DE19508445A1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine selbstzündende Brennkraftmaschine - Google Patents
Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine selbstzündende BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine selbstzün
dende Brennkraftmaschine mit einer in einem Kurbelgehäuse drehbar
gelagerten Kurbelwelle, an der zumindest ein einen Kolben tragendes
Pleuel angelenkt ist, wobei der Kolben in einem von einem Zylinderkopf
abgedeckten Zylinder bewegbar ist, wobei weiterhin die Kraftstoffein
spritzvorrichtung zumindest eine den Kraftstoff fördernde Hochdruckpum
pe aufweist, die den Kraftstoff in einen Versorgungsspeicher
(Common-Rail) fördert, der über zumindest ein Zumeßventil mit zumindest
einem Einspritzventil verbunden ist.
Eine derartige Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist aus dem Firmenprospekt
der Fa. MAN "Elektronische Einspritzung sicher bei zukünftigen Kraftstoff
qualitäten" von 4/1980 bekannt. Die in diesem Dokument beschriebene
Kraftstoffeinspritzvorrichtung ist ausgelegt zur Verwendung bei einem im
Zweitakt-Verfahren arbeitenden Schiffs-Dieselmotor. Diese Kraftstoffein
spritzvorrichtung weist einen Kraftstoff-Druckspeicher auf, dem der unter
angenähert einem konstanten Druck von ca. 700 bar stehende Kraftstoff
elektronisch gesteuert zur Zuführung zu den einzelnen Einspritzventilen
entnommen werden kann. Dabei ist die gesamte Steuereinrichtung so
aufgebaut, daß diese zusätzlich zu der elektronischen Steuerung noch ein
Arbeitsmedium in Form eines Hydraulikfluids benötigt, mit dem die ein
zelnen Ventile und Stellglieder betätigt werden. Zudem sind die zumindest
angenähert maßstabsgerechten dargestellten Bauteile "Zylindereinheit
und Hochdruckpumpe", weit voneinander entfernt angeordnet, so daß zu
sammen mit dem an sonstiger Stelle an der Brennkraftmaschine an
geordneten Kraftstoff-Druckspeicher lange Verbindungsleitungen für den
unter Druck stehenden Kraftstoff nötig sind. Dadurch ist das System ins
gesamt hydraulisch weich, so daß die grundsätzlich mit dem dargestellten
Kraftstoffeinspritzsystem erzielbaren Vorteile nicht erreicht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzvorrich
tung für eine selbstzündende Brennkraftmaschine bereitzustellen, die
hydraulisch steif ausgebildet und kompakt aufgebaut ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hoch
druckpumpe in das Kurbelgehäuse eingesetzt und hochdruckseitig in
einen Bereich nahe eines Zylinders angeordnet ist und antriebsseitig von
einer Nockenwelle angetrieben ist. Diese Ausbildung schafft in Weiter
entwicklung der gattungsbildenden Kraftstoffeinspritzvorrichtung eine Ein
spritzvorrichtung, die von dem Nockenwellenantrieb über die Anordnung
und Ausrichtung im Kurbelgehäuse bis hin zu der möglichst nahen Anord
nung des Hochdruckauslasses zu dem Einspritzventil bzw. dem zwi
schengeschalteten oder im Zylinderkopf integrierten Versorgungsspeicher
insgesamt mechanisch und hydraulisch sehr steif ausgebildet ist und die
das Einspritzverhalten der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ge
genüber dem Stand der Technik verbessert. Ein genau definierbares und
beeinflußbares Einspritzverhalten ist insbesondere hinsichtlich eines
niedrigen Kraftstoffverbrauches und eines günstigen Emissionsverhaltens
der Brennkraftmaschine von Bedeutung. Dabei werden sowohl die Ab
gasemissionen der Brennkraftmaschine als auch deren Geräusch
emissionen, soweit sie von der Einspritzvorrichtung beeinflußt sind,
verringert. Ein hydraulisch steifes System ist insbesondere bei der Ver
wendung eines Versorgungsspeichers ausgesprochen wichtig, da gerade
die mit diesem System beispielsweise in eine Voreinspritzmenge und
Haupteinspritzmenge aufteilbare Gesamteinspritzmenge je Arbeitszyklus
genauestens dosiert sein muß. Hier wirken sich Schwächen im Einspritz
system, die einem konventionellen System auch unbedenklich wären,
gleich sehr nachteilig aus.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Hochdruckpumpe gehäuselos in das
Kurbelgehäuse eingesetzt. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß einer
seits ein separates Gehäuse für die Hochdruckpumpe eingespart wird und
andererseits das Gesamtsystem dadurch mechanisch steifer wird, da
durch den Wegfall eines separaten Pumpengehäuses Platz gewonnen
wird, der für eine Verstärkung des Kurbelgehäuses in diesem Bereich
ausgenutzt werden kann. Auch fallen durch den Wegfall des separaten
Pumpengehäuses die sonst notwendigen Passungen bzw. Verbindungen
von dem Pumpengehäuse zu dem Kurbelgehäuse weg, was sich zumin
dest hinsichtlich des Bearbeitungsaufwandes auswirkt.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Hochdruckpumpe ein Einspritzpum
penelement mit einer Schrägkantensteuerung. Diese Ausbildung ermög
licht ein Zurückgreifen auf bereits vorhandene und erprobte Pumpenele
mente, bei denen darüber hinaus sichergestellt ist, daß diese die gefor
derten Drücke im Bereich von ca. 1400 bar aufbringen können. Die
Schrägkantensteuerung ermöglicht darüber hinaus eine genaue und zu
verlässige Steuerung des Druckes in dem Versorgungsspeicher ohne daß
aufwendige Überdruck- und Absteuerventile in dem Versorgungsspeicher
notwendig sind. Diese Elemente können durch die aktive Steuerung des
Befüllungsdruckes des Versorgungsspeichers eingespart werden.
In Weiterbildung der Erfindung weist die Nockenwelle Nocken zur Gas
wechselventilbetätigung auf und ist über einen einzigen Zahneingriff von
der Kurbelwelle angetrieben. Diese Ausbildung ist insbesondere bei einer
Reihenbrennkraftmaschine vorteilhaft, da dadurch eine separate Nocken
welle zum Antrieb der Hochdruckpumpe eingespart wird. Im übrigen ist
die Nockenwelle vorteilhaft so ausgebildet, daß zumindest in Teilberei
chen entlang der Nockenwelle drei Nockenabschnitte direkt nebeneinan
der angeordnet und von Lagerstellen eingefaßt sind. Dabei werden zwei
Nockenabschnitte zur Steuerung der Gaswechselventile (Ein- und Auslaß)
benötigt, während der dritte Nockenabschnitt zur Betätigung der Hoch
druckpumpe verwendet wird. Durch die Einfassung dieser Abschnitte von
Lagerstellen wird die Nockenwelle weiter versteift, so daß von einer Ver
biegung oder Verdrehung der Nockenwelle ausgehende Fehlerquellen
nahezu eliminiert sind. Weiterhin kann vorgesehen sein, die Lagerstellen
und die dazwischen liegenden Nockenbereiche übergangslos, d. h. ohne
Einstiche ineinander übergehen zu lassen. Dadurch wird bei minimalem
Raumbedarf ein weiterer Beitrag zu einer steifen Nockenwelle geleistet.
Durch den Antrieb der Nockenwelle über einen einzigen Zahneingriff von
der Kurbelwelle werden Verdrehungen der Nockenwelle relativ zu der
Kurbelwelle, die bei bekannten Nockenwellenantrieben über mehrere
Zahnräder, Zahnriemen oder Ketten auftreten, und die den erreichbaren
spitzen Druck vermindern bzw. die genaue Steuerung beeinträchtigen,
vermieden.
In Weiterbildung der Erfindung weist die Nockenwelle zum Antrieb der
Hochdruckpumpe zwei, drei oder mehr auf dem Umfang der Nockenwelle
verteilte Nocken auf. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß bei einer ein
zigen Umdrehung der Nockenwelle die Hochdruckpumpe mehrfach den
Versorgungsspeicher befüllen kann. Im Gegensatz zu einem Einspritz
pumpenelement ist die Befüllung des Hochdruckspeichers unabhängig
von dem jeweiligen Arbeitstakt, auf den das Einspritzpumpenelement zu
sammen mit dem Einspritzventil ausgerichtet sein muß. Darüber hinaus
können die Flanken der Nocken insofern umgestaltet werden, daß die
steilen Flanken bei Einspritzpumpenelementen entschärft werden, da -
wie schon zuvor ausgeführt - bei den Hochdruckpumpen kein steiler
Druckanstieg, wie bei Einspritzpumpenelementen zur Erfüllung von vor
gegebenen Einspritzgesetzen erforderlich ist. Vielmehr können die
Nocken hinsichtlich der Belastung der Hochdruckpumpe und des gesamten
Systems optimiert werden. Die Anzahl der auf dem Umfang der Nocken
welle angeordneten Nocken hängt daher von den jeweiligen Gegebenhei
ten bei der Brennkraftmaschine (Zylinderzahl, Größe der Hochdruckpum
pe usw.) ab.
In Weiterbildung der Erfindung sind zwei oder mehr Hochdruckpumpen
entlang der Brennkraftmaschine verteilt angeordnet. Auch hierzu gilt das
zuvor gesagte, daß hier eine Optimierung nach den zuvor genannten Pa
rametern (Zylinderzahl, Fördervolumen der Hochdruckpumpe usw.) er
folgt.
In Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich der Versorgungsspeicher
entlang zumindest einer Zylinderreihe der Brennkraftmaschine. Dadurch
wird im Zusammenwirken mit der schon zuvor dargestellten nahen Anord
nung und Ausrichtung der Hochdruckpumpe hin zu einem Zylinderkopf mit
dem zugeordneten Einspritzventil ein weiterer Beitrag zu einem steifen
System geliefert, da durch diese Anordnung die Länge der Verbindungen
von Hochdruckpumpe zu Versorgungsspeicher und von Versorgungs
speicher zu den einzelnen Einspritzventilen soweit wie möglich verringert
wird. Bei einer Ausbildung der Brennkraftmaschine in V-Bauart kann er
findungsgemäß ein einziger Versorgungsspeicher in den V-Raum
zwischen den beiden Zylinderreihen angeordnet sein, wobei sich diese
Ausbildung insbesondere bei kleinen V-Winkeln anbietet, wenn also die
beiden Zylinderreihen relativ eng zueinander ausgerichtet sind. Ansonsten
ist es im Rahmen der Erfindung natürlich auch vorgesehen, zwei Versor
gungsleitungen vorzusehen, wobei dann jeweils eine Versorgungs
speicher einer Zylinderreihe zugeordnet ist. In vorteilhafter Weise können
der (die) Versorgungsspeicher auch im Zylinderkopf integriert sein.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Versorgungsspeicher mit dem
Hochdruckauslaß der Hochdruckpumpe über eine kurze Druckleitung ver
bunden. Durch diese Ausbildung wird - wie zuvor angedeutet - erreicht,
daß die Verluste bzw. Druckschwankungen, die sich bei langen Drucklei
tungen ergeben, quasi ausgeschlossen sind. Dabei ist in weiterer Ausge
staltung der Erfindung vorgesehen, daß der Versorgungsspeicher von
zwei oder mehr Hochdruckpumpen getragen wird. Diese Ausbildung ist
besonders dann sinnvoll, wenn beispielsweise zwei oder drei Hochdruck
pumpen vorgesehen sind, die entlang der Brennkraftmaschine verteilt an
geordnet sind, beispielsweise an den beiden Enden und in der Mitte einer
Zylinderreihe, wobei dann der Versorgungsspeicher direkt auf diesen
Hochdruckpumpen befestigt ist. Dadurch kann ggf. auf eine separate Be
festigung des Versorgungsspeichers an der Brennkraftmaschine verzich
tet werden, so daß darüber hinaus auch beispielsweise eine komplette
Einheit bestehend aus Hochdruckpumpen und Versorgungsspeicher vor
montierbar ist und als Einheit an der Brennkraftmaschine endmontiert
wird.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Zumeßventil an dem Versorgungs
speicher angeordnet oder aber in Weiterbildung der Erfindung direkt an
dem Einspritzventil. Hier wird eine Lösung gewählt werden, die den jewei
ligen Erfordernissen am besten genüge trägt. So ist ein direkt am Ein
spritzventil angeordnetes Zumeßventil in der Lage, die dem Einspritzventil
zuzumessende Kraftstoffmenge mengenmäßig und zeitmäßig sehr genau
zu steuern, da zwischen dem Zumeßventil und dem Einspritzventil keine
die Zumessung negativ beeinträchtigenden Leitungen vorhanden sind.
Andererseits bietet ein an dem Versorgungsspeicher angeordnetes
Zumeßventil wiederum die Möglichkeit, eine sehr kompakte und auch vor
zufertigende bzw. vorzumontierende Einheit aus Hochdruckpumpe, Ver
sorgungsspeicher und Zumeßventilen bereitzustellen. Darüber hinaus wird
durch den Wegfall des Zumeßventils im Bereich des Zylinderkopfs die
Bauhöhe verringert, die in vielen Anwendungsfällen kaum zur Verfügung
steht. Im übrigen können die Zumeßventile zumindest weitgehend
Magnetventile sein, die schon bei gebräuchlichen magnetventilge
steuerten Einspritzanlagen (MV-Systeme der Fa. KHD) Verwendung fin
den. Hierbei handelt es sich um Systeme, bei denen das Einspritz
pumpenelement mit einem derartigen Magnetventil versehen ist, das die
einem mit einem Einspritzpumpenelement bzw. Magnetventil verbunde
nen Einspritzventil zuzuführende Kraftstoffmenge steuert.
In Weiterbildung der Erfindung wird zur Steuerung der Hochdruckpumpe
der in dem Versorgungsspeicher herrschende Druck herangezogen.
Hierzu eignet sich schon die zuvor beschriebene Ausbildung der Hoch
druckpumpe mit einem Pumpenplunger, der eine Schrägkante aufweist,
wobei diese Schrägkante dann von einer Regelstange mit entsprechen
den Absteuerungsbohrungen in Verbindung gebracht werden kann. Dabei
ist dann in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß der in der Ver
sorgungsleitung herrschende Druck über eine hydraulische und/oder
elektrische Übertragung auf eine Stelleinrichtung einwirkt, die dann die
die Schrägkante verstellende Regelstange betätigt. Dabei kann in der
einfachsten Ausführung vorgesehen sein, die Versorgungsleitung
beispielsweise stirnseitig mit einer Druckübertragungsleitung zu versehen,
die in die als Druckumsetzer ausgebildete Stelleinrichtung mündet und
der die Regelstange zur Verstellung der Schrägkanten steuert. Alternativ
kann es aber auch vorgesehen sein, den Druck in dem Versorgungs
speicher elektrisch beispielsweise über Sensoren zu erfassen und diesen
gemessenen Wert zur Verstellung der Regelstange heranzuziehen. Hierzu
kann beispielsweise ein entsprechender Stellmotor, beispielsweise ein
Schrittschaltmotor herangezogen werden. Genauso ist es aber auch
möglich, die elektrischen Signale zur Ansteuerung einer hydraulischen
Verstelleinrichtung der Regelstange heranzuziehen.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Stelleinrichtung stirnseitig der
Brennkraftmaschine, insbesondere anstelle eines Drehzahlreglers ange
ordnet. Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß kein zusätzlicher Platzbe
darf an der Brennkraftmaschine zur Unterbringung einer derartigen Stell
einrichtung erforderlich ist. Vielmehr kann die Brennkraftmaschine insge
samt so ausgebildet sein, daß sie wahlweise mit einem konventionellen
Einspritzsystem mit oder ohne der zuvor beschriebenen Magnetventil
technik ausgerüstet wird oder aber mit dem erfindungsgemäßen System
mit einem Versorgungsspeicher.
Schließlich ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, die Stellein
richtung in eine Öffnung des Kurbelgehäuses anstelle eines Einspritz
pumpenelementes einzusetzen. Wie zuvor ausgeführt wurde, werden in
aller Regel nicht alle bei einer konventionellen Brennkraftmaschine vor
handenen Öffnungen für Einspritzpumpenelemente benötigt, da zur Er
zeugung des Hochdrucks in dem Versorgungsspeicher weniger Hoch
druckpumpen erforderlich sind. Dabei kann dann in eine nichtbenutzte
Öffnung die Stelleinrichtung eingesetzt werden. Diese Stelleinrichtung ist
dann prinzipiell ähnlich wie eine Hochdruckpumpe aufgebaut, wobei diese
Stelleinrichtung dann selbstverständlich keinen Antrieb von der Nocken
welle aufweist. Vielmehr wird dann "quasi rückwärts" der von dem Ver
sorgungsspeicher hydraulisch und/oder elektrisch übertragene Druck auf
die Regelstange zur Steuerung der Fördermenge der anderen Hoch
druckpumpen übertragen. Diese Ausbildung stellt eine besonders
kompakte Ausführung dar, wobei diese Einrichtung auch mit als Träger für
den Versorgungsspeicher gemäß einer der vorherigen Ausbildungen her
angezogen werden kann.
Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrich
tung auch mit üblichen Steckpumpen realisiert werden. Hier ist das Ein
spritzpumpenelement bzw. die Hochdruckpumpe in einem eigenen Pum
pengehäuse angeordnet. Diese Pumpengehäuse können überwiegend im
Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine oder teils in und teils auf demsel
ben angeordnet sein und eine außenliegende Kraftstoffversorgung im Ge
gensatz zu der vorteilhaft im Kurbelgehäuse angeordneten Kraftstoffver
sorgung bei der zuvor geschilderten Ausbildung aufweisen. Diese Anord
nung bietet den Vorteil, daß der Hochdruckraum der Hochdruckpumpe
besonders nahe zusammenwirkend mit dem Versorgungsspeicher an das
Einspritzventil herangezogen werden kann. Außerdem ist die Gefahr von
Kraftstoffaufheizung und kurbelgehäuseinterner Kraftstoffleckage durch
die außenliegende Kraftstoffversorgung vermieden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungs
beschreibung zu entnehmen, in der in den Figuren dargestellte Ausfüh
rungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben sind.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seiteneinsicht einer Brennkraftmaschine
mit der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzvorrichtung,
Fig. 2 eine schematische Stirnansicht einer Brennkraftmaschine mit
der Kraftstoffeinspritzvorrichtung, wobei der Versorgungsspei
cher an der Zylinderreihe befestigt und das Zumeßventil auf
dem Einspritzventil angeordnet ist und
Fig. 3 eine schematische Stirnansicht der Brennkraftmaschine, wobei
der Versorgungsspeicher auf der Hochdruckpumpe befestigt
und gleichzeitig das Zumeßventil auf dem Versorgungsspei
cher angeordnet ist.
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte selbstzündende Brennkraftma
schine 1 weist in dem Ausführungsbeispiel 6 Zylinder auf, die in einer
Reihe angeordnet sind. Die Brennkraftmaschine 1 ist grundsätzlich kon
ventionell aufgebaut und weist zunächst eine Kurbelwelle 2 auf, die in
dem Kurbelgehäuse 3 (siehe auch Fig. 2 und 3) gelagert ist. Weiterhin
ist in dem Kurbelgehäuse 3 eine Nockenwelle 4 gelagert, wobei die
Nockenwelle 4 über einen einzigen Zahneingriff von der Kurbelwelle 3
angetrieben ist. Dazu sind stirnseitig auf der Kurbelwelle 2 und der
Nockenwelle 4 Zahnräder 5a, 5b angeordnet, die sie ausgelegt sind, daß
die Nockenwelle 4 mit halber Kurbelwellendrehzahl angetrieben wird. Die
Nockenwelle 4 weist jedem Zylinder zugeordnete Gaswechselventil
nocken 6a, 6b auf, an die sich weiterhin Nocken 7a, 7b, 7c anschließen,
die im gleichen axialen Bereich der Nockenwelle 4 liegend auf dem Um
fang der Nockenwelle 4 verteilt angeordnet sind (Fig. 2 und 3). Einge
rahmt werden die Gaswechselnocken 6a, 6b und die Nocken 7a, 7b, 7c
von Lagerstellen 8a, 8b, die sich direkt an den Gaswechselventilnocken
6a und die Nocken 7a, 7b, 7c anschließen. Dabei erfolgt der Übergang
von den Lagerstellen 8a, 8b zu den einzelnen Nockenbereichen über
gangslos, d. h. im wesentlichen ohne die Nockenwelle 4 schwächende
Einstiche zwischen den einzelnen Nockenbereichen. Dargestellt in Fig. 1
sind im übrigen nur die Lagerstellen 8a, 8b mit den dazwischenliegenden
Nockenbereichen für einen Zylinder, ebenso wie die Kurbelwelle 2 nur in
einem Teilbereich dargestellt ist. Beide Bauteile erstrecken sich selbst
verständlich in der dargestellten Ausbildung über die gesamte Länge der
Brennkraftmaschine 1.
Auf den Nocken 7a, 7b, 7c der Nockenwelle 4 läuft der Rollenstößel 9
einer Hochdruckpumpe 10 ab und treibt einen Pumpenplunger 18 an, der
Kraftstoff in einen entlang der Brennkraftmaschine 1 sich erstreckenden
Versorgungsspeicher 11 (Common Rail) über eine kurze Druckleitung 12
fördert (Fig. 1 und 2). Die Hochdruckpumpe 10 ist von ihrem grund
sätzlichen Aufbau her ein Einspritzpumpenelement mit einer Schrägkan
tensteuerung. Das heißt der zuvor erwähnte Pumpenplunger 18 weist eine
Schrägkante 17 auf, die je nach der Verdrehung des Pumpenplungers 18
mit einer Absteuerbohrung zusammenwirkt. Durch diese Verdrehung kann
die Fördermenge der Hochdruckpumpe 10 zwischen einer Nullförder
menge und einer Maximalfördermenge variiert werden. Verstellt wird der
Pumpenplunger 18 von einer Regelstange 13, die sich wiederum entlang
der Brennkraftmaschine 1 erstreckt.
Beim Betrieb der Brennkraftmaschine wird nun von der Hochdruckpumpe
10 fortlaufend Kraftstoff in den Versorgungsspeicher 11 gefördert. Von
diesem Versorgungsspeicher 11 zweigen entsprechend der jeweiligen
Zylinderzahl der Brennkraftmaschine 1 Einspritzleitungen 14, 14′ ab, die
letztendlich mit einem Einspritzventil 15, 15′ verbunden sind. Dabei ist
gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 der Versorgungsspeicher
11 an dem Kurbelgehäuse 3 oder der Zylinderbank angeordnet und be
festigt. Die von diesem Versorgungsspeicher 11 abzweigenden Einspritz
leitungen 14 münden in einem auf dem Einspritzventil 15 angeordneten
Zumeßventil 16. Dieses Zumeßventil 16 ist beispielsweise als ein von
einer elektronischen Steuereinheit steuerbares Magnetventil ausgebildet,
das entsprechend den jeweiligen Betriebsparametern den Kraftstofffluß
von der Einspritzleitung 14 in das Einspritzventil 15 steuert.
Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist im Aus
führungsbeispiel gemäß Fig. 3 der Versorgungsspeicher 11 direkt auf
der Hochdruckpumpe 10 befestigt. Weiterhin ist das Zumeßventil 16 sei
nerseits direkt auf dem Versorgungsspeicher 11 angeordnet, so daß die
Einspritzleitung 14′ direkt in das Einspritzventil 15′ einmündet. Selbstver
ständlich ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel die Möglichkeit gege
ben, das Zumeßventil 16 direkt an dem Einspritzventil 15 anzuordnen.
Durch die dargestellte Ausbildung der Brennkraftmaschine mit einem Ver
sorgungsspeicher 11 steht unter nahezu allen Betriebsbedingungen in
dem Versorgungsspeicher der Kraftstoff unter einem angenähert gleichen
Druck von beispielsweise 1400 bar zur Verfügung und kann über die Zu
meßventile 16 in nahezu beliebig gesteuerter Art und Weise den Ein
spritzventilen 15, 15′ zugeführt werden. Dadurch lassen sich das Laufver
halten der Brennkraftmaschine, insbesondere aber die Abgasemissionen
und Geräuschemissionen und auch der Kraftstoffverbrauch positiv beein
flussen.
Gesteuert wird die von den Hochdruckpumpen 10 zu fördernde Menge -
wie zuvor ausgeführt - durch die mit der Schrägkante 17 versehenen
Pumpenplunger 18, die durch die Regelstange 13 verstellt wird. Dabei
erfolgt die die Verstellung bewirkende axiale Verschiebung der Regel
stange 13 durch eine Stelleinrichtung in Form eines Druckumsetzers 19,
der gemäß Fig. 1 an der Stirnseite der Brennkraftmaschine angeordnet
ist. Dieser Druckumsetzer 19 ist über eine Steuerleitung 20 mit dem Ver
sorgungsspeicher 11 verbunden. Dabei ist dieses System so abgestimmt,
daß bei einem Absinken des Drucks in dem Versorgungsspeicher 11 die
ser abfallende Druck über die Steuerleitung 20 in den Druckumsetzer 19
weitergeleitet wird und dementsprechend der Druckumsetzer 19 die Re
gelstange 13 hin zu einer Erhöhung der Fördermenge der Hochdruck
pumpen 10 verstellt. Dadurch ist in einfacher Art und Weise eine
selbsttätige Druckregelung in dem Versorgungsspeicher 11 möglich. Im
Rahmen der Erfindung ist es auch vorgesehen, den Druck in dem Versor
gungsspeicher 11 beispielsweise durch Drucksensoren zu erfassen und
diese Signale auf den Druckumsetzer 19 aufzuschalten. Dabei ist dann
der Druckumsetzer 19 vorzugsweise als elektrisch betätigtes Stellelement
ausgebildet. Im Rahmen der Erfindung ist es insbesondere - wie in der
allgemeinen Beschreibung beschrieben - vorgesehen, die Stelleinrichtung
in Form eines Druckumsetzers 19′ neben einer Hochdruckpumpe 10
analog zu dieser in das Kurbelgehäuse 3 der Brennkraftmaschine einzu
setzen. Dabei ist dann diese Stelleinrichtung grundsätzlich analog zu
einer Hochdruckpumpe 10 ausgebildet, weist aber keinen Rollenstößel 9
auf. Vielmehr wird der von der Steuerleitung 20′ der Stelleinrichtung
übermittelte Druck in dem Versorgungsspeicher 11 nur zur Verstellung der
Regelstange 13 verwendet.
Claims (17)
1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine selbstzündende Brennkraft
maschine mit einer in einem Kurbelgehäuse drehbar gelagerten Kurbel
welle, an der zumindest ein einen Kolben tragendes Pleuel angelenkt ist,
wobei der Kolben in einem von einem Zylinderkopf abgedeckten Zylinder
bewegbar ist, wobei weiterhin die Kraftstoffeinspritzvorrichtung zumindest
eine den Kraftstoff fördernde Hochdruckpumpe aufweist, die den Kraftstoff
in einen Versorgungsspeicher (Common-Rail) fördert, der über zumindest
ein Zumeßventil mit zumindest einem Einspritzventil verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckpumpe (10) in das Kurbelge
häuse (3) eingesetzt und hochdruckseitig in einem Bereich nahe eines
Zylinders angeordnet ist und antriebsseitig von einer Nockenwelle (4) an
getrieben ist.
2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckpumpe (10) gehäuselos in
das Kurbelgehäuse (3) eingesetzt ist.
3. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckpumpe (10) einen Zylinder
und einen in diesem bewegbaren Pumpenkolben mit einer Schrägkante
zur Mengensteuerung aufweist.
4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwelle (4) Nocken (6a, 6b) zur
Gaswechselventilbetätigung aufweist und über einen einzigen Zahneingriff
von der Kurbelwelle (2) angetrieben ist.
5. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwelle (4) zum Antrieb der Hoch
druckpumpe (10) zwei, drei oder mehr auf dem Umfang der Nockenwelle
(4) verteilte Nocken (7a, 7b, 7c) aufweist.
6. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Hochdruckpumpen (10)
entlang der Brennkraftmaschine (1) verteilt angeordnet sind.
7. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Versorgungsspeicher (11) sich entlang
zumindest einer Zylinderreihe der Brennkraftmaschine (1) erstreckt.
8. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Versorgungsspeicher (11) mit dem
Hochdruckauslaß der Hochdruckpumpe (10) über eine kurze Druckleitung
(12) verbunden ist und die Hochdruckpumpe(n) (10) je ein Druckhalte
ventil aufweist beziehungsweise aufweisen.
9. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Versorgungsspeicher (11) von zwei
oder mehr Hochdruckpumpen (10) getragen wird.
10. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Versorgungsspeicher (11) im Zylinder
kopf (3a) der Brennkraftmaschine (1) integriert ist.
11. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Zumeßventil (16) an dem Versor
gungsspeicher (11) angeordnet ist.
12. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Zumeßventil (16) an dem Einspritz
ventil (15, 15′) angeordnet ist.
13. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der im Versorgungsspeicher (11) herr
schende Druck zur Steuerung der Hochdruckpumpe (10) herangezogen
wird.
14. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckpumpe(n) (10) mit einer im
Kurbelgehäuse (3) gelagerten Regelstange (13) in Wirkverbindung steht
beziehungsweise stehen.
15. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der im Versorgungsspeicher (11) herr
schende Druck über eine hydraulische und/oder elektrische Übertragung
auf eine Stelleinrichtung (21) einwirkt, die mittels der Regelstange (13) die
Schrägkante(n) (17) der Hochdruckpumpe(n) (10) betätigt.
16. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung (21) an einer Stirnseite
der Brennkraftmaschine (1), insbesondere anstelle eines Drehzahlreglers,
angeordnet ist.
17. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung (21) in eine Öffnung des
Kurbelgehäuses (3) anstelle eines Einspritzpumpenelementes eingesetzt
ist.
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