EP1115974A1 - Fuel injection system for an internal combustion engine - Google Patents
Fuel injection system for an internal combustion engineInfo
- Publication number
- EP1115974A1 EP1115974A1 EP00960307A EP00960307A EP1115974A1 EP 1115974 A1 EP1115974 A1 EP 1115974A1 EP 00960307 A EP00960307 A EP 00960307A EP 00960307 A EP00960307 A EP 00960307A EP 1115974 A1 EP1115974 A1 EP 1115974A1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- fuel
- injection system
- fuel injection
- piston
- working medium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- 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
- F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
- F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
Definitions
- the invention relates to a fuel injection system for an internal combustion engine, with a high-pressure fuel accumulator, from which an injection line for the fuel to be injected and a drive line for fuel branch off, which is used as the drive medium.
- Such a fuel injection system is already known from DE 44 07 585 AI and is based on an injection system that is known under the name "Co mon Rail”.
- This injection system uses a cylindrical pressure tank, to which fuel is supplied by a high-pressure pump.
- the high-pressure accumulator essentially serves as a buffer that dampens pressure fluctuations that result from the supply of fuel by the high-pressure pump and the withdrawal of fuel through the injection nozzles.
- the fuel present in the high-pressure accumulator for a hydraulic valve control.
- the fuel is first supplied to a hydraulic chamber which is assigned to an outlet valve and is controlled by two control valves, and then to a hydraulic chamber which is assigned to an inlet valve and is likewise controlled by two control valves.
- the inlet valve and the outlet valve are opened against the action of a conventional valve spring or closed again by means of the valve spring.
- the fuel injection system according to the invention with the features of the characterizing part of claim 1 has the advantage that an external consumer can be connected to the high-pressure accumulator, which is not operated with the fuel itself, but with any other working medium.
- the converter makes it possible to put the working medium under a pressure that deviates from the fuel pressure.
- the converter has a translationally displaceable input piston and an actuator by means of which the pressurized fuel can be periodically applied to the input piston.
- Pressurized fuel to convert stored potential energy into a reciprocating movement of the input piston, which in turn can then be converted into a volume flow of a working medium under pressure.
- the actuator is a 3/2-way valve.
- Such valves are available as reliable series components, so that the effort for controlling the input piston is minimal.
- the converter has a translationally displaceable output piston which is connected to the input piston.
- FIG. 1 shows a schematic view of an inventive fuel injection system according to a first embodiment
- Fig. 2 is a schematic view of an inventive fuel injection system according to a second embodiment.
- FIG. 1 schematically shows a fuel injection system according to a first embodiment of the invention.
- This contains a high-pressure accumulator 10 for fuel, which is used to operate an internal combustion engine, not shown.
- the fuel is supplied to the high-pressure accumulator 10 through a supply line 12, which is connected to a high-pressure pump, not shown.
- An injection line 14 for the fuel branches off from the high-pressure accumulator 10 and leads to the individual injection nozzles of the injection system.
- a drive line 16 branches off from the high-pressure fuel reservoir 10 and can be used to remove fuel from the high-pressure reservoir, which fuel is used as the drive medium.
- a converter 18 is connected to the drive line 16 and consists of an actuator 20 and a piston pump 22.
- the actuator 20 is a 3/2-way valve which has an inlet 24 which is connected to the drive line 16, an outlet 26 which is connected to the piston pump 22 and an outlet 28 which returns to a fuel accumulator. leads.
- the actuator 20 also has a valve drive 30, which can adjust a valve slide 32 in translation.
- the piston pump 22 has a translationally displaceable input piston 34, which is connected to the output 26 of the actuator 20, and a translationally displaceable output piston 36, which is fixedly connected to the input piston 34.
- a discharge line 37 for a leakage current branches off from a space between the input piston 34 and the output piston 36.
- a compression spring 38 is supported on the output piston 36 and acts on the input piston and the output piston in a position in which the volume of the piston pump assigned to the input piston 34 and connected to the output 26 is minimal.
- a working volume is assigned to the output piston 36, into which a supply line 39 for a working medium opens.
- a check valve 40 is arranged in the feed line 39.
- An output line 41 in which a check valve 42 is arranged, extends from the working volume assigned to the output piston 36.
- the outlet line 41 leads to a high-pressure accumulator 44 for the working medium.
- the working medium can be fed from a high-pressure accumulator 44 to a consumer through an extraction line 46.
- a sensor 43 is attached to the piston pump 22 and measures the path of the input and output pistons and the pressure. This data is made available to the valve drive 30.
- the described injection system with the converter 18 works in the following way:
- the valve drive 30 controls the valve slide 32 so that the input piston 34 is periodically acted upon by the pressurized fuel from the high-pressure accumulator 10.
- the output piston 36 is adjusted downward with respect to FIG. 1, whereby the working medium from the supply line 39 into the output line in N a tr Z ö P- -3 tn s tn?: ⁇ in c ⁇ ⁇ rt ⁇ 3 P- 3 P ß ⁇ tr a er ⁇ rt ö ß a er * -
Landscapes
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Abstract
A fuel injection system for an internal combustion engine comprising a high-pressure store (10) for said fuel, whereby an injection line for the fuel which is to be injected and a drive line (16; 16') for the fuel depart therefrom and said fuel is used as a working medium. The aim of the invention is to use the fuel in a simple manner, whereby a high pressure working medium is provided and used for additional functions. At least one converter (18; 18') is connected to the drive line (16; 16'), enabling a volume flow of the pressurized fuel to be converted into a volume flow of a pressurized working medium..
Description
Kraftstoff-Einspritzsystem für eine VerbrennungskraftmaschineFuel injection system for an internal combustion engine
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Kraftstoff-Einspritzsystem für eine Verbrennungskraftmaschine, mit einem Kraftstoff-Hochdruckspeicher, von dem eine Einspritzleitung für den einzuspritzenden Kraftstoff sowie eine Antriebsleitung für Kraftstoff abzweigen, der als Antriebsmedium benutzt wird.The invention relates to a fuel injection system for an internal combustion engine, with a high-pressure fuel accumulator, from which an injection line for the fuel to be injected and a drive line for fuel branch off, which is used as the drive medium.
Ein solches Kraftstoff-Einspritzsystem ist bereits aus der DE 44 07 585 AI bekannt und basiert auf einem Einspritzsystem, das unter dem Namen "Co mon Rail" bekannt ist. Bei diesem Einspritzsystem wird ein zylinderförmiger Druckbehälter ver- wendet, dem Kraftstoff von einer Hochdruckpumpe zugeführt wird. Der Hochdruckspeicher dient im wesentlichen als Puffer, der Druckschwankungen dämpft, die aus der Zufuhr des Kraftstoffs durch die Hochdruckpumpe sowie der Entnahme des Kraftstoffs durch die Einspritzdüsen resultieren.Such a fuel injection system is already known from DE 44 07 585 AI and is based on an injection system that is known under the name "Co mon Rail". This injection system uses a cylindrical pressure tank, to which fuel is supplied by a high-pressure pump. The high-pressure accumulator essentially serves as a buffer that dampens pressure fluctuations that result from the supply of fuel by the high-pressure pump and the withdrawal of fuel through the injection nozzles.
Aus der genannten Offenlegungsschrift ist bekannt, dem im Hochdruckspeicher vorhandenen Kraftstoff für eine hydraulische Ventilsteuerung zu verwenden. Zu diesem Zweck wird der Kraftstoff mittels der Antriebsleitung zunächst einem Hydrau- likraum zugeführt, der einem Auslaßventil zugeordnet ist und von zwei Steuerventilen gesteuert wird, und anschließend einem Hydraulikraum, der einem Einlaßventil zugeordnet ist und ebenfalls von zwei Steuerventilen gesteuert wird. Durch ge-
eignete Schaltung der Steuerventile werden das Einlaßventil und das Auslaßventil entgegen der Wirkung einer herkömmlichen Ventilfeder geöffnet bzw. mittels der Ventilfeder wieder geschlossen.From the aforementioned publication it is known to use the fuel present in the high-pressure accumulator for a hydraulic valve control. For this purpose, the fuel is first supplied to a hydraulic chamber which is assigned to an outlet valve and is controlled by two control valves, and then to a hydraulic chamber which is assigned to an inlet valve and is likewise controlled by two control valves. Through Suitable switching of the control valves, the inlet valve and the outlet valve are opened against the action of a conventional valve spring or closed again by means of the valve spring.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Das erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzsystem mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 hat den Vor- teil, daß an den Hochdruckspeicher ein externer Verbraucher angeschlossen werden kann, der nicht mit dem Kraftstoff selbst, sondern mit einem beliebigen anderen Arbeitsmedium betätigt wird. Der Umsetzer ermöglicht es, das Arbeitsmedium unter einen vom Kraftstoffdruck abweichenden Druck zu setzen.The fuel injection system according to the invention with the features of the characterizing part of claim 1 has the advantage that an external consumer can be connected to the high-pressure accumulator, which is not operated with the fuel itself, but with any other working medium. The converter makes it possible to put the working medium under a pressure that deviates from the fuel pressure.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in Anspruch 1 angegebenen Kraftstoff-Einspritzsystems möglich.Advantageous further developments and improvements of the fuel injection system specified in claim 1 are possible through the measures listed in the further claims.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Umsetzer einen translationsverschiebbaren Eingangskolben sowie ein Stellglied aufweist, durch das der Eingangskolben periodisch mit unter Druck stehendem Kraftstoff beaufschlagt werden kann. Auf diese Weise ist es mit geringem konstruktiven Aufwand möglich, die in dem unterAccording to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the converter has a translationally displaceable input piston and an actuator by means of which the pressurized fuel can be periodically applied to the input piston. In this way it is possible with little design effort, which in the under
Druck stehenden Kraftstoff gespeicherte potentielle Energie in eine hin- und hergehende Bewegung des Eingangskolbens umzusetzen, die dann wiederum in einen Volumenstrom eines unter Druck stehenden Arbeitsmediums umgesetzt werden kann.Pressurized fuel to convert stored potential energy into a reciprocating movement of the input piston, which in turn can then be converted into a volume flow of a working medium under pressure.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß das Stellglied ein 3/2-Wege- Ventil ist. Solche Ventile stehen als zuverlässige Serienbauteile zur Verfügung, so daß der Aufwand für die Steuerung des Eingangskolbens minimal ist.It is preferably provided that the actuator is a 3/2-way valve. Such valves are available as reliable series components, so that the effort for controlling the input piston is minimal.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß der Umsetzer einen translationsverschiebbaren Ausgangskolben aufweist, der mit dem Eingangskol-
> > t t t-* »-■ According to a preferred embodiment of the invention, it is further provided that the converter has a translationally displaceable output piston which is connected to the input piston. >> tt t- * »- ■
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf zwei Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:The invention is described below with reference to two embodiments which are illustrated in the accompanying drawings. In these show:
Fig. 1 in einer schematischen Ansicht ein erfindungsgemäßes Kraftstoff-Ξinspritzsystem gemäß einer ersten Ausführungsform; und1 shows a schematic view of an inventive fuel injection system according to a first embodiment; and
Fig. 2 in einer schematischen Ansicht ein erfindungsgemäßes Kraftstoff-Einspritzsystem gemäß einer zweiten Ausführungsform.Fig. 2 is a schematic view of an inventive fuel injection system according to a second embodiment.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
In Fig. 1 ist schematisch ein Kraftstoff-Einspritzsystem gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Dieses enthält einen Hochdruckspeicher 10 für Kraftstoff, der zum Betrieb einer nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine dient. Der Kraftstoff wird dem Hochdruckspeicher 10 durch eine Zufuhrleitung 12 zugeführt, die mit einer nicht dargestellten Hochdruckpumpe verbunden ist. Vom Hochdruckspeicher 10 zweigt eine Einspritzleitung 14 für den Kraftstoff ab, die zu den einzelnen Einspritzdüsen des Einspritzsystems führt.1 schematically shows a fuel injection system according to a first embodiment of the invention. This contains a high-pressure accumulator 10 for fuel, which is used to operate an internal combustion engine, not shown. The fuel is supplied to the high-pressure accumulator 10 through a supply line 12, which is connected to a high-pressure pump, not shown. An injection line 14 for the fuel branches off from the high-pressure accumulator 10 and leads to the individual injection nozzles of the injection system.
Von dem Kraftstoff-Hochdruckspeicher 10 zweigt außerdem eine Antriebsleitung 16 ab, mittels der dem Hochdruckspeicher Kraftstoff entnommen werden kann, der als Antriebsmedium genutzt wird.A drive line 16 branches off from the high-pressure fuel reservoir 10 and can be used to remove fuel from the high-pressure reservoir, which fuel is used as the drive medium.
An die Antriebsleitung 16 ist ein Umsetzer 18 angeschlossen, der aus einem Stellglied 20 sowie einer Kolbenpumpe 22 besteht.A converter 18 is connected to the drive line 16 and consists of an actuator 20 and a piston pump 22.
Das Stellglied 20 ist ein 3/2-Wege-Ventil, das einen Eingang 24 aufweist, der mit der Antriebsleitung 16 verbunden ist, sowie einen mit der Kolbenpumpe 22 verbundenen Ausgang 26 sowie einen Ausgang 28, der zu einem KraftstoffSpeicher zurück-
führt. Das Stellglied 20 weist ferner einen Ventilantrieb 30 auf, der einen Ventilschieber 32 translatorisch verstellen kann.The actuator 20 is a 3/2-way valve which has an inlet 24 which is connected to the drive line 16, an outlet 26 which is connected to the piston pump 22 and an outlet 28 which returns to a fuel accumulator. leads. The actuator 20 also has a valve drive 30, which can adjust a valve slide 32 in translation.
Die Kolbenpumpe 22 weist einen translationsverschiebbaren Eingangskolben 34 auf, der mit dem Ausgang 26 des Stellgliedes 20 verbunden ist, sowie einen translationsverschiebbaren Ausgangskolben 36, der fest mit dem Eingangskolben 34 verbunden ist. Von einem Zwischenraum zwischen dem Eingangskolben 34 und dem Ausgangskolben 36 zweigt eine Abfuhrleitung 37 für einen Leckstrom ab. Am Ausgangskolben 36 stützt sich eine Druckfeder 38 ab, die den Eingangskolben und den Ausgangskolben in einer Stellung beaufschlagt, in der das dem Eingangskolben 34 zugeordnete und mit dem Ausgang 26 verbundene Volu- en der Kolbenpumpe minimal ist.The piston pump 22 has a translationally displaceable input piston 34, which is connected to the output 26 of the actuator 20, and a translationally displaceable output piston 36, which is fixedly connected to the input piston 34. A discharge line 37 for a leakage current branches off from a space between the input piston 34 and the output piston 36. A compression spring 38 is supported on the output piston 36 and acts on the input piston and the output piston in a position in which the volume of the piston pump assigned to the input piston 34 and connected to the output 26 is minimal.
Dem Ausgangskolben 36 ist ein Arbeitsvolumen zugeordnet, in das eine Zufuhrleitung 39 für ein Arbeitsmedium mündet. In der Zufuhrleitung 39 ist ein Rückschlagventil 40 angeordnet. Von dem dem Ausgangskolben 36 zugeordneten Arbeitsvolumen geht eine Ausgangsleitung 41 ab, in der ein Rückschlagventil 42 angeordnet ist. Die Ausgangsleitung 41 führt zu einem Hochdruckspeicher 44 für das Arbeitsmedium. Aus dem Hochdruckspeicher 44 kann das Arbeitsmedium durch eine Entnahme- leitung 46 einem Verbraucher zugeführt werden.A working volume is assigned to the output piston 36, into which a supply line 39 for a working medium opens. A check valve 40 is arranged in the feed line 39. An output line 41, in which a check valve 42 is arranged, extends from the working volume assigned to the output piston 36. The outlet line 41 leads to a high-pressure accumulator 44 for the working medium. The working medium can be fed from a high-pressure accumulator 44 to a consumer through an extraction line 46.
An der Kolbenpumpe 22 ist ein Sensor 43 angebracht, der den Weg des Eingangs- und des Ausgangskolbens sowie den Druck mißt. Diese Daten werden dem Ventilantrieb 30 zur Verfügung gestellt.A sensor 43 is attached to the piston pump 22 and measures the path of the input and output pistons and the pressure. This data is made available to the valve drive 30.
Das beschriebene Einspritzsystem mit dem Umsetzer 18 arbeitet in der folgenden Weise: Der Ventilantrieb 30 steuert den Ventilschieber 32 so, daß der Eingangskolben 34 periodisch mit dem unter Druck stehenden Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher 10 beaufschlagt wird. Dabei wird der Ausgangskolben 36 bezüglich Fig. 1 jeweils nach unten verstellt, wodurch das Arbeitsmedium von der Zufuhrleitung 39 in die Ausgangsleitung
in N a tr Z ö P- -3 tn s tn ?: φ in c α Φ rt < 3 P- 3 P ß φ tr a er < rt ö ß a er *-The described injection system with the converter 18 works in the following way: The valve drive 30 controls the valve slide 32 so that the input piston 34 is periodically acted upon by the pressurized fuel from the high-pressure accumulator 10. The output piston 36 is adjusted downward with respect to FIG. 1, whereby the working medium from the supply line 39 into the output line in N a tr Z ö P- -3 tn s tn?: φ in c α Φ rt <3 P- 3 P ß φ tr a er <rt ö ß a er * -
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Claims
1. Kraftstoff-Einspritzsystem für eine Verbrennungskraftmaschine, mit einem Kraftstoff-Hochdruckspeicher (10), von dem eine Einspritzleitung (14) für den einzuspritzenden Kraft- stoff sowie eine Antriebsleitung (16; 16') für Kraftstoff abzweigen, der als Antriebsmedium genutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Umsetzer (18; 18) vorgesehen ist, der an die Antriebsleitung (16? 16') angeschlossen ist und in welchem ein Volumenstrom des unter Druck stehenden Kraftstoffs in einen Volumenstrom eines unter Druck stehenden Arbeitsmediums umgesetzt wird.1. Fuel injection system for an internal combustion engine, with a high-pressure fuel reservoir (10), from which an injection line (14) for the fuel to be injected and a drive line (16; 16 ') for fuel branch off, which is used as the drive medium, characterized in that at least one converter (18; 18) is provided, which is connected to the drive line (16 16 '?) and in which a volume flow of the pressurized fuel is converted into a volume flow of a pressurized working medium.
2. Kraftstoff-Einspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umsetzer (18; 18') einen translations- verschiebbaren Eingangskolben (34; 34') sowie ein Stellglied (20; 20') aufweist, durch das der Eingangskolben periodisch mit unter Druck stehendem Kraftstoff beaufschlagt werden kann.2. Fuel injection system according to claim 1, characterized in that the converter (18; 18 ') has a translationally displaceable input piston (34; 34') and an actuator (20; 20 ') through which the input piston periodically with under Fuel under pressure can be applied.
3. Kraftstoff-Einspritzsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied ein 3/2-Wege-Ventil (20; 20' ) ist.3. Fuel injection system according to claim 2, characterized in that the actuator is a 3/2-way valve (20; 20 ').
4. Kraftstoff-Einspritzsystem nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Umsetzer (18; 18') einen translationsverschiebbaren Ausgangskolben (36; 36') aufweist, der mit dem Eingangkolben (34; 34') verbunden ist, sowie zwei dem Ausgangskolben zugeordnete Rückschlagventile (40, 42; 40' , 42' ) .4. Fuel injection system according to one of claims 2 and 3, characterized in that the converter (18; 18 ') has a translationally displaceable output piston (36; 36') which is connected to the input piston (34; 34 '), and two check valves (40, 42; 40 ', 42') assigned to the output piston.
5. Kraftstoff-Einspritzsystem nach Anspruch 4, dadurch ge- kennzeichnet, daß sich der Querschnitt des Eingangskolbens5. Fuel injection system according to claim 4, characterized in that the cross section of the input piston
(34; 34') vom Querschnitt des Ausgangskolbens (36; 36') unterscheidet.(34; 34 ') differs from the cross section of the output piston (36; 36').
6. Kraftstoff-Einspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hochdruckspeicher6. Fuel injection system according to one of the preceding claims, characterized in that a high pressure accumulator
(44) für das Arbeitsmedium vorgesehen ist.(44) is provided for the working medium.
7. Kraftstoff-Einspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Umsetzer (18; 18') vorgesehen sind, die abwechselnd arbeiten. 7. Fuel injection system according to one of the preceding claims, characterized in that two converters (18; 18 ') are provided which operate alternately.
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