DE60305047T2

DE60305047T2 - Kraftstoffzufuhrsystem

Info

Publication number: DE60305047T2
Application number: DE60305047T
Authority: DE
Inventors: Kai Lehtonen
Original assignee: Wartsila Finland Oy
Current assignee: Wartsila Finland Oy
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2023-07-18
Also published as: AU2003249130A1; EP1540169A1; ATE325270T1; DE60305047T3; FI20021432A0; WO2004013487A1; EP1540169B1; FI117349B; EP1540169B2; FI20021432A; DE60305047D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffzufuhrsystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, das mindestens eine Kraftstoffquelle und eine Hochdruckpumpe in Fließverbindung damit, um den Kraftstoffdruck bis zu einem erhöhten Druck anzuheben, und mindestens zwei Kraftstoffeinspritzvorrichtungen umfasst, die in Verbindung mit Maschinenzylindern angeordnet sind, wobei sich jede der Einspritzvorrichtungen in Fließverbindung mit der Hochdruckpumpe befindet, und wobei eine individuelle Drucksammeleinheit mit jeder Kraftstoffeinspritzvorrichtung verbunden ist.
Für das Verbessern des Betriebs von Kolbenkraftmaschinen wird allgemein ein sogenanntes Common-Rail-Kraftstoffzufuhrsystem verwendet, bei dem die Druckzufuhr und die Einspritzsteuerung voneinander getrennt sind. Somit wurde eine präzisere Kraftstoffeinspritzung beispielsweise im Hinblick auf den Zeitpunkt und das Volumen erzielt. Bei großen Maschinen, die beispielsweise mehr als sechs Zylinder in einer Reihe aufweisen, verursacht eine ausgedehnte Drucksammeleinheit unter anderem Vibrationsprobleme beim Kraftstoffdruck.
Die EP 968367 B1 offenbart eine Kraftstoffeinspritzanordnung, bei der ein großer gleichförmiger Raum in Hochdruckleitungen aufgeteilt ist, die zu ihren jeweiligen Einspritzvorrichtungen führen, wo ein Drucksammler vorgesehen ist. Sogar diese Art von Anordnung, die als solche die Druckvibration im Kraftstoff erniedrigen würde, ist in großen Maschinen, die hoch viskosen Brennstoff verwenden, nicht anwendbar. Wenn die Maschine nicht läuft, wird Kraftstoff in jedem getrennten Sammler gespeichert, und wenn er abgekühlt wird, wird der Kraftstoff steif und fließt nicht frei genug, um einen störungsfreien Lauf der Maschine zu liefern, wenn diese wieder gestartet wird.
Das Dokument DE 198 42 067 A zeigt ein Kraftstoffzufuhrsystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Kraftstoffzufuhrsystem bereit zu stellen, bei dem die Probleme des Stands der Technik minimiert werden.
Die Ziele der Erfindung werden hauptsächlich mit dem, was in Anspruch 1 und detaillierter in den anderen Ansprüchen beschrieben ist, erzielt.
Das Kraftstoffzufuhrsystem gemäß der Erfindung umfasst mindestens eine Kraftstoffquelle und eine Hochdruckpumpe in Fließverbindung mit ihr für das Anheben des Kraftstoffdrucks auf einen erhöhten Druck, und mindestens zwei Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, die in Verbindung mit Maschinenzylindern angeordnet sind, wobei sich jede der Einspritzvorrichtungen über eine Drucksammeleinheit in Fließverbindung mit der Hochdruckpumpe befindet. Die Erfindung ist hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens eine Drucksammeleinheit in Verbindung sowohl mit der Kraftstoffeinspritzvorrichtung als auch mindestens einer anderen Drucksammeleinheit für den Kraftstoff befindet.
Präziser befindet sich gemäß der Erfindung jede der letzteren Drucksammeleinheiten für den Kraftstoff in der Fließrichtung des Kraftstoff vorzugsweise nur über die frühere Drucksammeleinheit in der Fließrichtung des Kraftstoffs in Fließverbindung mit der Druckerhöhungspumpe. In der Fließrichtung des Kraftstoffs befindet sich die letzte Drucksammeleinheit für den Kraftstoffs über einen getrennten Rückkanal oder dergleichen in einer steuerbaren Fließverbindung mit der Kraftstoffquelle und ist mit einem Ventil versehen. Vorzugsweise umfasst das Kraftstoffzufuhrsystem eine Vielzahl von Drucksammeleinheiten, von denen jede, bis auf die letzte, mit ihrer jeweiligen Kraftstoffeinspritzvorrichtung und mit der nächsten Drucksammeleinheit in der Flussrichtung des Kraftstoffs verbunden ist.
Die Druckerhöhungspumpe befindet sich im wesentlichen nur mit einer Drucksammeleinheit in direkter Fließverbindung, und jede der anderen Drucksammeleinheiten ist mit der Drucksammeleinheit, die ihr in der Fließrichtung des Kraftstoffs vorher geht, verbunden. Somit wird eine gegenseitige Verbindung, die eine wirksame Kraftstoffumwälzung ermöglicht und gleichzeitig wirksam die Entwicklung von Druckvibrationen verhindert, geliefert.
Das Kraftstoffzufuhrsystem umfasst vorzugsweise mindestens eine dritte Drucksammeleinheit nach der Druckerhöhungspumpe, die so angeordnet ist, dass der ganze zu liefernde Kraftstoff hindurch geht.
Durch die Erfindung ist es möglich, die Kraftstoffumwälzung so anzuordnen, dass im Fließweg nur sehr kurze Leitungen, die die Drucksammeleinheiten verbinden, und die Einspritzvorrichtungen außerhalb des Weges bleiben. Somit kann das Meiste des Kraftstoffs durch das Kraftstoffzufuhrsystem umgewälzt werden, beispielsweise für ein Vorerwärmen des Kraftstoffs vor dem Start der Maschine. Durch die Verwendung dieser Anordnung wird eine wirksam und schnell betriebene Einspritzung durch die nebeneinander angeordnete Lage der Drucksammeleinheiten und der Einspritzvorrichtungen geliefert, und weiter kann dies mit der wirksamen Kraftstoffumwälzung, die durch die gegenseitige Verbindung erzielt wird, kombiniert werden. Somit wird durch diese Lösung eine gut anwendbare und vorteilhafte Anordnung insbesondere für Kraftstoffe mit hoher Viskosität geliefert. Zusätzlich wird eine gleiche Einspritzrate in jeden Zylinder erzielt, da die Größe jeder Drucksammeleinheit für jedes einzelne Einspritzventil optimal dimensioniert werden kann. Wenn diese Art der Anordnung verwendet wird, sind auch die Druckvibrationen sehr klein.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Beispiels unter Bezug auf die angefügten Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt schematisch eine Ausführungsform der Erfindung, und
2 zeigt schematisch eine andere Ausführungsform der Erfindung.
1 ist eine stark schematische Darstellung und sie zeigt nur die notwendigen Elemente für das Beschreiben der Grundidee der vorliegenden Erfindung. Die Bezugszahl 1 bezieht sich auf die Zylinder für die Anwendung der Erfindung, das heißt auf eine Kolbenkraftmaschine. Hier ist die Anzahl der Zylinder vier, aber es ist offensichtlich, dass die Anzahl der Zylinder variieren kann, und es ist auch offensichtlich, das es beispielsweise in sogenannten V-Maschinen zwei nebeneinander liegende Zylinderreihen gibt. Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 2 ist in Verbindung mit jedem Zylinder 1 angeordnet. Das Zufuhrsystem umfasst eine Kraftstoffquelle 3, wie einen Kraftstofftank, von der Kraftstoff durch eine Kraftstoffrohr 4 mit Hilfe einer Hochdruckpumpe 5 weiter in das System auf einen Druck gepumpt wird, der höher als der Druck der Kraftstoffquelle ist. Die Hochdruckpumpe ist über ein Kraftstoffrohr 8 mit einer Drucksammeleinheit 6 verbunden, durch die der ganze zu liefernde Kraftstoff hindurch geht. Die Drucksammeleinheit 6 ist mit einer Verbindung zur Drucksammeleinheit 7.1 der ersten Einspritzvorrichtung 2.1 in der Flussrichtung des Kraftstoffs versehen. Der Kraftstoff gelangt zu allen Einspritzvorrichtungen 2.1–2.N auch durch diese Drucksammeleinheit 7.1 Jede Einspritzvorrichtung 2.1–2.N ist mit ihrer jeweiligen Drucksammeleinheit 7.1–7.N versehen, die durch ein relativ kurze Leitung 9.1–9.N verbunden ist. Somit variiert die Anzahl der Einspritzvorrichtungen und Drucksammeleinheiten in Abhängigkeit von der Maschine, aber in jedem Fal1 befindet sich die Drucksammeleinheit, die mit den Einspritzvorrichtungen verbunden ist, in Verbindung sowohl mit der Kraftstoffeinspritzvorrichtung als auch einer anderen Drucksammeleinheit für Kraftstoff in der Fließrichtung des Kraftstoffs, mit Ausnahme der letzten Drucksammeleinheit, wodurch die Drucksammeleinheiten 7.1–7.N im Verzweigungspunkt eines Abschnitts der Kraftstoffzufuhrleitung 8 und eines Abschnitts der Kraftstoffleitung 8, die Kraftstoff zur nächsten Drucksammeleinheit nimmt, mit Ausnahme der letzten Drucksammeleinheit 7.N, und der Kraftstoffleitung 9.1–9.N, die Kraftstoff zur Einspritzvorrichtung 2.1–2.N nimmt, angeordnet sind. Eine Leitung, die von der letzten Drucksammeleinheit 7.N zurück zur Kraftstoffquelle 3 führt, ist vorgesehen. Die Leitung 9 ist mit einem Ventil 10 versehen, durch das die Menge des Kraftstoffs, die durch das System zirkuliert, eingestellt werden kann. Bei der Anwendung in V-Maschinen würden zwei Reihen mit dem Drucksammler 6 verbunden.
Wenn die Maschine nach einer langen Abschaltdauer gestartet wird, wird die Hochdruckpumpe 5 gestartet, und das Ventil 10 wird geöffnet, und der Kraftstoff beginnt zu fließen. Alternativ kann der Kraftstoff durch eine hier nicht gezeigte Kraftstofftransportpumpe umgewälzt werden. Während der Umwälzung durch jede Sammeleinheit 6, 7.1, 7.N und die Leitung 9 zurück zum Tank 3 erwärmt sich der Kraftstoff und wird für einen störungsfreien Betrieb der Maschine flüssig genug fließen.
In 2 ist eine Ausführungsform gezeigt, die ansonsten der Ausführungsform der 1 entspricht, bei der aber mehrere Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 2.1, 2.2, 2.3; 2.4, 2.5, 2.N mit einem Drucksammler 7.1; 7.N verbunden sind. Dies kann bei kleineren Maschinen vorteilhaft sein, bei denen die Kraftstoffleitungen 9.1–9.N, die den Kraftstoff zu den Einspritzvorrichtungen 2.1–2.N nehmen, dennoch im wesentlichen kurz sind.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Anwendungen beschränkt, sondern mehrere andere Modifikationen können im Umfang der angefügten Ansprüche erwogen werden.

Claims

Kraftstoffzufuhrsystem, das mindestens eine Kraftstoffquelle (3) und eine sich in Fließverbindung damit befindliche Hochdruckpumpe (5) für das Anheben des Kraftstoffdrucks auf einen erhöhten Druck, und mindestens zwei Kraftstoffeinspritzvorrichtungen (2.1–2.N), die in Verbindung mit Maschinenzylindern (1) angeordnet sind, umfasst, wobei jede der Einspritzvorrichtungen (2.1–2.N) sich über eine Vielzahl von Drucksammeleinheiten (7.1–7.N) in Fließverbindung mit der Hochdruckpumpe (5) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass jede aus der Vielzahl der Drucksammeleinheiten (7.1–7.N) mit ihrer jeweiligen Kraftstoffeinspritzvorrichtung oder ihren jeweiligen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen (2.1-2.N) verbunden ist, sich die Druckerhöhungspumpe (5) im wesentlichen in direkter Fließverbindung mit nur einer Drucksammeleinheit (7.1) befindet, sich jede der späteren Drucksammeleinheiten (7.2) in der Fließrichtung des Kraftstoffs in Fließverbindung mit der Druckerhöhungspumpe (5) nur über die erste Drucksammeleinheit (7.1) in der Fließrichtung des Kraftstoffs befindet, und sich die letzte Drucksammeleinheit (7.N) für den Kraftstoff in der Fließrichtung des Kraftstoffs in steuerbarer Fließverbindung (9, 10) mit der Kraftstoffquelle (3) befindet.
Kraftstoffzufuhrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine weitere Drucksammeleinheit (6) nach der Druckerhöhungspumpe (5) umfasst, die so angeordnet ist, dass der ganze zu liefernde Kraftstoff durch sie hindurch geht.