DE19930276A1

DE19930276A1 - Speichereinspritzeinrichtung

Info

Publication number: DE19930276A1
Application number: DE1999130276
Authority: DE
Inventors: Otfried Derschmidt; Ludwig Buergler
Original assignee: AVL List GmbH
Current assignee: AVL List GmbH
Priority date: 1998-07-02
Filing date: 1999-07-01
Publication date: 2000-01-27
Also published as: AT2961U3; AT2961U2

Abstract

Bei einer Speichereinspritzeinrichtung mit zumindest einem direkt in einen Brennraum (2) einer Brennkraftmaschine mündenden Einspritzinjektor (3) pro Zylinder, welcher über eine Einspritzleitung (1) mit einer Kraftstoffverteilerleiste (CR) verbunden ist, ist zur Realisierung eines zweiten Druckniveaus vorgesehen, daß in jeder Einspritzleitung (1) ein von einem Steuergerät (S¶2¶) mit Steuersignalen beaufschlagbares Schaltventil (4) und zwischen dem Schaltventil (4) und dem Einspritzinjektor (3) ein Druckhalteventil (5) angeordnet ist, welches bei geschlossenem Schaltventil (4) einen am Einspritzinjektor (3) anliegenden Restdruck hält.

Description

Die Erfindung betrifft eine Speichereinspritzeinrichtung mit zumindest einem direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mündenden Einspritzinjektor pro Zylinder, welcher über eine Einspritzleitung mit einer Kraftstoffverteilerleiste (CR) verbunden ist.

Bei konventionellen Speichereinspritzsystemen (Common-Rail-Systemen) wird durch Steue rung des Hubes der Ventilnadel des Einspritzinjektors eine Einspritzung des Kraftstoffes in den Brennraum erzeugt. Die Einspritzmenge hängt dabei von der Öffnungsdauer der Ventil nadel und dem durch das Speichereinspritzsystem bereitgestellten Speicherdruck ab. Zur Er zielung eines optimalen Verbrennungsablaufes bei guter Gemischaufbereitung erfolgt die Haupteinspritzung bei hohen Einspritzdrücken bis zu etwa 1600 bar.

Gleichzeitig mit der Menge der Haupteinspritzung erhöht sich allerdings auch die Vorein spritzmenge, was sich nachteilig auf die Geräuschentwicklung und die Abgaszusammenset zung auswirkt. Mit diesen systembedingten hohen Speicherdrücken sind kleine Vorein spritzmengen im Bereich von 1 mm³ und weniger nur schwer realisierbar, da bei den notwen digen, extrem kurzen Öffnungszeiten die technischen Grenzen mechanischer Systeme erreicht werden.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden und eine Speichereinspritzeinrichtung derart weiterzubilden, daß die Abgaszusammensetzung von Brennkraftmaschinen verbessert und die Geräuschentwicklung positiv beeinflußt wird.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß in jeder Einspritzleitung ein von einem Steuergerät mit Steuersignalen beaufschlagbares Schaltventil und zwischen dem Schaltventil und dem Einspritzinjektor ein Druckhalteventil angeordnet ist, welches bei geschlossenem Schaltventil einen am Einspritzinjektor anliegenden Restdruck hält. Durch die Anordnung eines Schaltventils mit nachgeschaltetem Druckhalteventil zur Aufrechterhaltung eines Rest druckes in der Einspritzleitung steht somit ein zweites Druckniveau zur Verfügung, welches sich - wie weiter unten im Detail ausgeführt - für die Voreinspritzung mit niedrigeren Rest druck oder für eine Regelung des zeitlichen Verlaufes der Einspritzrate verwenden läßt.

Vorteilhafterweise ist dem Druckhalteventil eine Drossel vorgeschaltet, deren Durchlaßöff nung so bemessen ist, daß sich der höchstmögliche Druck im Common-Rail-System bei höch ster Motordrehzahl bis zum nächsten Einspritzvorgang noch auf den gewünschten Restdruck entspannen kann und gleichzeitig der Kraftstoffverlust während der Hochdruckphase mög lichst gering ist.

Vorteilhafterweise ist das Druckhalteventil derart ausgebildet, daß es zur Aufrechterhaltung eines Restdruckes im Bereich von 250 bis 600 bar, vorzugsweise im Bereich von 300 bis 400 bar, geeignet ist.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Speichereinspritzein richtung,

Fig. 2 und 3 zeigen jeweils ein Diagramm der Einspritzparameter innerhalb eines Ein spritzzyklus für zwei Betriebsvarianten der Einspritzeinrichtung.

Die Speichereinspritzeinrichtung gemäß Fig. 1 weist eine Kraftstoffverteilerleiste CR (Common-Rail-System) auf, welches über eine Einspritzleitung 1 mit einem in den Brenn raum 2 einer nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine mündenden Einspritzinjektor 3 verbunden ist. Der Einspritzinjektor 3 verfügt über ein Steuergerät S₁.

In der Einspritzleitung 1 ist ein von einem Steuergerät S₂ mit Steuersignalen beaufschlagbares Schaltventil 4 angeordnet, wobei sich zwischen diesem Schaltventil und dem Einspritzinjektor 3 ein Druckhalteventil 5 befindet, welchem eine Drossel 6 vorgeschaltet ist.

Die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung befindet sich vor einem Einspritzvorgang in fol gendem Zustand:

- Druck im Common-Rail-System bis zum Schaltventil bis ca. 1600 bar;
- Schaltventil 4 geschlossen,
- Restdruck in der Einspritzleitung 1 zwischen Schaltventil 4 und Einspritzinjektor 3 z. B. 300 bar.

Mit der erfindungsgemäßen Speichereinspritzeinrichtung ergeben sich zwei unterschiedliche Betriebsmöglichkeiten:

1) Die Voreinspritzung erfolgt mit dem vorhandenen niedrigen Restdruck von z. B. 300 bar. Danach wird das Schaltventil 4, gesteuert vom Steuergerät S₂, geöffnet, wodurch das gesamte Einspritzsystem mit dem Druck des Common-Rail-Systems (bis 1600 bar) be aufschlagt wird. Die Haupteinspritzung erfolgt danach mit Rail-Druck. In Fig. 2 sind dazu in einem Diagramm in zeitlicher Abfolge übereinander die Parameter Einspritz druck D in bar, Einspritzrate R in mm³/ms und Nadelhub N in mm angegeben. Damit der Kraftstoffverlust durch das Druckhalteventil 5 während der Hochdruckphase möglichst gering ist, wird eine Drossel 6 mit kleiner Bohrung vor dem Druckhalteventil 5 ange bracht. Nach dem Einspritzvorgang wird die Verbindung zwischen der Kraftstoffvertei lerleiste CR und dem Einspritzinjektor 3 durch das Schaltventil 4 wieder unterbrochen, damit sich der niedrigere Restdruck von z. B. 300 bar bis zum nächsten Einspritzvorgang einstellen kann. Vorteilhafterweise können dadurch kleinste gewünschte Voreinspritz mengen realisiert werden, wobei die Streuung der Voreinspritzmenge im Vergleich zu konventionellen CR-Systemen signifikant verbessert wird. Außerdem ist die Eindring tiefe der Voreinspritzung geringer, was sich günstig auf den Ablauf der Hauptverbren nung auswirken kann.
2) Es erfolgt keine Voreinspritzung sondern eine zeitliche Regelung des Einspritzratenver laufes. Das Schaltventil 4 wird dabei so geschaltet, daß der Druckanstieg im Ein spritzinjektor 3 zeitlich in die erste Phase der Einspritzung fällt, d. h. es ist eine Formung des Einspritzratenverlaufes (rate-shaping) möglich. Diese Betriebsart wird in Fig. 3 an schaulich dargestellt. Durch diese Betriebsart ist es möglich, für die Dauer des Zündver zuges ab Beginn der Einspritzung möglichst wenig Kraftstoff in den Brennraum einzu bringen, wodurch die NO_x-Werte und das Verbrennungsgeräusch minimiert werden. Mit der strichlierten Linie in den Fig. 2 und 3 ist jeweils die Einspritzmenge M in mm³ dargestellt.

Zur Verringerung des Totvolumens des Systems für einen möglichst raschen Druckaufbau wird das Schaltventil 4 möglichst nahe am Einspritzinjektor 3 angeordnet.

Claims

1. Speichereinspritzeinrichtung mit zumindest einem direkt in einen Brennraum (2) einer Brennkraftmaschine mündenden Einspritzinjektor (3) pro Zylinder, welcher über eine Einspritzleitung (1) mit einer Kraftstoffverteilerleiste (CR) verbunden ist, dadurch ge kennzeichnet, daß in jeder Einspritzleitung (1) ein von einem Steuergerät (S₂) mit Steu ersignalen beaufschlagbares Schaltventil (4) und zwischen dem Schaltventil (4) und dem Einspritzinjektor (3) ein Druckhalteventil (5) angeordnet ist, welches bei geschlossenem Schaltventil (4) einen am Einspritzinjektor (3) anliegenden Restdruck hält.

2. Speichereinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckhalteventil (5) eine Drossel (6) vorgeschaltet ist.

3. Speichereinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil (4) zur Verringerung des Totvolumens in der Einspritzleitung (1) nahe am Einspritzinjektor (3) angeordnet ist.

4. Speichereinspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß das Druckhalteventil (5) zur Aufrechterhaltung eines Restdruckes im Bereich von 250 bis 600 bar, vorzugsweise im Bereich von 300 bis 400 bar, ausgebildet ist.