DE19952513A1

DE19952513A1 - Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit konstantem Lecköldruck im Injektor

Info

Publication number: DE19952513A1
Application number: DE1999152513
Authority: DE
Inventors: Dieter Kienzler; Wolfgang Stoecklein; Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-10-30
Filing date: 1999-10-30
Publication date: 2001-06-07
Also published as: CN1327510A; WO2001033070A1; EP1144850A1; JP2003514171A

Abstract

Es wird ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen vorgeschlagen, bei dem das Lecköl in den Injektoren (3) stets einen über dem Umgebungsdruck liegenden Druck hat.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit mindestens einem Injektor, der oder die mit einem drucklosen Kraftstoffrücklauf verbunden sind.

Bei diesen Einspritzsystemen nach dem Stand der Technik werden die Steuer- und Leckagemengen des oder der Injektoren über einen drucklosen Kraftstoffrücklauf abgeführt und in den Kraftstofftank eingespeist. Bei manchen Injektoren für Dieselmotoren muss das Lecköl im Injektor jedoch einen definierten Druck haben. Zu diesen Injektoren zählen piezogesteuerte Common Rail-Injektoren. Bei diesen Injektoren ist zwischen Piezoaktor und Steuerventil ein hydraulischer Koppler angeordnet, der den Stellweg des Piezo-Aktors vergrößert. Dazu ist ein Kopplerraum vorhanden, dessen Befüllung einen definierten, über dem Umgebungsdruck liegenden Lecköldruck erfordert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen bereitzustellen, bei welchem das Lecköl in den Injektoren stets einen über dem Umgebungsdruck liegenden Druck hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit mindestens einem Injektor, der oder die mit einem drucklosen Kraftstoffrücklauf verbunden sind, wobei zwischen dem oder den Injektoren und dem Kraftstoffrücklauf Mittel zum Aufrechterhalten eines über dem Umgebungsdruck liegenden Lecköldrucks in dem oder den Injektoren vorhanden sind.

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzsystem hat den Vorteil, dass in jedem Injektor stets ein Lecköldruck herrscht, der über dem Umgebunsgsdruck liegt. Dadurch wird die Funktionsweise des oder der Injektoren verbessert, bzw. wird deren Funktion erst ermöglicht. Dies gilt insbesondere für Aktoren mit Piezoaktor. Außerdem kann die Bemessung der Einspritzmengen verbessert werden, wenn der Lecköldruck im Injektor konstant gehalten wird.

Eine Variante der Erfindung sieht vor, dass an jedem Injektor Mittel zum Aufrechterhalten eines Lecköldrucks vorhanden sind, so dass der Lecköldruck in jedem Injektor mit hoher Regelgüte konstant gehalten werden kann. Außerdem verhindert die Anordnung der Mittel zum Aufrechterhalten eines Lecköldrucks direkt am Injektor, dass Druckschwingungen in den Verbindungsleitungen zwischen Injektor und Kraftstoffrücklauf entstehen, welche die Funktion des Injektors beeinträchtigen können.

In Ergänzung der Erfindung sind die Mittel zum Aufrechterhalten eines Lecköldrucks an dem Injektor angeflanscht, so dass, ohne wesentliche konstruktive Änderungen an dem Injektor vorzunehmen, ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzsystem bereitgestellt werden kann.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Mittel zum Aufrechterhalten eines Lecköldrucks in den Injektor integriert, so dass eine besonders kompakte Bauweise des Injektors erreicht wird und die Zahl der Dichtflächen und damit auch die Zahl möglicher Leckagestellen verringert wird.

Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen jedem Injektor und den Mitteln zum Aufrechterhalten eines Lecköldrucks eine Sammelleitung vorhanden, so dass der Lecköldruck aller Injektoren zentral geregelt wird. Dies hat neben den Kostenvorteilen, die daraus resultierten, dass die Mittel zum Aufrechterhalten eines Lecköldrucks nur einfach vorhanden sein müssen, den weiteren Vorteil, dass der Lecköldruck in allen Injektoren gleich ist, so dass die Injektoren der verschiedenen Zylinder besonders gleichmäßig arbeiten.

In Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens zwischen einem Injektor und der Sammelleitung eine Verbindungsleitung vorhanden ist, so dass die Sammelleitung kurz und von einfacher Geometrie sein kann und die räumliche Entfernung zwischen Sammelleitung und Injektoren durch kostengünstig herstellbare Verbindungsleitungen überbrückt wird.

Eine andere Variante der Erfindung sieht vor, dass die Sammelleitung im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordnet ist, so dass die Zahl der Bauteile im Motorraum verringert wird, eine besonders kompakte Bauweise der Brennkraftmaschine und des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems erzielt wird und die Zugänglichkeit des Kraftstoffeinspritzsystems und der Brennkraftmaschine verbessert wird.

In Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sammelleitung im Zylinderkopf mit Austrittsöffnungen für Kraftstoff in den Injektoren hydraulisch in Verbindung steht, so dass Schraub- oder Klemmverbindungen zwischen dem Leckölaustritt aus dem Injektor und der Sammelleitung entfallen können. Außerdem wird die Außenkontur des Injektors einfacher und glattflächiger, so dass sich die Festigkeitsberechnungen vereinfachen und Herstellungskosten eingespart werden.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die Mittel zum Aufrechterhalten eines Lecköldrucks in dem oder den Injektoren eines oder mehrere Druckhalteventile, so dass auf bewährte und ausgereifte Komponenten zurückgegriffen werden kann, um das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzsystem bereitzustellen.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch gelöst durch einen Zylinderkopf, der eine Sammelleitung zur Aufnahme von Lecköl aus den Injektoren aufweist, so dass aufgrund des Strömungswiderstands der Sammelleitung in allen Injektoren ein über dem Umgebungsdruck liegender Lecköldruck vorhanden ist. Dies gilt unabhängig davon, ob die Sammelleitung über ein Druckhalteventil mit dem Kraftstoffrücklauf oder ohne Druckhalteventil mit dem Kraftstoffrücklauf verbunden ist.

In Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sammelleitung im Zylinderkopf die Bohrungen im Zylinderkopf zur Aufnahme der Injektoren durchdringt, so dass die hydraulische Verbindung von Injektoren und Sammelleitung beim Montieren der Injektoren im Zylinderkopf ohne zusätzlichen Montageaufwand erfolgt.

Bei einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sammelleitung über ein Druckhalteventil mit dem Kraftstoffrücklauf in Verbindung steht, so dass in allen Injektoren ein gleicher, über dem Umgebungsdruck liegender Lecköldruck vorhanden ist.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung sowie den Ansprüchen entnehmbar.

Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems und

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems. Aus einem Kraftstoffhochdruckspeicher 1 werden zwei Injektoren 3 über Hochdruckleitungen 5 mit Kraftstoff versorgt. Die auftretenden Leckagemengen und die Steuermengen werden über je einen Kraftstoffrücklauf 7 in einen nur andeutungsweise dargestellten Kraftstofftank 9 zurückgeführt. Damit die Steuer- und Leckagemengen im Injektor 3 einen bestimmten Lecköldruck behalten, sind zwischen Injektoren 3 und jeden Kraftstoffrücklauf 7 Druckhalteventile 11 angeordnet. Die Steuer- und Leckagemengen werden auch als Lecköl bezeichnet. Die Druckhalteventile 11 sperren den Durchfluss von Kraftstoff aus dem Injektor 3 in den Kraftstoffrücklauf 7, solange der Lecköldruck im Injektor 3 niedriger als der Öffnungsdruck des Druckhalteventils 11 ist. Während des Betriebs des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems führt die Leckage innerhalb des Injektors 3 zum Aufbau eines Lecköldrucks im Leckölbereich des Injektors 3. Besonders vorteilhaft an der hier gezeigten Ausführungsform ist, dass jeder Injektor 3 über ein eigenes Druckhalteventil 11 verfügt, so dass der Lecköldruck in jedem Injektor 3 besonders konstant gehalten werden kann. Außerdem ist der Kraftstoffrücklauf 7 drucklos, so dass keine von ihm ausgehenden Druckschwingungen auf die Injektoren 3 übertragen werden.

In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems dargestellt. Gleiche Bauteile wurden mit den gleichen Bezugszahlen wie in Fig. 1 versehen. Der wesentliche Unterschied zwischen dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 besteht darin, dass nur ein zentral angeordnetes Druckhalteventil 11 vorhanden ist. Die Verbindung zwischen Druckhalteventil 11 und den Injektoren 3 wird über Verbindungsleitungen 13 und eine Sammelleitung 15 hergestellt. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, an jedem Injektor 3 ein Druckhalteventil 11 vorzusehen. Dies führt zu einer Kostenersparnis und außerdem dazu, dass der Lecköldruck in allen Injektoren 3 gleich ist. Diese Eigenschaft ist insbesondere im Hinblick auf eine möglichst gute Verbrennung und günstige Abgaswerte von Vorteil.

Je nach den Gegebenheiten kann die Sammelleitung 15 über die ganze Länge der Zylinderbank verlaufen, so dass in Folge dessen die Verbindungsleitungen 13 kurz gehalten werden können. Bei anderen Platzverhältnissen im Motorraum kann die Sammelleitung 15 zu einem Sammler verkürzt werden, der lediglich die Aufgabe hat, die Verbindungsleitungen 15 zusammenzufassen, so dass ein gemeinsamer Leckölstrom das Druckhalteventil 11 passiert. Selbstverständlich können bei der Entscheidung, in welchem Verhältnis Sammelleitung 15 und Verbindungsleitungen 13 zueinander stehen, auch hydraulische Gesichtspunkte, insbesondere mögliche Druckschwingungen innerhalb der Verbindungsleitungen 13 oder der Sammelleitung 15, berücksichtigt werden.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems, bei dem die Sammelleitung 15 in einem Zylinderkopf 17 der Brennkraftmaschine integriert ist. Bei der Montage der Injektoren 3 im Zylinderkopf 17, werden die Austrittsöffnungen 19, durch die das Lecköl die Injektoren 3 verlässt, mit der Sammelleitung 15 verbunden. Bei dieser Variante entfallen die Verbindungsleitungen 13 vollständig. Am in Fig. 3 rechten Ende der Sammelleitung 15 ist ein Druckhalteventil 11 angeordnet, welches den Lecköldruck in den Injektoren 3 einstellt. Um eine gute Abdichtung zwischen Injektor 3 und Sammelleitung 15 zu erzielen, sind in die Bohrungen im Zylinderkopf 17, welche die Injektoren 3 aufnehmen, Nuten eingestochen, in denen sich O-Ringe 21 befinden. Neben den kurzen Leitungswegen und dem einfachen Aufbau ist an dieser Variante besonders vorteilhaft, dass die Injektoren 3 glattflächig gestaltet werden können, was deren Herstellung vereinfacht und die Zuverlässigkeit erhöht. Diese Art der Leckölabfuhr über eine Sammelleitung 15 im Zylinderkopf kann selbstverständlich auch bei Kraftstoffeinspritzsystemen angewandt werden, deren Injektoren oder Einspritzdüsen nicht notwendigerweise einen hohen Lecköldruck erfordern. Bei diesen Kraftstoffeinspritzsystemen kann auf das Druckhalteventil 11 verzichtet werden und die Sammelleitung 15 kann direkt mit einem nicht dargestellten Kraftstoffrücklauf 7 verbunden werden.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit mindestens einem Injektor (3), der oder die mit einem drucklosen Kraftstoffrücklauf (7) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem oder den Injektoren (3) und dem Kraftstoffrücklauf (7) Mittel (11) zum Aufrechterhalten eines Lecköldrucks in dem oder den Injektoren (3) vorhanden sind.

2. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Injektor (3) Mittel (11) zum Aufrechterhalten eines Lecköldrucks vorhanden sind.

3. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (11) zum Aufrechterhalten eines Lecköldrucks an den Injektor (3) angeflanscht sind.

4. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (11) zum Aufrechterhalten eines Lecköldrucks in den Injektor (3) integriert sind.

5. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jedem Injektor (3) und den Mitteln (11) zum Aufrechterhalten eines Lecköldrucks eine Sammelleitung (15) vorhanden ist.

6. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwischen einem Injektor (3) und der Sammelleitung (15) eine Verbindungsleitung (13) vorhanden ist.

7. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelleitung (13) im Zylinderkopf (17) der Brennkraftmaschine angeordnet ist.

8. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelleitung (15) im Zylinderkopf (17) mit Austrittsöffnungen (19) für Kraftstoff in den Injektoren (3) hydraulisch in Verbindung stehen.

9. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (11) zum Aufrechterhalten eines Lecköldrucks in dem oder den Injektoren (3) eines oder mehrere Druckhalteventile (11) sind.

10. Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf (17) eine Sammelleitung (15) zur Aufnahme von Lecköl aus den Injektoren (3) aufweist.

11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelleitung (15) im Zylinderkopf (17) die Bohrungen im Zylinderkopf zur Aufnahme der Injektoren (3) durchdringt.

12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelleitung (15) im Zylinderkopf (17) über ein Druckhalteventil (11) mit dem Kraftstoffrücklauf (7) in Verbindung steht.