EP1048843A2 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung - Google Patents

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EP1048843A2 EP00105302A EP00105302A EP1048843A2 EP 1048843 A2 EP1048843 A2 EP 1048843A2 EP 00105302 A EP00105302 A EP 00105302A EP 00105302 A EP00105302 A EP 00105302A EP 1048843 A2 EP1048843 A2 EP 1048843A2
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    • F02M55/00—Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/02—Conduits between injection pumps and injectors, e.g. conduits between pump and common-rail or conduits between common-rail and injectors

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection device according to the preamble of Main claim.
  • a disadvantage of these known common rail injection systems is the unsatisfactory one Controllability of the injectors and the peak injection pressures that can be achieved with them, which is far below that of other known fuel injection systems such as e.g. the pump-nozzle systems, which reach an injection pressure of up to 2,000 bar.
  • These disadvantages limit the specific power of an engine and especially the ackurate Control of injection and pre-injection.
  • constancy the injection quantities over the life of an internal combustion engine Problem represents.
  • Another disadvantage of the known injection valves with integrated solenoid valve control is their very complicated structure, through which these injectors very expensive to manufacture and also very prone to failure.
  • the object of the invention is therefore a structurally simple fuel injection device to be made available by increasing the injection pressure at the injectors brings a more efficient and thus more environmentally friendly fuel economy.
  • the solenoid valves are arranged separately from the injectors in the injection lines are and the injectors are designed as injection nozzles, for which in particular proven injection nozzles can be used, e.g. from fuel injection systems are known with conventional distributor injection pumps, can also pressure increasing mechanisms known from these known distributor injection pump systems use to compare the injection pressure in the injectors pressure in the common high-pressure line (common rail) must be significantly increased.
  • Another advantage is that tried and tested injectors against the less well dominant injectors with integrated solenoid valve can be replaced, these in terms of manageability, price and constant flow over their lifetime and are far superior in their availability.
  • the solenoid valves are immediate arranged on the common high-pressure line (common rail), so that no separate Supply lines to the solenoid valves are required and this together with the Common Rail can be attached to the engine.
  • nozzles Those with one or two spring holder technology can preferably be used as injection nozzles be a significant price advantage over the known injectors have.
  • a nozzle can be equipped with a needle motion sensor or a Needle stroke encoder be equipped.
  • FIG. 1 shows a schematic representation a fuel injection device with solenoid valves arranged on the common rail Control of the flow to the individual injectors.
  • the fuel injection device consists of a common high-pressure line 1 (Common-Rail), which uses a high-pressure pump 2 from a tank 9 with under high Pressure (approx. 1350 bar) standing fuel is filled.
  • a common high-pressure line 1 (Common-Rail), which uses a high-pressure pump 2 from a tank 9 with under high Pressure (approx. 1350 bar) standing fuel is filled.
  • Lead from high pressure line 1 a plurality of injection lines 4 corresponding to the number of cylinders to be supplied, the injection nozzle 5 projecting into a cylinder combustion chamber of the engine 6 flow out.
  • To control the supply of high-pressure fuel to the injection nozzles 5 are furthermore one solenoid valve 3 each in the injection lines 4, away from the injection nozzles 5, preferably used directly on the high pressure line 1.
  • the geometry of the injection lines 4 between the solenoid valve 3 and the injection nozzle 5 is predetermined in length, diameter and spatial layout in the engine compartment, that a large part of the injection pressure at the injector 5 due to reflections of fuel pressure waves between the solenoid valve 3 and the injection nozzle 5 when fuel suddenly flows into the injection line 4 via the solenoid valve 3 is generated.
  • a safety valve 7 is also arranged on the common high-pressure line 1, which has an opening cross section in a return line 8 for excess fuel on or heading.

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Abstract

Durch die Erfindung wird eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einer gemeinsamen Hochdruckleitung (Common-Rail) zur Verfügung gestellt, die bei gesteigerter Lebensdauer der beteiligten Bauteile eine effizientere und damit umweltschonendere Kraftstoffausnutzung mit sich bringt, indem ein Magnetventil (3) entfernt von einem Injektor in einer Einspritzleitung (4) angeordnet, der Injektor als Einspritzdüse (5) ausgebildet und die Einspritzleitung (4) zwischen Magnetventil (3) und Einspritzdüse (5) derart ausgebildet ist, daß über Maxima von im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine auftretenen Druckschwingungen der in den Einspritzleitungen (4) befindlichen Kraftstoffsäulen jeweils das Druckniveau vor einer Einspritzdüse (5) gegenüber dem in der gemeinsamen Hochdruckleitung (1) (Common-Rail) befindlichen Druck im Einspritzzeitraum kurzzeitig überhöhbar ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Es sind Kraftstoffeinspritzvorrichtungen für Verbrennungskraftmaschinen mit einer gemeinsamen Hochdruckleitung, dem sogenannten Common-Rail bekannt, DE 195 48 279 A 1, die Injektoren zum Einspritzen des Kraftstoffes in die Zylinder von Verbrennungskraftmaschinen besitzen, wobei der Einspritzvorgang von Magnetventilen gesteuert wird, die jeweils als Bestandteil eines Injektors ausgebildet sind. Dabei führen von der mittels einer Kraftstoffhochdruckpumpe befüllbaren gemeinsamen Hochdruckleitung sämtliche Einspritzleitungen zu den einzelnen Injektoren ab, wobei die Hochdruckleitung dabei als Kraftstoffsammelraum wirkt.
Nachteilig an diesen bekannten Common-Rail-Einspritzsystemen sind zum einen die unbefriedigende Beherrschbarkeit der Injektoren sowie die damit erzielbaren Spitzeneinspritzdrücke, die weit unter denen von anderen bekannten Kraftstoffeinspritzsystemen wie z.B. den Pumpe-Düse-Systemen liegen, welche bis zu 2.000 bar Einspritzdruck erreichen. Diese Nachteile begrenzen die spezifische Leistung eines Motors und besonders die ackurate Steuerung der Einspritzung und der Voreinspritzung. Ebenso stellt die Konstanz der Einspritzmengen über die Lebensdauer einer Verbrennungskraftmaschine ein großes Problem dar. Ein weiterer Nachteil der bekannten Einspritzventile mit integrierter Magnetventilsteuerung ist deren sehr komplizierter Aufbau, durch den diese Einspritzventile (Injektoren) in der Herstellung sehr teuer und zudem sehr störanfällig werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine konstruktiv einfache Kraftstoffeinspritzvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die durch eine Steigerung des Einspritzdruckes an den Injektoren eine effizientere und damit umweltschonendere Kraftstoffausnutzung mit sich bringt.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich mit den Oberbegriffsmerkmalen erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebene technische Lehre.
Dadurch, daß die Magnetventile getrennt von den Injektoren in den Einspritzleitungen angeordnet sind und die Injektoren als Einspritzdüsen ausgebildet sind, für die insbesondere bewährte Einspritzdüsen verwendet werden können, welche z.B. aus Kraftstoffeinspritzsystemen mit herkömmlichen Verteiler-Einspritzpumpen bekannt sind, lassen sich auch die aus diesen bekannten Verteiler-Einspritzpumpem-Systemen bekannten Druckerhöhungsmechanismen nutzen, um den Einspritzdruck in den Einspritzdüsen gegenüber dem in der gemeinsamen Hochdruckleitung (Common-Rail) befindlich Druck deutlich zu überhöhen.
Um eine solche Drucksteigerung zu erreichen sind demnach außer der Abstimmung der Geometrie der Einspritzleitungen auf die auftretenden Druckschwingungen in den Flüssigkeitssäulen des Kraftstoffes zwischen den Magnetventilen und den zugehörigen Einspritzdüsen keine weiteren technischen Maßnahmen erforderlich.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bewährte Einspritzdüsen gegen die weniger gut zu beherrschenden Injektoren mit integriertem Magnetventil ausgetauscht werden können, die diesen in der Beherrschbarkeit, Preis und Durchflußkonstanz über ihre Lebensdauer sowie in Ihrer Verfügbarkeit weit überlegen sind.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus und in Kombination mit den weiteren Unteransprüchen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Magnetventile unmittelbar an der gemeinsamen Hochdruckleitung (Common-Rail) angeordnet, so daß keine separaten Zuleitungen zu den Magnetventilen erforderlich sind und diese gemeinsam mit dem Common-Rail am Motor befestigbar sind.
Als Einspritzdüsen können bevorzugt solche mit Ein- oder Zweifeder-Haltertechnik verwendet werden, die gegenüber den bekannten Injektoren einen bedeutenden Preisvorteil besitzen. Zusätzlich kann eine solche Düse mit einem Nadelbewegungsfühler oder einem Nadelhubgeber ausgestattet sein.
Mit der vorliegenden Erfindung, lassen sich somit ohne weitere technische Maßnahmen in konstruktiv einfacher Weise Drucksteigerungen erzielen, mit denen Spitzendrücke erreichbar sind, die bei Vermeidung dessen begrenzten Flexibilität bei der Voreinspritzung denen eines Pumpe-Düse-Systems vergleichbar sind.
Nachfolgend wird eine solche erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt die Figur 1 eine schematische Darstellung einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit am Common Rail angeordneten Magnetventilen zur Steuerung des Durchflusses zu den einzelnen Einspritzdüsen.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung besteht aus einer gemeinsamen Hochdruckleitung 1 (Common-Rail), die mittels einer Hochdruckpumpe 2 aus einem Tank 9 mit unter hohem Druck (ca. 1350 bar) stehenden Kraftstoff befüllt wird. Von der Hochdruckleitung 1 führen der Anzahl der zu versorgenden Zylinder entsprechend mehrere Einspritzleitungen 4 ab, die jeweils an eine in einen Zylinderbrennraum des Motors 6 ragende Einspritzdüse 5 münden. Zur Steuerung der Kraftstoffhochdruckzufuhr an die Einspritzdüsen 5 sind desweiteren jeweils ein Magnetventil 3 in die Einspritzleitungen 4, entfernt von den Einspritzdüsen 5, vorzugsweise direkt an der Hochdruckleitung 1 eingesetzt.
Die Geometrie der Einspritzleitungen 4 zwischen dem Magnetventil 3 und der Einspritzdüse 5 ist dabei in Länge, Durchmesser und räumlicher Verlegung im Motorraum so vorherbestimmt, daß ein großer Teil des Einspritzdruckes an der Einspritzdüse 5 durch Reflexionen von Kraftstoff-Druckwellen zwischen dem Magnetventil 3 und der Einspritzdüse 5 beim schlagartigen Einströmen von Kraftstoff in die Einspritzleitung 4 über das Magnetventil 3 erzeugt wird.
An der gemeinsam Hochdruckleitung 1 ist desweiteren ein Sicherheitsventil 7 angeordnet, welches einen Öffnungsquerschnitt in eine Rücklaufleitung 8 für überschüssigen Kraftstoff auf - bzw. zusteuert.

Claims (4)

  1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen mit einer von einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe (2) befüllbaren gemeinsamen Kraftstoff-Hochdruckleitung (1) (Common Rail), von der eine Vielzahl von Einspritzleitungen (4) zu den einzelnen, den Zylindern der Verbrennungskraftmaschine zugeordneten Injektoren abführen und mit Magnetventilen (3) zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung der einzelnen Injektoren, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (3) entfernt vom Injektor in der Einspritzleitung (4) angeordnet, der Injektor als Einspritzdüse (5) ausgebildet und die Einspritzleitung (4) zwischen Magnetventil (3) und Einspritzdüse (5) derart ausgebildet ist, daß über Druckschwingungen in einer in der Einspritzleitung (4) befindlichen Kraftstoffsäule das Druckniveau an der Einspritzdüse (5) gegenüber dem in der gemeinsamen Hochdruckleitung (1) (Common-Rail) befindlichen Druckniveau im Einspritzzeitraum überhöhbar ist.
  2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetventile (3) unmittelbar an der gemeinsamen Hochdruckleitung (1) (Common-Rail) angeordnet sind.
  3. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, die Einspritzdüsen (5) in Einfeder- oder Zweifeder-Halter eingesetzt sind.
  4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch (3) dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzdüsen (5) mit einem Nadelbewegungsfühler oder Nadelhubgeber ausgestattet sind.
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