EP0946830B1 - Fuel injection system for an internal combustion engine - Google Patents
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M43/00—Fuel-injection apparatus operating simultaneously on two or more fuels, or on a liquid fuel and another liquid, e.g. the other liquid being an anti-knock additive
- F02M43/04—Injectors peculiar thereto
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- F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
- F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
- F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
- F02M2200/40—Fuel-injection apparatus with fuel accumulators, e.g. a fuel injector having an integrated fuel accumulator
Definitions
- the invention is based on a fuel injection system for an internal combustion engine according to the preamble of the claim 1.
- Such fuel injection systems are, for example, from known from DE 4337 048 C2.
- a two-component nozzle provided the stratified injection of Fuel and an additional liquid, such as diesel fuel and water serves to reduce pollutant emissions To reduce internal combustion engine and, if necessary, the efficiency to increase.
- an additional liquid such as diesel fuel and water serves to reduce pollutant emissions To reduce internal combustion engine and, if necessary, the efficiency to increase.
- the known Injection system also realizes the so-called common rail technology, in which all operating the internal combustion engine High pressure fuel injectors be fed from a common rail pressure accumulator.
- a disadvantage of the known fuel injection system is that for each individual injector for metering the additional liquid a complex and relatively expensive 3/2-way valve as well as for the control of the diesel injection quantity another 3/2-way valve is required.
- the additional liquid is the first 3/2-way valve Fuel supply from the common rail pressure accumulator to the injection nozzle interrupted and at the same time the injector surrounding pressure chamber, in the high pressure Fuel is stored through an appropriate position of the first 3/2-way valve to the fuel low pressure side drained out. Due to the pressure drop in the pressure chamber is additional liquid via a corresponding line conveyed into the pressure chamber, which is the corresponding fuel volume repressed.
- the first 3/2-way valve brought back into a position that connects between the common rail pressure accumulator and the pressure chamber in the injection valve.
- the amount of fuel to be injected that of the upstream Additional liquid in the through the next valve opening is to follow the injection burst caused
- Another 3/2-way solenoid valve is provided, which is the rear the nozzle needle by a spring in the closed position is held, either with the common rail pressure accumulator or connects to the fuel low pressure side and thereby the stroke of the valve needle, the opening and Closing the valve and thus the desired injection quantity controls.
- the known fuel injection system is required the two precisely working for each individual injector and thus complex 3/2-way solenoid valves to both the desired amount of fuel as well as the required amount to be able to precisely dose additional liquid.
- the fuel injection system according to the invention has constructional simplification and thus for a cheaper manufacture the characteristic features of the claim 1 on.
- This allows the two elaborate and expensive 3/2 solenoid control valves due to simpler and cheaper 2/2-way valves to be replaced, at the same time the possibility is opened for the quantity dosing Additional liquid on a single, precisely working metering valve to shift that a whole group of injectors can operate.
- the second 2/2-way valve only the opening and closing times for the additional liquid pre-storage is determined, the quantity dosage for the amount of fuel to be injected by a corresponding Time control of the first 2/2-way valve in the injection line between the common rail pressure accumulator and the Pressure chamber.
- the nozzle needle at the blunt end of their injector plunger in radial extension small piston that carries high pressure from the common rail pressure accumulator exposed space, which in turn protrudes pressure-tight against the space surrounding the nozzle needle is sealed.
- Fuel injection system is used to promote the Additional liquid uses a membrane, one of which Side with the prevailing in the common rail pressure accumulator High pressure is applied, and the other side due the pressure pulses in the common rail pressure accumulator either directly or via a lever mechanism to promote the additional liquid into the additional liquid line leading to the two-substance nozzle causes.
- the indirect delivery of additional liquid can, for example via a pump piston, which is carried out by a Lever mechanism is connected to the membrane and at Pressure changes in the common rail pressure accumulator that lead to a Membrane movement, a corresponding amount of additional liquid promotes.
- a pump piston which is carried out by a Lever mechanism is connected to the membrane and at Pressure changes in the common rail pressure accumulator that lead to a Membrane movement, a corresponding amount of additional liquid promotes.
- a massive partition wall also mass wall
- the membrane at one end of the common rail pressure accumulator clamped, with an aperture hole in the bulk wall is provided, the damped pressure equalization between the common rail accumulator and the space between the mass wall and the membrane allows.
- a low pass filter would correspond to the mass wall the inductance, the orifice hole the ohmic resistance and the membrane a capacitor.
- An embodiment of the is also very particularly preferred Fuel injection system according to the invention, in which a additional common rail pressure accumulator to accommodate under Pressurized additional liquid is provided, which via a 2/2-way valve with the one leading to the two-component nozzle Auxiliary liquid line is connected and similar advantages has like the known common rail pressure accumulator for fuel.
- a further common rail pressure accumulator of the above described delivery mechanism for the additional liquid considerably simplify by placing the diaphragm over a check valve directly and without interposing a pump piston driving lever mechanism by passing on corresponding Pressure surges on the other common rail pressure accumulators cause the pumping of additional liquid.
- a particular advantage of using another common rail pressure accumulator for additional liquid is that the 2/2-way valve in the additional liquid line can supply whole group of injectors, whereby only It must be ensured that there is no overlap in time the metering processes for the individual injectors occur.
- the fuel injection system according to the invention for a Internal combustion engine for bifluid fuel injection (usually diesel fuel) and an additional liquid (usually water) a high pressure pump 1 supplies one Common rail pressure accumulator 2 with fuel at a pressure level of around 1800 bar.
- a high pressure pump 1 supplies one Common rail pressure accumulator 2 with fuel at a pressure level of around 1800 bar.
- an injection line 6 pressure chamber 3.5 to be supplied with fuel which is the nozzle needle 3.1 surrounds a two-substance nozzle 3
- must now be a metering Component can be arranged, since the earlier usual classic injection pump through the combination of Common rail pressure accumulator 2 and the simpler high pressure pump 1 was replaced and the rail pressure on a certain Level is constantly present.
- This task takes over at the arrangement of the invention a first 2/2-way valve MV1.
- the exact amount is metered over the known (measured or controlled) pressure drop between the commom rail pressure accumulator 2 and that of the two-substance nozzle 3 combustion chamber of the internal combustion engine to be supplied through an exact time window, the size of which is influenced by other factors depends on an electrical control that is not shown in the drawing.
- a path for the fuel to be displaced by the additional liquid from the two-substance nozzle 3 must now be cleared, as is known per se in principle from the prior art.
- This is done by suitably wiring a second 2/2-way valve MV2, the input of which is connected to the injection line 6 via a supply line 7 and the output of which is connected to the low-pressure fuel side via a discharge line 8.
- the first 2/2-way valve MV1 is fired and the second 2/2-way valve is switched to passage.
- fuel under high pressure escapes from the pressure chamber 3.5 via the injection line 6, the feed line 7, the discharge line 8 and a check valve 9 to the low-pressure fuel side, as a rule the fuel tank.
- M pump 13 which has a working fluid at a pre-pressure level of about 2.5 bar in a separating piston adapter 10 with a Separating piston 11 and a constant pressure valve 12 promotes.
- the Separating piston adapter 10 separates the operating fluid (in usually diesel fuel) of the M pump 13 to be introduced Additional liquid (usually water). there the water side of a barrel cylinder in the separating piston 11 from a filling pump 14 via a check valve 16 with additional liquid fed at low pressure (p ⁇ 2 bar).
- the M pump 13 At the right time before the actual injection, between the injection cycles, the M pump 13 a desired amount of operating fluid with a higher Pressure than that with which the check valve 3.4 of the two-substance nozzle 3 is set on the separating piston 11 issued. This will increase the amount of makeup fluid that on the other side of the separating piston 11 the amount of operating fluid corresponds to the M pump 13, via the Constant pressure valve 12 to the additional liquid line 15 passed.
- the constant pressure valve 12 is used for pressure relief or for the correct pre-pressure supply of the additional liquid line 15 between the separating piston adapter 11 and the two-substance nozzle 3.
- the second 2/2-way valve MV2 can be a relatively simple one and cheaper valve than the first 2/2-way valve Be MV1 because the accuracy of the latter for the Function of fuel displacement from pressure chamber 3.5 to Purpose of storing additional liquid is not essential is required and otherwise only a clear yes / no behavior valve MV2 is required.
- the second embodiment shown in FIG distinguishes fuel injection system according to the invention differs from that shown in Fig. 1 by a modification of the responsible for the pumping of the additional liquid Part of the facility.
- a membrane 21.1 by means of a Mass wall 21.2 at one end of the common rail pressure accumulator 20 articulated, the mass wall 21.2 due to a slightly conical outer contour of the membrane 21.1 pressure-tight a high-pressure chamber 20.1 of the common rail pressure accumulator 20 clamps.
- an aperture hole 21.3 provided by the fuel from the high pressure chamber 20.1 in a space 21.4, the membrane 21.1 and the Mass wall 21.2 is enclosed, depending on the pressure drop direction can penetrate or emerge from this.
- a lever mechanism 22 is on the one hand with the space 21.4 opposite side of the membrane 21.1, on the other hand with a Pump piston 23.1 connected.
- the lever mechanism 22 on a longitudinally movable slide 24.1 rotatably mounted. From pressure fluctuations in the high pressure room 20.1 due to jerky withdrawal of the injection quantity Fuel results in a movement of the membrane 21.1. By the diaphragm path becomes a reciprocating movement of the lever mechanism 22 causes, which in turn a corresponding Stroke of the pump piston 23.1 results.
- the pump piston 23.1 is preloaded accordingly via a compression spring 23.2, so that there are no "lots" in any movement phase can arise.
- the pump piston 23.1 sucks through a Line 29 supported with a check valve 27 by a pre-feed pump 20 a corresponding amount of additional liquid from a tank 25 Amount of water via the additional liquid line 15 and that Check valve 3.4 pushed into the two-fluid nozzle 3, if the second 2/2-way valve MV2 for directing the amount of water by a command of the not shown in the drawing Engine management was opened.
- the slide 24.1 by an electric motor 24.3 which is a screwed into the slider 24.1 24.2 carries, according to a turning command from the engine management moved up or down.
- the pump device can either from one injection to the other in the same injector Measure 3 different amounts of additional liquid or further connected to the additional liquid line 15 Injectors (indicated by a number in the drawing parallel arrows) can be customized with that for them respectively correct amount of additional liquid.
- the current stroke of the pump piston can also be used 23.1 measured and with other important, currently available Data and the current change request compared and be offset to make an adjustment as quickly as possible new conditions (e.g. changing the accelerator pedal position by the driver of a motor-driven vehicle) to be able to.
- Nervous reactions of membrane 21.1 caused by pressure peaks or other smaller pressure fluctuations with higher frequencies caused in the high pressure room 20.1 and one exact metering of the required additional liquid is detrimental are dimensioned appropriately and matching the mass wall 21.2 with the orifice bore 21.3 and the spring behavior of the membrane 21.1 damped.
- a behavior that is hydraulic Low pass equals with the mass wall 21.2 in electrical analogue of an inductance, the aperture bore 21.3 an ohmic resistance and the membrane 21.1 one Capacitor corresponds.
- a hydraulic low-pass filter also has an advantageous effect on the pressure conditions in the high pressure chamber 21.1 because this also dampens pressure fluctuations takes place.
- FIG. 3 differs 2 essentially by the fact that for water supply the two-fluid nozzle 3 now another common rail pressure accumulator 32 to accommodate pressurized Additional liquid is provided via a further 2/2-way valve MV3 with the additional liquid line leading to the two-substance nozzle 3 15 and via a check valve 31 with the delivery side of the diaphragm driven pump piston 23.1 is connected.
- the other can 2/2-way valve MV3 identical in construction to the first 2/2-way valve MV1 can be designed, whereby the 2/2-way valve MV3, however suitable for operation with the additional liquid have to be.
- the further 2/2-way valve MV3 can supply entire group of two-substance nozzles 3, as long as none temporal overlaps of the metering processes for the different Injectors. In which injector each measured amount of additional liquid should go off, again determines a simply constructed second 2/2-way valve MV2, however, for every two-component nozzle in the group must be present.
- a further pressure holding valve 43 is provided in the discharge line 8, which connects the second 2/2-way valve MV2 to the low-pressure fuel side.
- Leakage line 35 attached to the reservoir 25 opens.
- the delivery of the additional liquid from the additional container 25 is done via a check valve 34.
- the fluid delivery can also be one in the drawing Pump not shown may be provided.
- FIG. 4 shows a further development of the embodiment 3, in which on a lever mechanism 22 and an adjustment facial expression was dispensed with.
- the promotion and metering is here directly from the to the high pressure room 40.1 of the common rail pressure accumulator 40 for fuel Membrane 41.1, which with appropriate Overpressure in the high pressure chamber 40.1 with a pressure surge Provides additional liquid charged space 43, which on the Check valve 31 in the other common rail pressure accumulator 42 is passed on.
- the other functions are complete analogous to those of the exemplary embodiment according to FIG. 3.
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Patentanspruchs 1.The invention is based on a fuel injection system for an internal combustion engine according to the preamble of the claim 1.
Derartige Kraftstoffeinspritzanlagen sind beispielsweise aus der DE 4337 048 C2 bekannt. Dabei ist einerseits eine Zweistoffdüse vorgesehen, die der geschichteten Einspritzung von Kraftstoff und einer Zusatzflüssigkeit, beispielsweise Dieselkraftstoff und Wasser dient, um den Schadstoffausstoß der Brennkraftmaschine zu vermindern und gegebenenfalls den Wirkungsgrad zu erhöhen. Andererseits ist bei der bekannten Einspritzanlage auch die sogenannte Common-Rail-Technik verwirklicht, bei der sämtliche die Brennkraftmaschine bedienenden Einspritzdüsen mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff aus einem Common-Rail-Druckspeicher beschickt werden.Such fuel injection systems are, for example, from known from DE 4337 048 C2. On the one hand there is a two-component nozzle provided the stratified injection of Fuel and an additional liquid, such as diesel fuel and water serves to reduce pollutant emissions To reduce internal combustion engine and, if necessary, the efficiency to increase. On the other hand, in the known Injection system also realizes the so-called common rail technology, in which all operating the internal combustion engine High pressure fuel injectors be fed from a common rail pressure accumulator.
Nachteilig bei der bekannten Kraftstoffeinspritzanlage ist, daß für jeden einzelnen Injektor zur Mengendosierung der Zusatzflüssigkeit ein aufwendiges und relativ teures 3/2-Wegeventil sowie für die Steuerung der Dieseleinspritzmenge ein weiteres 3/2-Wegeventil benötigt wird. Zum Vorlagern der Zusatzflüssigkeit wird dabei mit dem ersten 3/2-Wegeventil die Kraftstoffzufuhr vom Common-Rail-Druckspeicher zur Einspritzdüse unterbrochen und gleichzeitig ein die Einspritzdüse umgebender Druckraum, in dem unter Hochdruck stehender Kraftstoff gelagert ist, durch eine entsprechende Stellung des ersten 3/2-Wegeventils zur Kraftstoff-Niederdruckseite hin abgelassen. Durch den entstehenden Druckabfall im Druckraum wird über eine entsprechende Leitung Zusatzflüssigkeit in den Druckraum gefördert, die das entsprechende Kraftstoffvolumen verdrängt. Anschließend wird das erste 3/2-Wegeventil wieder in eine Stellung gebracht, die eine Verbindung zwischen dem Common-Rail-Druckspeicher und dem Druckraum im Einspritzventil herstellt. Zur mengengenauen Dosierung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge, die der vorgelagerten Zusatzflüssigkeit bei dem durch die nächste Ventilöffnung hervorgerufenen Einspritzstoß folgen soll, ist das weitere 3/2-Wege-Magnetventil vorgesehen, welches die Rückseite der Düsennadel, die von einer Feder in Schließstellung gehalten wird, wahlweise entweder mit dem Common-Rail-Druckspeicher oder mit der Kraftstoff-Niederdruckseite verbindet und dadurch zeitlich den Hub der Ventilnadel, das Öffnen und Schließen des Ventils und damit die gewünschte Einspritzmenge steuert.A disadvantage of the known fuel injection system is that for each individual injector for metering the additional liquid a complex and relatively expensive 3/2-way valve as well as for the control of the diesel injection quantity another 3/2-way valve is required. For storing the additional liquid is the first 3/2-way valve Fuel supply from the common rail pressure accumulator to the injection nozzle interrupted and at the same time the injector surrounding pressure chamber, in the high pressure Fuel is stored through an appropriate position of the first 3/2-way valve to the fuel low pressure side drained out. Due to the pressure drop in the pressure chamber is additional liquid via a corresponding line conveyed into the pressure chamber, which is the corresponding fuel volume repressed. Then the first 3/2-way valve brought back into a position that connects between the common rail pressure accumulator and the pressure chamber in the injection valve. For precise dosage the amount of fuel to be injected, that of the upstream Additional liquid in the through the next valve opening is to follow the injection burst caused Another 3/2-way solenoid valve is provided, which is the rear the nozzle needle by a spring in the closed position is held, either with the common rail pressure accumulator or connects to the fuel low pressure side and thereby the stroke of the valve needle, the opening and Closing the valve and thus the desired injection quantity controls.
Prinzipiell benötigt die bekannte Kraftstoffeinspritzanlage für jeden einzelnen Injektor die beiden genau arbeitenden und damit aufwendigen 3/2-Steuermagnetventile um sowohl die gewünschte Kraftstoffmenge als auch die erforderliche Menge an Zusatzflüssigkeit exakt dosieren zu können. In principle, the known fuel injection system is required the two precisely working for each individual injector and thus complex 3/2-way solenoid valves to both the desired amount of fuel as well as the required amount to be able to precisely dose additional liquid.
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzanlage weist zur baulichen Vereinfachung und damit zur preisgünstigeren Herstellbarkeit die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 auf. Dadurch können die beiden aufwendigen und teuren 3/2-Magnetsteuerventile durch einfachere und preiswertere 2/2-Wegeventile ersetzt werden, wobei gleichzeitig die Möglichkeit eröffnet wird, die Mengendosierung für die Zusatzflüssigkeit auf ein einziges, genau arbeitendes Dosierventil zu verlagern, das eine ganze Gruppe von Injektoren bedienen kann. Während das zweite 2/2-Wegeventil lediglich die Öffnungs- und Schließzeit für die Zusatzflüssigkeitsvorlagerung bestimmt, wird die Mengendosierung für die einzuspritzende Kraftstoffmenge durch eine entsprechende Zeitsteuerung des ersten 2/2-Wegeventils in der Einspritzleitung zwischen dem Common-Rail-Druckspeicher und dem Druckraum bewirkt.The fuel injection system according to the invention has constructional simplification and thus for a cheaper manufacture the characteristic features of the claim 1 on. This allows the two elaborate and expensive 3/2 solenoid control valves due to simpler and cheaper 2/2-way valves to be replaced, at the same time the possibility is opened for the quantity dosing Additional liquid on a single, precisely working metering valve to shift that a whole group of injectors can operate. While the second 2/2-way valve only the opening and closing times for the additional liquid pre-storage is determined, the quantity dosage for the amount of fuel to be injected by a corresponding Time control of the first 2/2-way valve in the injection line between the common rail pressure accumulator and the Pressure chamber.
Um gleichbleibende Druckverhältnisse im Leitungssystem zu gewährleisten und insbesondere auch bei hohen Temperaturen ein Ausgasen der Zusatzflüssigkeit, in der Regel Wasser, bei Überschreiten des Siedepunktes zu verhindern, empfiehlt sich der Einsatz eines Rückschlagventils zwischen dem zweiten 2/2-Wegeventil und der Kraftstoff-Niederdruckseite.To ensure constant pressure conditions in the pipe system ensure and especially at high temperatures outgassing the additional liquid, usually water It is advisable to prevent the boiling point from being exceeded the use of a check valve between the second 2/2-way valve and the fuel low pressure side.
Vorteilhaft ist es auch, wenn die Düsennadel am stumpfen Ende ihres Injektorstößels in radialer Verlängerung einen kleinen Kolben trägt, der in einen mit Hochdruck vom Common-Rail-Druckspeicher beaufschlagten Raum ragt, welcher seinerseits druckdicht gegen den die Düsennadel umgebenden Raum abgedichtet ist. Durch die Beaufschlagung der gleichbleibenden Kolbenfläche mit dem Common-Rail-Druck werden die Steuerbewegungen der Düsennadel beim Einspritzvorgang unabhängig von den Absolutdruckverhältnissen im Common-Rail-Druckspeicher, weil zur Bewegung des Injektorstößels stets der gleiche Widerstand, nämlich die Federkraft der Ventilfeder überwunden werden muß, so daß die Bewegungskräfte konstant bleiben. Dadurch ergeben sich regeltechnisch günstige konstante Schaltzeiten, die durch die jeweilige Bewegungszeit des Injektorstößels bestimmt werden.It is also advantageous if the nozzle needle at the blunt end of their injector plunger in radial extension small piston that carries high pressure from the common rail pressure accumulator exposed space, which in turn protrudes pressure-tight against the space surrounding the nozzle needle is sealed. By applying the constant Piston area with the common rail pressure are the control movements the nozzle needle during the injection process independently the absolute pressure conditions in the common rail pressure accumulator, because the same applies to the movement of the injector plunger Resistance, namely overcome the spring force of the valve spring must be so that the movement forces remain constant. This results in constant, which are favorable from a control standpoint Switching times by the respective movement time of the injector tappet be determined.
Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzanlage wird zur Förderung der Zusatzflüssigkeit eine Membran verwendet, deren eine Seite mit dem im Common-Rail-Druckspeicher herrschenden Hochdruck beaufschlagt ist, und deren andere Seite aufgrund der Druckimpulse im Common-Rail-Druckspeicher entweder direkt oder über einen Hebelmechanismus eine Förderung der Zusatzflüssigkeit in die zur Zweistoffdüse führende Zusatzflüssigkeitsleitung bewirkt.In the case of the invention Fuel injection system is used to promote the Additional liquid uses a membrane, one of which Side with the prevailing in the common rail pressure accumulator High pressure is applied, and the other side due the pressure pulses in the common rail pressure accumulator either directly or via a lever mechanism to promote the additional liquid into the additional liquid line leading to the two-substance nozzle causes.
Die indirekte Förderung von Zusatzflüssigkeit kann beispielsweise über einen Pumpenkolben erfolgen, der durch einen Hebelmechanismus mit der Membran verbunden ist und bei Druckänderungen im Common-Rail-Druckspeicher, die zu einer Membranbewegung führen, eine entsprechende Menge an Zusatzflüssigkeit fördert. Zum Ausgleich für eine Membranwegtrift beispielsweise bei unterschiedlichen Common-Rail-Basisdrükken sowie zur genauen Regelung der Mengendosierung der geförderten Zusatzflüssigkeit kann das Hebelverhältnis und damit das Hubvolumen des Pumpenkolbens durch einen Verstellmechanismus beeinflußt werden, der beispielsweise mittels eines Elektromotors angetrieben werden kann. Aufgrund der Proportionalität der entnommenen Kraftstoffmenge zur geförderten Zusatzflüssigkeitsmenge dürften aber kaum Verstellungen erforderlich sein, so daß die erfindungsgemäße Anordnung eine hohe Betriebsstabilität aufweist.The indirect delivery of additional liquid can, for example via a pump piston, which is carried out by a Lever mechanism is connected to the membrane and at Pressure changes in the common rail pressure accumulator that lead to a Membrane movement, a corresponding amount of additional liquid promotes. To compensate for a membrane drift for example with different common rail base pressures as well as for precise regulation of the quantity metered of the funded Additional liquid can affect the leverage ratio and thus the stroke volume of the pump piston through an adjustment mechanism be influenced, for example by means of a Electric motor can be driven. Because of the proportionality the amount of fuel withdrawn to the amount delivered Additional liquid quantity is unlikely to make any adjustments be necessary so that the arrangement according to the invention a has high operational stability.
Zur Abdämpfung kleinerer Druckschwankungen mit höheren Frequenzen kann bei einer Weiterbildung das Fördersystem für die Zusatzflüssigkeit als eine Art "hydraulischer Tiefpaß" ausgebildet sein, bei dem eine massive Trennwand (auch Massenwand) die Membran an einem Ende des Common-Rail-Druckspeichers einspannt, wobei in der Massenwand eine Blendenbohrung vorgesehen ist, die einen gedämpften Druckausgleich zwischen dem Common-Rail-Druckspeicher und dem Raum zwischen der Massenwand und der Membran zuläßt. Im elektrischen Analogon eines Tiefpaßfilters entspräche dabei die Massenwand der Induktivität, die Blendenbohrung dem ohmschen Widerstand und die Membran einem Kondensator. Im Ergebnis können sich dadurch nur noch größere niederfrequente Druckschwankungen aufgrund von großen Volumenbewegungen des Kraftstoffes auf die Membranbewegung und damit auf die Förderung von Zusatzflüssigkeit auswirken.To dampen smaller pressure fluctuations with higher frequencies can the funding system for further training the additional liquid as a kind of "hydraulic low pass" be designed in which a massive partition wall (also mass wall) the membrane at one end of the common rail pressure accumulator clamped, with an aperture hole in the bulk wall is provided, the damped pressure equalization between the common rail accumulator and the space between the mass wall and the membrane allows. In the electrical analogue a low pass filter would correspond to the mass wall the inductance, the orifice hole the ohmic resistance and the membrane a capacitor. As a result, you can therefore only larger low-frequency pressure fluctuations due to large volume movements of the fuel the membrane movement and thus the delivery of additional liquid impact.
Ganz besonders bevorzugt ist auch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzanlage, bei der ein weiterer Common-Rail-Druckspeicher zur Aufnahme von unter Druck stehender Zusatzflüssigkeit vorgesehen ist, welcher über ein 2/2-Wegeventil mit der zur Zweistoffdüse führenden Zusatzflüssigkeitsleitung verbunden ist und ähnliche Vorteile aufweist wie der an sich bekannte Common-Rail-Druckspeicher für Kraftstoff. Insbesondere läßt sich bei Verwendung eines solchen weiteren Common-Rail-Druckspeichers der oben beschriebene Fördermechanismus für die Zusatzflüssigkeit erheblich vereinfachen, indem die Membran über ein Rückschlagventil direkt und ohne Zwischenschaltung eines einen Pumpenkolben antreibenden Hebelmechanismus durch Weitergabe entsprechender Druckstöße an den weiteren Common-Rail-Druckspeicher die Förderung von Zusatzflüssigkeit bewirken.An embodiment of the is also very particularly preferred Fuel injection system according to the invention, in which a additional common rail pressure accumulator to accommodate under Pressurized additional liquid is provided, which via a 2/2-way valve with the one leading to the two-component nozzle Auxiliary liquid line is connected and similar advantages has like the known common rail pressure accumulator for fuel. In particular, when used of such a further common rail pressure accumulator of the above described delivery mechanism for the additional liquid considerably simplify by placing the diaphragm over a check valve directly and without interposing a pump piston driving lever mechanism by passing on corresponding Pressure surges on the other common rail pressure accumulators cause the pumping of additional liquid.
Ein besonderer Vorteil der Verwendung eines weiteren Common-Rail-Druckspeichers für Zusatzflüssigkeit besteht darin, daß das 2/2-Wegeventil in der Zusatzflüssigkeitsleitung eine ganze Gruppe von Injektoren versorgen kann, wobei lediglich sichergestellt werden muß, daß keine zeitlichen Überschneidungen der Zumeßvorgänge für die einzelnen Injektoren auftreten.A particular advantage of using another common rail pressure accumulator for additional liquid is that the 2/2-way valve in the additional liquid line can supply whole group of injectors, whereby only It must be ensured that there is no overlap in time the metering processes for the individual injectors occur.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen zu entnehmen.Further advantages and advantageous configurations of the object the invention are the description, the drawing and the claims.
Vier Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.Four embodiments of the fuel injection device according to the invention for internal combustion engines are in the Drawing shown and are in the description below explained.
Es zeigen:
Bei dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzanlage für eine
Brennkraftmaschine zur bifluiden Einspritzung von Kraftstoff
(in der Regel Dieselkraftstoff) und einer Zusatzflüssigkeit
(in der Regel Wasser) versorgt eine Hochdruckpumpe 1 einen
Common-Rail-Druckspeicher 2 mit Kraftstoff auf einem Druckniveau
von etwa 1800 bar. Zwischen dem Common-Rail-Druckspeicher
2 und einem von diesem über eine Einspritzleitung 6
mit Kraftstoff zu versorgenden Druckraum 3.5, der die Düsennadel
3.1 einer Zweistoffdüse 3 umgibt, muß nun ein mengendosierendes
Bauelement angeordnet werden, da ja die früher
übliche klassische Einspritzpumpe durch die Kombination aus
Common-Rail-Druckspeicher 2 und der einfacheren Hochdruckpumpe
1 ersetzt wurde und der Raildruck auf einem gewissen
Niveau ständig vorhanden ist. Diese Aufgabe übernimmt bei
der erfindungsgemäßen Anordnung ein erstes 2/2-Wegeventil
MV1. Dieses sollte als schnelles Magnetventil mit guter Reproduzierbarkeit
und mehr oder weniger fließendem Übergang
zwischen den beiden Extremstellungen ausgelegt sein, da
eventuell ein zeitlich gestaltbarer Einspritzmengenverlauf
benötigt wird. Die genaue Mengendosierung wird über den bekannten
(gemessenen oder gesteuerten) Druckabfall zwischen
dem Commom-Rail-Druckspeicher 2 und dem von der Zweistoffdüse
3 zu versorgenden Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine
durch ein genaues Zeitfenster, dessen Größe von anderen Einflußfaktoren
abhängt, über eine elektrische Ansteuerung, die
in der Zeichnung nicht dargestellt ist, ermöglicht.In the first embodiment shown in FIG. 1
the fuel injection system according to the invention for a
Internal combustion engine for bifluid fuel injection
(usually diesel fuel) and an additional liquid
(usually water) a high pressure pump 1 supplies one
Common
Der Aufbau und die wirkungsweise der verwendeten Zweistoffdüse
3 ist abgesehen von kleineren Details aus dem Stand der
Technik bekannt. Beim erfindungsgemäßen System ist jedoch
zusätzlich an dem der Düsennadelspitze abgewandten stumpfen
axialen Ende der Düsennadel (Injektorstößel) 3.1 ein kleiner
Kolben 3.3 vorgesehen, der mit seinem der Düsennadel 3.1 abgewandten
Ende in einen Raum 3.6 ragt, welcher über eine
Leitung 4 direkt mit dem Common-Rail-Druckspeicher 2 verbunden
ist und mit dem dort herrschenden Hochdruck beaufschlagt
wird. Dies hat zur Folge, daß zur Bewegung des Injektorstößels
3.1 stets die im wesentlichen gleiche Widerstandskraft
überwunden werden muß, da nun bedingt durch die konstanten
Kolbenflächenverhältnisse und das Ausschalten der Einflüsse
des Absolutdrucks im Common-Rail-Druckspeicher 2 nur ein
konstanter Federdruck von einem Druckimpuls aus dem (veränderlichen)
Raildruck überwunden werden muß. Damit stellen
sich regeltechnisch willkommenere, annähernd konstante
Schaltzeiten (Bewegungszeit des Injektorstößels) ein. Zur
Belüftung des Raumes 3.2, der das stumpfe axiale Ende der
Düsennadel 3.1 aufnimmt, und der gegen den Raum 3.6 hochdruckmäßig
abgedichtet ist, ist eine zur Kraftstoff-Niederdruckseite
hin führende Belüftungsleitung 5 vorgesehen.The structure and the mode of operation of the two-component nozzle used
3 is, apart from minor details, from the prior art
Technology known. However, in the system according to the invention
additionally blunt on the nozzle needle tip
axial end of the nozzle needle (injector plunger) 3.1 a small
Piston 3.3 is provided, the one facing away from the nozzle needle 3.1
End protrudes into a room 3.6, which over a
Für die Einbringung von Zusatzflüssigkeit muß nun, wie im
Prinzip aus dem Stand der Technik an sich bekannt, ein Weg
für den durch die Zusatzflüssigkeit zu verdrängenden Kraftstoff
aus der Zweistoffdüse 3 freigegeben werden. Dies geschieht
durch geeignetes Beschalten eines zweiten 2/2-Wegeventils
MV2, dessen Eingang über eine Zufuhrleitung 7 mit
der Einspritzleitung 6 und dessen Ausgang über eine Abfuhrleitung
8 mit der Kraftstoff-Niederdruckseite verbunden ist.
Wenn Zusatzflüssigkeit zudosiert werden soll, ist das erste
2/2-Wegeventil MV1 geschossen und das zweite 2/2-Wegeventil
wird auf Durchgang geschaltet. Dadurch entweicht unter Hochdruck
stehender Kraftstoff aus dem Druckraum 3.5 über die
Einspritzleitung 6, die Zufuhrleitung 7, die Abfuhrleitung 8
und ein Rückschlagventil 9 zur Kraftstoff-Niederdruckseite,
in der Regel den Kraftstofftank. Dadurch kann Zusatzflüssigkeit
von einer zur Zweistoffdüse 3 führenden Zusatzflüssigkeitsleitung
15 über ein Rückschlagventil 3.4 (mit p0 = 15
bar) in den Druckraum 3.5 nachströmen. Die fluidführenden
Bohrungen der Zweistoffdüse 3 und die Leitungslängen müssen
allerdings so dimensioniert werden und die Leitungen so angebracht
sein, daß keine Zusatzflüssigkeit in den Kraftstofftank
gelangen kann.For the introduction of additional liquid, a path for the fuel to be displaced by the additional liquid from the two-
Vor dem eigentlichen Einspritzvorgang der Zusatzflüssigkeit
muß die richtige Menge derselben zugemessen und bei noch
niedrigem Systemdruck in die Zweistoffdüse 3 gefördert werden.
Dies wird mittels einer sogenannten M-Pumpe 13 bewirkt,
die eine Betriebsflüssigkeit auf einem Vordruckniveau von
ungefähr 2,5 bar in einen Trennkolben-Adapter 10 mit einem
Trennkolben 11 und einem Gleichdruckventil 12 fördert. Der
Trennkolben-Adapter 10 separiert die Betriebsflüssigkeit (in
der Regel Dieselkraftstoff) der M-Pumpe 13 von der einzubringenden
Zusatzflüssigkeit (in der Regel wasser). Dabei
wird die Wasserseite eines Laufzylinders im Trennkolben 11
von einer Füllpumpe 14 über ein Rückschlagventil 16 mit Zusatzflüssigkeit
auf niedrigem Druck (p < 2 bar) beschickt.
Zum richtigen Zeitpunkt vor der eigentlichen Einspritzung,
also zwischen den Einspritztakten, wird von der M-Pumpe 13
eine gewünschte Menge an Betriebsflüssigkeit mit einem höheren
Druck als demjenigen, mit dem das Rückschlagventil 3.4
der Zweistoffdüse 3 eingestellt ist, an den Trennkolben 11
abgegeben. Dadurch wird die Menge an Zusatzflüssigkeit, die
auf der anderen Seite des Trennkolbens 11 der Menge an Betriebsflüssigkeit
der M-Pumpe 13 entspricht, über das
Gleichdruckventil 12 an die Zusatzflüssigkeitsleitung 15
weitergegeben. Das Gleichdruckventil 12 dient zur Druckentspannung
bzw. zur richtigen Vordruckversorgung der Zusatzflüssigkeitsleitung
15 zwischen dem Trennkolben-Adapter 11
und der Zweistoffdüse 3.Before the additional liquid is actually injected
the correct amount of it must be metered in and at still
low system pressure in the two-
Das zweite 2/2-Wegeventil MV2 kann übrigens ein relativ einfaches und kostengünstigeres Ventil als das erste 2/2-Wegeventil MV1 sein, da die Exaktheit des letzteren für die Funktion der Kraftstoffverdrängung aus dem Druckraum 3.5 zum Zwecke der Vorlagerung von Zusatzflüssigkeit nicht unbedingt benötigt wird und im übrigen nur ein eindeutiges ja/nein-Verhalten des Ventils MV2 erforderlich ist.Incidentally, the second 2/2-way valve MV2 can be a relatively simple one and cheaper valve than the first 2/2-way valve Be MV1 because the accuracy of the latter for the Function of fuel displacement from pressure chamber 3.5 to Purpose of storing additional liquid is not essential is required and otherwise only a clear yes / no behavior valve MV2 is required.
Das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzanlage unterscheidet
sich von der in Fig. 1 gezeigten durch eine Modifikation des
für die Förderung der Zusatzflüssigkeit verantwortlichen
Teils der Anlage. Um die teure M-Pumpe 13 aus Fig. 1 durch
preisgünstigere Aggregate zu ersetzen, ist nunmehr eine Pumpe
für die Zusatzflüssigkeit mit dem Common-Rail-Druckspeicher
20 gekoppelt. Dazu ist eine Membran 21.1 mittels einer
Massenwand 21.2 an einem Ende des Common-Rail-Druckspeichers
20 angelenkt, wobei die Massenwand 21.2 aufgrund einer
leicht kegeligen Außenkontur die Membran 21.1 druckdicht in
einen Hochdruckraum 20.1 des Common-Rail-Druckspeichers 20
einspannt. In der Massenwand 21.2 ist eine Blendenbohrung
21.3 vorgesehen, durch die Kraftstoff aus dem Hochdruckraum
20.1 in einen Raum 21.4, der von der Membran 21.1 und der
Massenwand 21.2 umschlossen wird, je nach Druckgefällerichtung
eindringen oder aus diesem austreten kann.The second embodiment shown in FIG
distinguishes fuel injection system according to the invention
differs from that shown in Fig. 1 by a modification of the
responsible for the pumping of the additional liquid
Part of the facility. Around the expensive M-pump 13 from FIG. 1
Replacing cheaper units is now a pump
for the additional liquid with the common
Ein Hebelmechanismus 22 ist einerseits mit der dem Raum 21.4
abgewandten Seite der Membran 21.1, andererseits mit einem
Pumpenkolben 23.1 verbunden. Außerdem ist der Hebelmechanismus
22 auf einem längsbeweglich geführten Schieber 24.1
drehbar gelagert. Aus Druckschwankungen im Hochdruckraum
20.1 aufgrund von ruckartiger Entnahme der Einspritzmenge an
Kraftstoff ergibt sich eine Bewegung der Membran 21.1. Durch
den Membranweg wird eine Hin- und Herbewegung des Hebelmechanismus
22 verursacht, welche wiederum einen entsprechenden
Hub des Pumpenkolbens 23.1 zur Folge hat. Der Pumpenkolben
23.1 wird über eine Druckfeder 23.2 entsprechend vorgespannt,
so daß in keiner Bewegungsphase irgendwelche "Lose"
entstehen können.A
Während der Ansaugphase saugt der Pumpenkolben 23.1 über eine
Leitung 29 mit einem Rückschlagventil 27 unterstützt
durch eine Vorförderpumpe 20 eine entsprechende Menge an Zusatzflüssigkeit
aus einem Tank 25. Beim Ausschieben wird die
Wassermenge über die Zusatzflüssigkeitsleitung 15 und das
Rückschlagventil 3.4 in die Zweistoffdüse 3 geschoben, falls
das zweite 2/2-Wegeventil MV2 zum Dirigieren der Wassermenge
durch einen Befehl des in der Zeichnung nicht dargestellten
Motor-Managements geöffnet wurde.During the suction phase, the pump piston 23.1 sucks through a
Zur Vermeidung von Gewaltbrüchen beispielsweise in Folge einer
Fehlfunktion des 2/2-Wegeventils MV2 ist ein Überdruckrückschlagventil
28 in einer von der Zusatzflüssigkeitsleitung
15 abzweigenden, direkt in den Vorratsbehälter 25 mündenden
Überdruckleitung angeordnet, welches bei Überschreiten
eines entsprechenden Schwellendrucks aufmacht und eine
Verbindung zwischen der Zusatzflüssigkeitsleitung 15 und dem
Vorratsbehälter 25 herstellt.To avoid violent violations, for example as a result of a
Malfunction of the 2/2-way valve MV2 is an
Um die gewünschte Menge an Zusatzflüssigkeit richtig dosieren
zu können, wird der Schieber 24.1 von einem Elektromotor
24.3, welcher eine im Schieber 24.1 eingeschraubte Spindel
24.2 trägt, entsprechend einem Drehbefehl des Motor-Managements
auf- oder abbewegt. Dadurch verstellt sich das Hebelverhältnis
der Hebelanordnung 22, so daß unterschiedliche
Hubvolumina des Pumpenkolbens 23.1 eingestellt werden können.
Auf diese Weise kann die Pumpeinrichtung entweder von
einem Einspritzvorgang zum anderen in den gleichen Injektor
3 unterschiedliche Mengen an Zusatzflüssigkeit zumessen oder
weitere an der Zusatzflüssigkeitsleitung 15 angeschlossene
Injektoren (in der Zeichnung angedeutet durch eine Reihe
paralleler Pfeile) können individuell mit der für sie jeweils
richtigen Menge an Zusatzflüssigkeit beschickt werden.To dose the desired amount of additional liquid correctly
to be able to, the slide 24.1 by an electric motor
24.3, which is a screwed into the slider 24.1
24.2 carries, according to a turning command from the engine management
moved up or down. This changes the leverage ratio
the
Auf die Bewegungssteuerung des Schiebers 24.1 nimmt auch der Kraftstoffdruck im Hochdruckraum 20.1, der mit einem Drucksteuerventil 20.2 variierbar ist, über eine Membranwegtrift Einfluß. Um einigermaßen genaue Mengenzumessungen der einzuspritzenden Zusatzflüssigkeit vornehmen zu können, sollten entweder die Druckschwankungen im Hochdruckraum 20.1 gemessen und mit der Membrankennung durch das Motor-Management berechnet werden. Von diesem kann dann der entsprechende Drehbefehl an den Elektromotor 24.3 abgegeben werden, wobei auch eine Lageerkennung der Spindel 24.2 hilfreich ist.On the movement control of the slide 24.1 also takes Fuel pressure in the high pressure chamber 20.1, that with a pressure control valve 20.2 is variable, via a membrane path drift Influence. In order to measure the quantities of the injected to some extent To be able to make additional liquid either the pressure fluctuations in the high pressure space 20.1 are measured and with the membrane identification by the engine management be calculated. From this the corresponding one can then Rotation command are given to the electric motor 24.3, wherein a position detection of the spindle 24.2 is also helpful.
Alternativ kann auch der momentane Hub des Pumpenkolbens 23.1 gemessen und mit anderen wichtigen, momentan vorliegenden Daten sowie dem aktuellen Änderungswunsch verglichen und verrechnet werden, um möglichst schnell eine Anpassung an neue Verhältnisse (beispielsweise Änderung der Gaspedalstellung durch den Fahrer eines motorbetriebenen Fahrzeugs) gewinnen zu können.Alternatively, the current stroke of the pump piston can also be used 23.1 measured and with other important, currently available Data and the current change request compared and be offset to make an adjustment as quickly as possible new conditions (e.g. changing the accelerator pedal position by the driver of a motor-driven vehicle) to be able to.
Nervöse Reaktionen der Membran 21.1, die durch Druckspitzen oder sonstige kleinere Druckschwankungen mit höheren Frequenzen im Hochdruckraum 20.1 verursacht werden und einer genauen Zumessung der erforderlichen Zusatzflüssigkeit abträglich sind, werden durch eine geeignete Dimensionierung und Abstimmung der Massenwand 21.2 mit der Blendenbohrung 21.3 und dem Federverhalten der Membran 21.1 abgedämpft. Im dynamischen Zusammenwirken der drei genannten Elemente wird sich nämlich ein Verhalten einstellen, welches einem hydraulischen Tiefpaß gleichkommt, wobei die Massenwand 21.2 im elektrischen Analog einer Induktivität, die Blendenbohrung 21.3 einem ohmschen Widerstand und die Membran 21.1 einem Kondensator entspricht. Auf diese Weise können lediglich größere niederfrequente Druckschwankungen, die sich aus entsprechenden größeren Volumenbewegungen im Hochdruckraum 20.1 ergeben, Auswirkungen auf die Membranbewegungen haben. Ein derartiger hydraulischer Tiefpaß wirkt sich außerdem vorteilhaft auf die Druckverhältnisse im Hochdruckraum 21.1 aus, da hiervon auch eine Dämpfung von Druckschwankungen stattfindet.Nervous reactions of membrane 21.1 caused by pressure peaks or other smaller pressure fluctuations with higher frequencies caused in the high pressure room 20.1 and one exact metering of the required additional liquid is detrimental are dimensioned appropriately and matching the mass wall 21.2 with the orifice bore 21.3 and the spring behavior of the membrane 21.1 damped. in the dynamic interaction of the three elements mentioned namely, a behavior that is hydraulic Low pass equals, with the mass wall 21.2 in electrical analogue of an inductance, the aperture bore 21.3 an ohmic resistance and the membrane 21.1 one Capacitor corresponds. This way you can only larger low frequency pressure fluctuations resulting from corresponding larger volume movements in the high pressure room 20.1 result in effects on membrane movements. On Such a hydraulic low-pass filter also has an advantageous effect on the pressure conditions in the high pressure chamber 21.1 because this also dampens pressure fluctuations takes place.
Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich
von der nach Fig. 2 im wesentlichen dadurch, daß zur Wasserversorgung
der Zweistoffdüse 3 jetzt ein weiterer Common-Rail-Druckspeicher
32 zur Aufnahme von unter Druck stehender
Zusatzflüssigkeit vorgesehen ist, der über ein weiteres 2/2-Wegeventil
MV3 mit der zur Zweistoffdüse 3 führenden Zusatzflüssigkeitsleitung
15 sowie über ein Rückschlagventil 31
mit der Förderseite des membrangetriebenen Pumpenkolbens
23.1 verbunden ist.The embodiment shown in Fig. 3 differs
2 essentially by the fact that for water supply
the two-
Eine kompakte und raumsparende Gesamtanordnung ergibt sich,
wenn, wie in Fig. 3 gezeigt, der weitere Common-Rail-Druckspeicher
32 für die Zusatzflüssigkeit mit dem Common-Rail-Speicher
30, der den Hochdruckraum 30.1 für den Kraftstoff
umfaßt, einstückig verbunden ist.A compact and space-saving overall arrangement results,
if, as shown in Fig. 3, the further common
Die Funktion der Mengenzumessung von Zusatzflüssigkeit wird bei dieser Ausführungsform unter anderem auch dadurch erleichtert, daß sie von der Funktion der Förderung von Zusatzflüssigkeit getrennt ist. Auf diese Weise kann die Mengenzumessung auch genauer erfolgen.The function of quantity metering of additional liquid is facilitated in this embodiment, inter alia, by that they depend on the function of pumping additional liquid is separated. In this way, the metering can also done more accurately.
Zur Kosteneinsparung (höhere Stückzahlen) kann das weitere
2/2-Wegeventil MV3 baugleich mit dem ersten 2/2-Wegeventil
MV1 gestaltet werden, wobei das 2/2-Wegeventil MV3 allerdings
tauglich für den Betrieb mit der Zusatzflüssigkeit
sein muß. Außerdem kann das weitere 2/2-Wegeventil MV3 eine
ganze Gruppe von Zweistoffdüsen 3 versorgen, solange keine
zeitlichen Überschneidungen der Zumeßvorgänge für die verschiedenen
Injektoren vorliegen. In welchen Injektor die jeweils
zugemessene Menge an Zusatzflüssigkeit abgehen soll,
bestimmt wiederum ein einfach aufgebautes zweites 2/2-Wegeventil
MV2, das allerdings für jede Zweistoffdüse der Gruppe
vorhanden sein muß.To save costs (higher quantities), the
Um den steuerungstechnisch verwertbaren Druckabfall zwischen
dem weiteren Common-Rail-Druckspeicher 32 mit Zusatzflüssigkeit
und dem Rest der hydraulischen Widerstandskette konstant
zu halten, ist der weitere Common-Rail-Druckspeicher
32 über ein Druckhalteventil 33 (p0 = const) mit dem Vorratsbehälter
25 für Zusatzflüssigkeit verbunden. Am Ende der
hydraulischen Widerstandskette ist ein weiteres Druckhalteventil
43 in der Abfuhrleitung 8 vorgesehen, die das zweite
2/2-Wegeventil MV2 mit der Kraftstoff-Niederdruckseite verbindet.In order to keep the pressure drop between the further common
Zur Abführung einer möglichen Leckage von Zusatzflüssigkeit
aus dem den Hebelmechanismus 22 einschließenden Raum ist eine
Leckageleitung 35 angebracht, die in den Vorratsbehälter
25 mündet.To drain possible leakage of additional liquid
from the space enclosing the
Die Förderung der Zusatzflüssigkeit aus dem Zusatzbehälter
25 erfolgt über ein Rückschlagventil 34. Zur Unterstützung
des Fluidförderung kann auch noch eine in der Zeichnung
nicht dargestellte Pumpe vorgesehen sein.The delivery of the additional liquid from the
Fig. 4 schließlich zeigt eine Weiterbildung der Ausführungsform
nach Fig. 3, bei der auf einen Hebelmechanismus 22 sowie
auf eine Verstellmimik verzichtet wurde. Die Förderung
und Zumessung wird hier direkt von der an den Hochdruckraum
40.1 des Common-Rail-Druckspeichers 40 für Kraftstoff angelenkten
Membran 41.1 bewirkt, welche bei entsprechendem
Überdruck im Hochdruckraum 40.1 einen Druckstoß an einen mit
Zusatzflüssigkeit beschickten Raum 43 abgibt, der über das
Rückschlagventil 31 in den weiteren Common-Rail-Druckspeicher
42 weitergegeben wird. Die übrigen Funktionen sind ganz
analog zu denen des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3.4 shows a further development of the
Claims (20)
- Fuel injection system for an internal combustion engine, with a high-pressure pump (1) for conveying the fuel, preferably diesel fuel, into a dual-fuel nozzle (3), and with a conveying device for conveying an additional liquid, preferably water, guided via a non-return valve (3.4), into an additional-liquid line (15) which leads to the dual-fuel nozzle (3) and which is connected to a pressure space (3.5) surrounding a nozzle needle (3.1) of the dual-fuel nozzle (3), furthermore with a valve arrangement for reserving the additional-liquid quantity in the dual-fuel nozzle (3), the opening and closing of the nozzle needle (3.1) taking place by means of the pressure of a common-rail pressure accumulator (2; 20; 30; 40) filled with fuel under high pressure, the valve arrangement being arranged at least partially in the injection line (6) and, during the reservation of the additional liquid, interrupting the fuel supply to the injection nozzle (3) and connecting the pressure space (3.5) to a fuel low-pressure side and otherwise interrupting the connection to the fuel low-pressure side and acting upon the pressure space (3.5) with high-pressure fuel, characterized in that a first 2/2-way valve (MV1) is provided in the injection line (6) between the common-rail pressure accumulator (2; 20; 30; 40) and the pressure space (3.5) and a second 2/2-way valve (MV2) is provided, the inlet of which is connected via a supply line (7) to the injection line (6) at a point between the first 2/2-way valve (MV1) and the pressure space (3.5) and the outlet of which is connected via a discharge line (8) to the fuel low-pressure side, there being articulated at a pressure-guiding end of the common-rail pressure accumulator (20; 30; 40) a diaphragm (21.1; 41.1), one side of which is acted upon by the high pressure prevailing in the common-rail pressure accumulator (20; 30; 40) and the other side of which, in the event of pressure fluctuations in the common-rail pressure accumulator (20; 30; 40), can convey additional liquid directly or indirectly out of a reservoir (25) and ultimately into the additional-liquid line (15) leading to the dual-fuel nozzle (3).
- Fuel injection system according to Claim 1, characterized in that the other side of the diaphragm (21.1) which faces away from the high pressure in the common-rail pressure accumulator (20; 30) is connected to a lever mechanism (22) which, in the event of a corresponding movement of the diaphragm (21.1), can drive a pump piston (23.1) which conveys additional liquid out of the reservoir (25).
- Fuel injection system according to Claim 2, characterized in that a prefeed pump (26) for conveying the additional liquid over greater distances and/or counter to a geodetic gradient is provided in a line (29) from the reservoir (25) to the pump piston (23.1), from which line the additional-liquid line (15) leading to the dual-fuel nozzle (3) branches off.
- Fuel injection system according to Claim 3, characterized in that a non-return valve (27) is arranged in the line (29) between the prefeed pump (26) and the branch-off point of the additional-liquid line (15) leading to the dual-fuel nozzle (3).
- Fuel injection system according to Claim 4, characterized in that, from the additional-liquid line (15) leading to the dual-fuel nozzle (3), an excess-pressure line leading to the reservoir (25) is provided, having an excess-pressure non-return valve (28) which, when a corresponding threshold pressure in the additional-liquid line (15) is exceeded, opens and connects the additional-liquid line (15) directly to the reservoir (25).
- Fuel injection system according to one of Claims 2 to 5, characterized in that an adjusting mechanism for adjusting the lever mechanism (22) and consequently the stroke volume moved by the pump piston (23.1) is provided.
- Fuel injection system according to Claim 6, characterized in that the adjusting mechanism is driven by an electric motor (24.3).
- Fuel injection system according to Claim 7, characterized in that the electric motor (24.3) drives a spindle (24.2) which is screwed into a longitudinally movable slide (24.1), on which a lever of the lever mechanism (22) is mounted rotatably.
- Fuel injection system according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the diaphragm (21.1; 41.1) is clamped in a pressure-tight manner in the common-rail pressure accumulator (20; 30; 40) via a high-mass wall (21.2), the high-mass wall (21.2) having an aperture bore (21.3), through which fuel can penetrate into a space (21.4) between the diaphragm (21.1; 41.1) and the high-mass wall (21.2) or emerge from the said space, depending on the direction of the pressure gradient.
- Method for operating a fuel injection system according to one of Claims 6 to 9, characterized in that pressure fluctuations occurring in the common-rail pressure accumulator (20; 30; 40) are measured and control commands to the adjusting mechanism are derived from these according to the diaphragm characteristic and the current requirement for additional liquid to be conveyed.
- Method for operating a fuel injection system according to one of Claims 6 to 9, characterized in that the instantaneous stroke of the pump piston (23.1) is measured and control commands to the adjusting mechanism are derived from this according to the diaphragm characteristic and the current requirement for additional liquid to be conveyed.
- Fuel injection system according to one of Claims 2 to 9, characterized in that a further common-rail pressure accumulator (32) for the reception of additional liquid which is under pressure is provided, the said further common-rail pressure accumulator being connected via a 2/2-way valve (MV3) to the additional-liquid line (15) leading to the dual-fuel nozzle (3) and via a non-return valve (31) to the conveying side of the diaphragm-driven pump piston (23.1).
- Fuel injection system according to Claim 1, characterized in that a further common-rail pressure accumulator (42) for the reception of additional liquid which is under pressure is provided, the said further common-rail pressure accumulator being connected via a 2/2-way valve (MV3) to the additional-liquid line (15) leading to the dual-fuel nozzle (3) and via a non-return valve (31) to the conveying side of the diaphragm (41.1) conveying additional liquid.
- Fuel injection system according to Claim 12 or 13, characterized in that the further common-rail pressure accumulator (32; 42) for additional liquid is integrated preferably in one piece with the common-rail pressure accumulator (30; 40) for fuel.
- Fuel injection system according to one of Claims 12 to 14, characterized in that the 2/2-way valve (MV3) in the additional-liquid line (15) is structurally identical to the first 2/2-way valve (MV1) in the injection line (6).
- Fuel injection system according to one of Claims 12 to 15, characterized in that the 2/2-way valve (MV3) in the additional-liquid line (15) supplies a group of a plurality of dual-fuel nozzles (3) successively in time.
- Fuel injection system according to one of Claims 12 to 16, characterized in that the further common-rail pressure accumulator (32; 42) for additional liquid is connected via a pressure-holding valve (33) to the reservoir (25) for additional liquid and the second 2/2-way valve (MV2) is connected via a further pressure-holding valve (43) to the fuel low-pressure side.
- Fuel injection system according to one of the preceding claims, characterized in that a non-return valve (9) is provided in the discharge line (8) between the second 2/2-way valve (MV2) and the fuel low-pressure side.
- Fuel injection system according to Claim 18, characterized in that there is connected firmly, preferably in one piece with the nozzle needle (3.1), at the obtuse axial end, facing away from the nozzle-needle tip, of the nozzle needle (3.1), in the axial prolongation of the said nozzle needle, a piston (3.3) which, with its axial end facing away from the nozzle needle (3.1), projects into a space (3.6) which is sealed off in a pressure-tight manner against the space (3.2), receiving the obtuse axial end of the nozzle needle (3.1), of the dual-fuel nozzle (3) and which is acted upon by the high pressure prevailing in the common-rail pressure accumulator (2; 20; 30; 40).
- Fuel injection system according to Claim 19, characterized in that the space (3.2) receiving the obtuse axial end of the nozzle needle (3.1) is connected to the fuel low-pressure side via a ventilating line (5).
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