EP1048843B1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung - Google Patents
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- F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
- F02M63/06—Use of pressure wave generated by fuel inertia to open injection valves
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- F02M63/0003—Fuel-injection apparatus having a cyclically-operated valve for connecting a pressure source, e.g. constant pressure pump or accumulator, to an injection valve held closed mechanically, e.g. by springs, and automatically opened by fuel pressure
- F02M63/0007—Fuel-injection apparatus having a cyclically-operated valve for connecting a pressure source, e.g. constant pressure pump or accumulator, to an injection valve held closed mechanically, e.g. by springs, and automatically opened by fuel pressure using electrically actuated valves
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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
-
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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 the main claim, such. shown in the document DE 34 11 539.
- the object of the invention is therefore to provide a structurally simple fuel injection device that brings a more efficient and thus more environmentally friendly fuel utilization by increasing the injection pressure at the injectors.
- the solenoid valves are arranged separately from the injectors in the injection lines and the injectors are formed as injection nozzles, for which in particular proven injection nozzles can be used, which e.g. are known from fuel injection systems with conventional distributor injection pumps, also known from these known distributor injection pump systems known pressure increasing mechanisms can be used to significantly increase the injection pressure in the injectors with respect to the pressure in the common rail (common rail) located pressure.
- Another advantage is that proven injectors can be replaced with the less well-controlled injectors with integrated solenoid valve, which are far superior in terms of controllability, price and fürflußkonstanz over their lifetime and in their availability.
- the solenoid valves are arranged directly on the common high-pressure line (common rail), so that no separate supply lines to the solenoid valves are required and these can be fastened to the engine together with the common rail.
- injection nozzles may preferably be used with one or two spring-holder technology, which have a significant price advantage over the known injectors.
- such a nozzle can be equipped with a needle movement sensor or a Nadelhubgeber.
- FIG. 1 shows a schematic representation of a fuel injection device with solenoid valves arranged on the common rail for controlling the flow to the individual injection nozzles.
- the fuel injection device consists of a common high pressure line 1 (common rail), which is filled by means of a high-pressure pump 2 from a tank 9 with fuel under high pressure (about 1350 bar). From the high-pressure line 1, the number of cylinders to be supplied leads correspondingly to a plurality of injection lines 4, which each lead to an injection nozzle 5 projecting into a cylinder combustion chamber of the engine 6. For controlling the high-pressure fuel supply to the injection nozzles 5, a solenoid valve 3 is furthermore inserted into the injection lines 4, away from the injection nozzles 5, preferably 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 displacement in the engine compartment so that a large part of the injection pressure at the injection nozzle 5 by reflections of fuel pressure waves between the solenoid valve 3 and the injection nozzle 5 is generated during the sudden influx of fuel into the injection line 4 via the solenoid valve 3.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches, wie z.B. in dem Dokument DE 34 11 539 dargestellt.
- 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 akkurate 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)
- 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, wobei das Magnetventil (3) entfernt vom Injektor in der Einspritzleitung (4) angeordnet und der Injektor als Einspritzdüse (5) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß 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.
- Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetventile (3) unmittelbar an der gemeinsamen Hochdruckleitung (1) (Common-Rail) angeordnet sind.
- Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzdüsen (5) in Einfeder- oder Zweifeder-Halter eingesetzt sind.
- Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch (3) dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzdüsen (5) mit einem Nadelbewegungsfühler oder Nadelhubgeber ausgestattet sind.
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