-pressure pump 1 with integrated memory bar (memory rail) on. This high pressure pump 1 is a feed pump not shown for the promotion of fuel from a fuel tank not shown in the high-pressure pump 1 upstream.

Diese Hochdruckpumpe 1 ist über Kraftstoffleitungen 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 jeweils mit einem Injektor 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 verbunden. Das Speichervolumen dieser Injektoren ist erfindungsgemäß vergrößert, wobei zur Volumenvergrößerung eine zweite Hochdruckbohrung vorhanden sein kann.This high pressure pump 1 is about fuel lines 5.1 . 5.2 . 5.3 . 5.4 each with an injector 4.1 . 4.2 . 4.3 . 4.4 connected. The storage volume of these injectors is increased according to the invention, wherein a second high-pressure bore may be present to increase the volume.

Der Innendurchmesser der Kraftstoffleitungen 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 zwischen dem Ausgang der Hochdruckpumpe 1 und dem betreffenden Injektor 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 liegt im Verhältnis zum integrierten Pumpenvolumen im Bereich von 0,025 bis 0,65 l/cm2. Darüber hinaus beträgt das vergrößerte Volumen des Injektors 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 im Verhältnis zum integrierten Pumpenvolumen 0,75 bis 0,25.The inner diameter of the fuel lines 5.1 . 5.2 . 5.3 . 5.4 between the outlet of the high pressure pump 1 and the relevant injector 4.1 . 4.2 . 4.3 . 4.4 is in the range of 0.025 to 0.65 l / cm 2 in relation to the integrated pump volume. In addition, the increased volume of the injector 4.1 . 4.2 . 4.3 . 4.4 in relation to the integrated pump volume 0 . 75 to 0 . 25 ,

Das Verhältnis der Länge der Leitungen 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 zwischen der Hochdruckpumpe 1 und dem betreffenden Injektor liegt bei 3,0 bis 9,0 l/cm2.The ratio of the length of the lines 5.1 . 5.2 . 5.3 . 5.4 between the high pressure pump 1 and the injector in question is 3.0 to 9.0 l / cm 2 .

Optimale Verhältnisse der vorgenannten Parameter ergeben sich durch folgende Werte:

  • a) Leitungslänge zu integriertem Pumpenvolumen 4,4 l/cm2
  • b) Blendendurchmesser am jeweiligen Hochdruckpumpenausgang zu integriertem Pumpenvolumen 0,008 l/cm2 (nach 1, vier vorhandene Hochdruckausgänge)
  • c) Leitungsdurchmesser zu integriertem Pumpenvolumen 0,03 l/cm2
  • d) Injektorvolumen zu integriertem Pumpenvolumen 0,1.
Optimal conditions of the aforementioned parameters result from the following values:
  • a) Cable length to integrated pump volume 4.4 l / cm 2
  • b) Aperture diameter at the respective high pressure pump outlet to integrated pump volume 0,008 l / cm 2 (acc 1 , four existing high pressure outputs)
  • c) Cable diameter to integrated pump volume 0,03 l / cm 2
  • d) Injector volume to integrated pump volume 0.1.

2 zeigt in einem Koordinatensystem die Einspritzmenge (Achse y) zum Separationswinkel (Achse x). Der Bereich I definiert hierbei die Voreinspritzung, wobei nach einem Separationswinkel α die Haupteinspritzung (Bereich II) erfolgt. 2 shows in a coordinate system the injection quantity (axis y) to the separation angle (axis x). In this case, the region I defines the pilot injection, with the main injection (region II) taking place after a separation angle α.

Der Winkel α wird erfahrungsgemäß im Bereich zwischen 5° und 40° variiert.Of the Angle α becomes according to experience in the field between 5 ° and 40 ° varies.

3a und 3b zeigen ein Diagramm des optimierten "raillosen" Systems (Bezugsgröße A) im Vergleich zu einem konventionellen System (Bezugsgröße N). Dargestellt sind die Einspritzmengen (Achse y) der Haupteinspritzung (3a) und der Voreinspritzung (3b) in Abhängigkeit des Separationswinkels (Achse x) von Vor- zur Haupteinspritzung. 3a and 3b show a diagram of the optimized "railless" system (reference A) compared to a conventional system (reference N). Shown are the injection quantities (axis y) of the main injection ( 3a ) and the pilot injection ( 3b ) depending on the separation angle (axis x) from pre-to main injection.

3 zeigt hierbei eine typische Volllastsituation. Wie aus 3b erkennbar, liegen bei der Voreinspritzung bezüglich des erfindungsgemäßen Systems A und des konventionellen Systems N nahezu identische Werte der Einspritzmengen über den gesamten Separationswinkel vor. 3 shows a typical full load situation. How out 3b Recognizable, in the pre-injection with respect to the system A according to the invention and the conventional system N, virtually identical values of the injection quantities are present over the entire separation angle.

Aus 3a, das heißt der Haupteinspritzung, geht hervor, dass das konventionelle System starke Einspritzmengenschwankungen über den gesamten Separationswinkel-Bereich aufweist, das heißt bezüglich der Einspritzmenge große Unregelmäßigkeiten vorliegen. Die Einspritzmenge schwankt im hier dargestellten Betriebspunkt zwischen 45 und über 47 mg/stk. Demgegenüber ist durch das erfindungsgemäße raillose System eine starke Vergleichmäßigung der Einspritzmenge über den gesamten Separationswinkel erkennbar.Out 3a , that is, the main injection, it is apparent that the conventional system has large injection quantity fluctuations over the entire separation angle range, that is, there are large irregularities in injection quantity. The injection quantity fluctuates between 45 and more than 47 mg / stk at the operating point shown here. In contrast, a strong equalization of the injection quantity over the entire separation angle can be recognized by the railless system according to the invention.

4a und 4b zeigen eine Situation ähnlich der nach 3a und 3b bei Teillast. Hier ist aus 4b, nämlich der Voreinspritzung, erkennbar, dass eine starke Vergleichmäßigung der Einspritzmenge über den gesamten Separationswinkel bei dem erfindungsgemäßen raillosen Systems vorliegt, wohingegen bei einem konventionellen System weiterhin starke Spitzenwerte vorliegen. 4a and 4b show a situation similar to the one after 3a and 3b at partial load. Here is off 4b , namely, the pre-injection, recognizable that there is a strong homogenization of the injection quantity over the entire separation angle in the railless system according to the invention, whereas in a conventional system there are still strong peak values.

4a zeigt das System bei Teillast und Haupteinspritzung. Auch hier ist erkennbar, dass die Einspritzmengenwerte beim konventionellen System erhebliche Mengenschwankungen (bis zu 2 mg/stk bei einer Sollmenge von 10 mg/stk) (Kurve N) aufweisen, wohingegen bei dem erfindungsgemäßen raillosen System gemäß Kurvenverlauf A eine erhebliche Vergleichmäßigung der Einspritzmengen gegenüber dem konventionellen System über den gesamten Separationswinkel-Bereich gegeben ist. 4a shows the system at partial load and main injection. Here, too, it can be seen that the injection quantity values in the conventional system have considerable fluctuations in quantity (up to 2 mg / stk at a desired quantity of 10 mg / stk) (curve N), whereas in the railless system according to the invention according to curve A, a significant equalization of the injection quantities given the conventional system over the entire separation angle range.

Durch die vorliegende Erfindung wird also ein sogenanntes railloses System geschaffen, welches bei erheblich geringerem Aufwand eine Verbesserung der Einspritzmengenstabilität im Gegensatz zu einem konventionellen System beinhaltet.By The present invention thus becomes a so-called railless system created, which at much lower cost an improvement the injection quantity stability unlike a conventional system involves.

Claims (5)

Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Dieselmotor, mit einer Hochdruckpumpe (1) mit integriertem Pumpenvolumen zur Kraftstoffeinspeisung in mindestens einen Injektor (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) über mindestens eine zwischen der Hochdruckpumpe und dem Injektor angeordneten Kraftstoffleitung (5.1, 5.2, 5.3, 5.4) und mit einer der Hochdruckpumpe (1) vorgeordneten Vorförderpumpe zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter in die Hochdruckpumpe (1) dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser der Kraftstoffleitung (5.1, 5.2, 5.3, 5.4) zwischen dem Ausgang der Hochdruckpumpe (1) und dem Injektor (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) im Verhältnis zum integrierten Pumpenvolumen der Hochdruckpumpe im Bereich von 0,025 bis 0,065 l/cm2 liegt und dass das Volumen des betreffenden Injektors (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) im Verhältnis zum integrierten Volumen 0,75 bis 0,25 beträgt.Injection system for an internal combustion engine, in particular for a diesel engine, with a high-pressure pump ( 1 ) with integrated pump volume for feeding fuel into at least one injector ( 4.1 . 4.2 . 4.3 . 4.4 ) via at least one arranged between the high-pressure pump and the injector fuel line ( 5.1 . 5.2 . 5.3 . 5.4 ) and with one of the high-pressure pump ( 1 ) upstream prefeed pump for pumping fuel from a fuel tank into the high pressure pump ( 1 ) characterized in that the inner diameter of the fuel line ( 5.1 . 5.2 . 5.3 . 5.4 ) between the outlet of the high-pressure pump ( 1 ) and the injector ( 4.1 . 4.2 . 4.3 . 4.4 ) in relation to the integrated pump volume of the high-pressure pump in the range of 0.025 to 0.065 l / cm 2 and that the volume of the relevant injector ( 4.1 . 4.2 . 4.3 . 4.4 ) is 0.75 to 0.25 in relation to the integrated volume. Einspritzsystem nach Anspruch 1, mit je einer Blende an jedem vorliegenden Pumpenhochdruckausgang der Hochdruckpumpe (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Blendendurchmessers zum integrierten Pumpenvolumen 0,006 bis 0,02 l/cm2 ist.Injection system according to claim 1, with a respective orifice at each present high-pressure pump high-pressure outlet ( 1 ), characterized in that the ratio of the aperture diameter to the integrated pump volume is 0.006 to 0.02 L / cm 2 . Einspritzsystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Kraftstoffleitung (5.1, 5.2, 5.3, 5.4) zwischen der Hochdruckpumpe und dem jeweiligen Injektor und dem integrierten Pumpenvolumen 3,0 bis 9,0 l/cm2 beträgt.Injection system according to claim 1 and 2, characterized in that the ratio of the fuel line ( 5.1 . 5.2 . 5.3 . 5.4 ) between the high pressure pump and the respective injector and the integrated pump volume is 3.0 to 9.0 l / cm 2 . Einspritzsystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Verhältnisse: a) Leitungslänge zu integriertem Pumpenvolumen 4,4 l/cm2, b) Blendendurchmesser zu integrierten Pumpenvolumen 0,008 l/cm2 c) Leitungsdurchmesser zu integriertem Pumpenvolumen 0,03 l/cm2 und d) Injektorvolumen zu integriertem Pumpenvolumen 0,1.Injection system according to one or more of the preceding claims by the following conditions: a) cable length to integrated pump volume 4.4 l / cm 2 , b) diaphragm diameter to integrated pump volume 0.008 l / cm 2 c) cable diameter to integrated pump volume 0.03 l / cm 2 and d) injector volume to integrated pump volume 0 ,1. Einspritzsystem nach einem oder mehreren vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor zur Volumenvergrößerung eine zweite Hochdruckbohrung aufweist.Injection system after one or more previous claims, characterized in that the injector for increasing the volume of a second Has high pressure bore.
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