EP1798409A2 - Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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EP1798409A2
EP1798409A2 EP06125839A EP06125839A EP1798409A2 EP 1798409 A2 EP1798409 A2 EP 1798409A2 EP 06125839 A EP06125839 A EP 06125839A EP 06125839 A EP06125839 A EP 06125839A EP 1798409 A2 EP1798409 A2 EP 1798409A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel
pressure
control valve
injector
downstream
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Withdrawn
Application number
EP06125839A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1798409A3 (de
Inventor
Uwe Nigrin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Continental Automotive Technologies GmbH
Siemens Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Continental Automotive Technologies GmbH, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP1798409A2 publication Critical patent/EP1798409A2/de
Publication of EP1798409A3 publication Critical patent/EP1798409A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other 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
    • F02M63/0003Fuel-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
    • F02M63/0007Fuel-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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M55/00Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/002Arrangement of leakage or drain conduits in or from injectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other 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
    • F02M63/02Fuel-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
    • F02M63/0225Fuel-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 an injection system for an internal combustion engine and an injector for an injection system of an internal combustion engine.
  • injection systems are used, which are increasingly designed in recent years as so-called "common rail" - systems.
  • the injectors arranged in the combustion chambers are supplied with fuel from a common fuel reservoir, the common rail.
  • the fuel to be injected is present in the fuel tank under a pressure of up to 2000 bar.
  • an injection system for an internal combustion engine is known, with a prefeed pump, with the fuel from a fuel tank to the suction side of a high pressure pump can be promoted.
  • One of the prefeed pump hydraulically downstream high pressure pump then delivers fuel into a fuel storage, from where it can then be distributed to the hydraulically coupled to the fuel injectors.
  • a control valve is arranged, through which a fuel flow from the fuel tank can be adjusted to the prefeed pump. With suitable control of the control valve can be achieved in the fuel tank a predetermined, dependent on the operating parameters of the engine pressure.
  • the invention has for its object to provide an injection system of the type described above, with a simple way, a precise and reliable metering of fuel for the internal combustion engine and a simple structure of the injection system are possible. Furthermore, the invention has for its object to provide an injector for an injection system of an internal combustion engine, which is easy to assemble.
  • the invention is characterized by an injection system for an internal combustion engine, with a prefeed pump for delivering fuel from a fuel tank, a downstream of the feed pump high-pressure pump for pumping the fuel into a fuel reservoir, a high-pressure pump downstream downstream pressure control valve with the the pressure to be established in the fuel accumulator is adjustable, and at least one injector arranged downstream of the fuel accumulator.
  • the pressure control valve is disposed hydraulically in parallel with the injector downstream of the fuel reservoir.
  • the pressure control valve and the injector are designed as a structural unit.
  • a plurality of injectors are arranged hydraulically in parallel downstream of the fuel reservoir, and downstream of the fuel reservoir, a pressure control valve is arranged hydraulically parallel to each injector. If a pressure control valve is assigned to each of the injectors, individual pressurization of each of the injectors is possible.
  • the invention comprises an injector for an injection system of an internal combustion engine with a pressure control valve, wherein the pressure control valve is arranged hydraulically parallel to the injector, and the injector and the pressure control valve are formed as a structural unit.
  • the pressure control valve is arranged hydraulically parallel to the injector, and the injector and the pressure control valve are formed as a structural unit.
  • FIG. 1 shows an injection system for an internal combustion engine, which has a fuel tank 10. From the fuel tank 10 12 fuel is conveyed by means of a prefeed pump.
  • the feed pump 12 may be mechanically driven by a drive shaft, not shown, wherein the drive shaft may be fixedly coupled to a motor shaft of the internal combustion engine.
  • the prefeed pump 12 is hydraulically coupled on the pressure side with a pre-pressure control valve 28, so that when a predetermined fuel pressure at the pressure side of the prefeed pump 12 is exceeded, part of the fuel delivered by the prefeed pump 12 can be returned to the suction side of the prefeed pump 12. As a result, the fuel pressure at the pressure side of the prefeed pump 12 can be limited.
  • a high-pressure pump 14 Downstream of the pre-feed pump 12, a high-pressure pump 14, which promotes fuel into a fuel reservoir 16 via a fuel storage feed line 44.
  • the high pressure pump 14 may preferably be formed as a radial piston pump or as a series piston pump with a plurality of cylinder units, as is known for use in injection systems of internal combustion engines.
  • the fuel accumulator 16 is coupled via lines to an injector 18 or a plurality of injectors 18.
  • Each of the injectors 18 is associated with a combustion chamber of the internal combustion engine and each injector 18 can be controlled so that fuel is injected into the associated combustion chamber.
  • the high pressure pump 14 the fuel to be injected by means of the injectors 18 in the combustion chambers of the internal combustion engine, a relatively high injection pressure.
  • Excess fuel may be returned to the fuel tank 10 from the injectors 18 via an injector return line 46.
  • a volume flow control valve 22 is arranged, which allows control of the fuel flow, the high-pressure pump 14 to be supplied.
  • the volume control valve 22 can be controlled as a function of the pressure required for the fuel accumulator 16 as well as in dependence on further input variables.
  • the injection system downstream of the fuel reservoir 16 hydraulically parallel to one of the injectors 18, a pressure control valve 20.
  • a pressure control valve 20 Under hydraulic parallel arrangement between one of the injectors 18 and the pressure control valve 20 is to be understood that the pressure control valve 20 and the injector 18 downstream of the fuel reservoir 16 and upstream of the pressure control valve 20 and the injector 18 and the other downstream of the pressure control valve 20 and the injector 18 and upstream of the fuel tank 10 are hydraulically coupled together.
  • the pressure control valve 20 and the injector 18 are formed as a structural unit 26.
  • the assembly 26 of pressure control valve 20 and injector 18 only two hydraulic connection points 27 a, 27 b, which are formed so that the assembly 26 of pressure control valve 20 and the injector 18 upstream of the fuel tank 16 and on the other in the injector return line 46 upstream the fuel tank 10 can be hydraulically connected.
  • the hydraulic coupling between pressure control valve 20 and injector 18 is therefore preferably carried out within the assembly 26 of pressure control valve 20 and injector 18th
  • a predetermined fuel pressure can be adjusted, and the injectors 18 from the fuel reservoir 16 each partial fuel streams of the supplied from the high pressure pump 14 to the fuel reservoir 16 funded fuel flow.
  • a purge line valve 32 and hydraulically in series thereto a purge line throttle 34 is further arranged.
  • the purge line throttle 34 may limit the flow of fuel through the purge line 29.
  • Hydraulically parallel to the purge line valve 32 and the purge line throttle 34 a vent throttle 30 is arranged. By means of the vent throttle 30, it is possible to return any air present in the lines via the purge line 29 and the purge return line 35 into the fuel tank 10.
  • the purge line valve 32 the branching off via the purge line 29 fuel flow can be released when the predetermined fuel pressure at the pressure side of the feed pump 12 is exceeded.
  • the differential pressure in the purge line valve 32 must be greater than the sum of the opening differential pressure of the inlet valves of the high-pressure pump 14 and the differential pressure of the intermediate line, so that the purge of the high-pressure pump 14 only starts when the operating pressure of the high pressure pump 14 is reached. This is necessary because only so can be made sure that does not fuel through the purge line 29 is branched off, as long as the pressure build-up of the suction side of the high pressure pump 14 is not completed. This can be achieved that the pressure build-up of the suction side of the high-pressure pump 14 is not delayed.
  • filters 36, 38 are arranged at suitable points.
  • a first filter 36 is provided to protect the prefeed pump 12 hydraulically between the fuel tank 10 and the prefeed pump 12.
  • a second filter 38 is arranged.
  • the purge return line 35 and the injector return line 46 from the injectors 18 are preferably returned to the fuel tank 10.
  • the pressure control valve 20 is disposed directly on the injector 18 and thus in a relatively large distance from the high pressure pump 14, a backflow of fuel into the high pressure pump 14 can be avoided.
  • the high-pressure pump 14 is exposed only to low loads by pressure and temperature. It is thus possible to achieve a high fatigue strength of the high-pressure pump 14 with respect to pressure and temperature.
  • the assembly 26 of pressure control valve 20 and injector 18 By constructing the assembly 26 of pressure control valve 20 and injector 18, it is possible to arrange the pressure control valve 20 and the injector 18 via a common hydraulic interface with the hydraulic ports 27a, 27b in the conduit located downstream of the fuel reservoir 16 and upstream of the fuel tank 10 Injector return line 46 to assemble. Furthermore, it is possible to equip the pressure control valve 20 and the injector 18 with a single electrical contact, for example, a single electrical connector. Thus, both material for the hydraulic and the electrical coupling can be saved. In addition, the assembly cost can be kept low. The assembly 26 of pressure control valve 20 and injector 18 may thus represent a cost effective solution.
  • the prefeed pump 12 delivers fuel from the fuel tank 10, with impurities in the first filter 36 between the fuel tank 10 and the feed pump 12 can be retained.
  • the pressure at the outlet of the feed pump 12 is adjusted by the admission pressure control valve 28.
  • the fuel then passes via the second filter 38 to the volume flow control valve 22.
  • the volume flow control valve 22 of the high pressure pump 14 is provided as much fuel available, as required by the fuel reservoir 16.
  • the fuel is supplied via the fuel storage supply line 44 to the fuel reservoir 16. From the fuel reservoir 16, the fuel reaches the injectors 18, from which it is injected into the combustion chambers of the internal combustion engine.
  • the fuel pressure required for the injection is set by the pressure control valve 20 downstream of the fuel reservoir 16 and hydraulically in parallel to one of the injectors 18.
  • the fuel reservoir 16 and thus all the injectors 18 can be acted upon by fuel of the same pressure. Excess fuel arising at the injectors 18 is returned via the return line 46 from the injectors 18 into the fuel tank 10.
  • each of a pressure control valve 20 in parallel to each injector 18 allows in injection systems in which the pressure ratios between the fuel reservoir 16 and the individual injectors 18 are each different, a predetermined pressurization for each of the injectors 18 to reach. If, for example, different aggregates are arranged hydraulically between the fuel accumulator 16 and the individual injectors 18, then the possibly occurring pressure losses between the fuel accumulator 16 and the individual injectors 18 can be adjusted to the respective pressure control valves parallel to an injector 18 by appropriate adjustments 20 are eliminated. On the other hand, in this embodiment, if desired, different pressure specifications for the individual injectors 18 can also be realized.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the injection system, which differs from the first embodiment in FIG. 1 in that no volume flow control valve is arranged between the pre-feed pump 12 and the high-pressure pump 14. Since, as already described in detail in the description of the first embodiment, by means of the arrangement of the pressure control valve 20 hydraulically parallel to the injector 18, a highly dynamic control or control of the pressure at the injector 18 is now possible in the case of a dynamic flow on the suction side of the high pressure pump 14, as may occur in the case of a direct fueling of the suction side of the high-pressure pump 14 by the feed pump 12 without the use of the volume flow control valve, the fuel pressure for the injectors 18 by rapid regulation or control of the pressure by the pressure control valve 20 quickly to pressure fluctuations on the injectors 18 will be responded. This makes it possible to achieve a small installation space volume for the injection system without restricting the controllability of the fuel pressure for the injectors 18 by eliminating the volume flow control valve. In addition, by eliminating the flow control valve a cost effective solution for the injection system
  • the pressure control valve 20 and the injector 18 are formed separately, thus optionally also form no assembly.
  • the pressure control valve 20 is arranged hydraulically parallel to the injector 18.

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Abstract

Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, mit einer Vorförderpumpe (12) zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (10), einer der Vorförderpumpe (12) stromabwärts nachgeordneten Hochdruckpumpe (14) zur Förderung des Kraftstoffs in einen Kraftstoffspeicher (16), einem der Hochdruckpumpe (14) stromabwärts nachgeordneten Drucksteuerventil (20), mit dem der in dem Kraftstoffspeicher (16) herzustellende Druck einstellbar ist, und mindestens einem dem Kraftstoffspeicher (16) stromabwärts nachgeordneten Injektor (18). Das Drucksteuerventil (20) ist stromabwärts des Kraftstoffspeichers (16) hydraulisch parallel zu dem Injektor (18) angeordnet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine und einen Injektor für eine Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine.
  • Zum Einspritzen von Kraftstoff in Brennräume einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine, kommen Einspritzanlagen zum Einsatz, die in den letzten Jahren immer mehr als sogenannte "Common-Rail"- Anlagen ausgeführt sind. Bei diesen werden die in den Brennräumen angeordneten Injektoren aus einem gemeinsamen Kraftstoffspeicher, dem Common-Rail, mit Kraftstoff versorgt. Der einzuspritzende Kraftstoff liegt dabei im Kraftstoffspeicher unter einem Druck von bis zu 2000 bar vor.
  • Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen weisen üblicherweise verschiedene Pumpen auf, mittels derer Kraftstoff gefördert wird, um in Brennräume der Brennkraftstoffmaschine eingebracht zu werden. Derartige Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen stellen hohe Anforderungen an die Genauigkeit des zur Einspritzung des Kraftstoffs in die Brennräume der Brennkraftmaschine erforderlichen Einspritzdrucks.
  • Dies ist besonders wichtig, da immer strengere Gesetzesvorschriften bezüglich der zulässigen Schadstoffemissionen von Brennkraftmaschinen, die in Kraftfahrzeugen angeordnet sind, erlassen werden. Diese machen es erforderlich, diverse Maßnahmen vorzunehmen, durch welche die Schadstoffemissionen gesenkt werden. So ist beispielsweise die Bildung von Ruß stark abhängig von der Aufbereitung des Luft-/Kraftstoffgemisches in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine.
  • Die Einspritzanlage kann mit geeigneten Steuer- und Regelaggregaten eine hohe Genauigkeit des Einspritzdrucks des Kraftstoffs in die Brennräume der Brennkraftmaschine erreichen.
  • Aus der EP 1 296 060 B1 ist eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine bekannt, mit einer Vorförderpumpe, mit der Kraftstoff aus einem Kraftstofftank zur Saugseite einer Hochdruckpumpe gefördert werden kann. Eine der Vorförderpumpe hydraulisch nachgeschaltete Hochdruckpumpe fördert Kraftstoff dann in einen Kraftstoffspeicher, von wo aus er dann an mit dem Kraftstoffspeicher hydraulisch gekoppelte Injektoren verteilt werden kann. Zwischen dem Kraftstofftank und der Vorförderpumpe ist ein Regelventil angeordnet, durch das ein Kraftstoffdurchfluss vom Kraftstofftank zur Vorförderpumpe eingestellt werden kann. Bei geeigneter Ansteuerung des Regelventils kann so in dem Kraftstoffspeicher ein vorgegebener, von den Betriebsparametern der Brennkraftmaschine abhängiger Druck erreicht werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einspritzanlage der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit der in einfacher Weise ein präzises und zuverlässiges Zumessen von Kraftstoff für die Brennkraftmaschine sowie ein einfacher Aufbau der Einspritzanlage ermöglicht werden. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Injektor für eine Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine zu schaffen, der einfach zu montieren ist.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Gemäß eines ersten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, mit einer Vorförderpumpe zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank, einer der Vorförderpumpe stromabwärts nachgeordneten Hochdruckpumpe zur Förderung des Kraftstoffs in einen Kraftstoffspeicher, einem der Hochdruckpumpe stromabwärts nachgeordneten Drucksteuerventil, mit dem der in dem Kraftstoffspeicher herzustellenden Druck einstellbar ist, und mindestens einem dem Kraftstoffspeicher stromabwärts nachgeordneten Injektor. Das Drucksteuerventil ist stromabwärts des Kraftstoffspeichers hydraulisch parallel dem Injektor angeordnet.
  • Der Vorteil des ersten Aspekts der Erfindung besteht darin, dass der Kraftstoffdruck als die entscheidende Eingangsgröße für den jeweiligen Injektor eintrittsseitig des Injektors eingestellt wird, und damit, da die Regelung oder Steuerung des Drucks nahe dem Einspritzort erfolgt, eine hochdynamische Regelung oder Steuerung des Drucks möglich ist. Da der Kraftstoff nun direkt von der Hochdruckpumpe in den Injektor und weiter in die Injektorrücklaufleitung gelangt und das Drucksteuerventil stromabwärts des Kraftstoffspeichers, also entfernt von der Hochdruckpumpe angeordnet ist, kann ein Rückstau von Kraftstoff in die Hochdruckpumpe vermieden werden. Das bedeutet eine geringe Temperatur- und Druckbelastung der Hochdruckpumpe, wodurch in der Folge eine hohe Dauerfestigkeit der Hochdruckpumpe erreicht werden kann.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind das Drucksteuerventil und der Injektor als Baueinheit ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass der Aufwand für die Montage des Drucksteuerventils und des Injektors gering ist. Es ist nur mehr eine hydraulische und eine elektrische Schnittstelle für die Baueinheit aus Drucksteuerventil und Injektor erforderlich. So kann insbesondere der Aufwand für elektrische Anschlüsse, insbesondere Steckverbindungen, gering gehalten werden. Dies führt sowohl zu einem geringen Materialeinsatz als auch zu einem geringen Zeitaufwand bei der Installation von Drucksteuerventil und Injektor. Dies bedeutet, dass eine sowohl bezüglich des Materials als auch der Arbeitszeit kostengünstige Lösung erreicht werden kann.
  • In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform sind stromabwärts des Kraftstoffspeichers mehrere Injektoren hydraulisch parallel angeordnet, und stromabwärts des Kraftstoffspeichers ist zu jeweils einem Injektor ein Drucksteuerventil hydraulisch parallel angeordnet. Wird jedem der Injektoren ein Drucksteuerventil zugeordnet, so ist eine individuelle Druckbeaufschlagung jeder der Injektoren möglich.
  • Gemäß eines zweiten Aspekts umfasst die Erfindung einen Injektor für eine Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine mit einem Drucksteuerventil, wobei das Drucksteuerventil hydraulisch parallel zu dem Injektor angeordnet ist, und der Injektor und das Drucksteuerventil als Baueinheit ausgebildet sind. Damit wird in vorteilhafter Weise ein kompakter Aufbau für den Injektor mit Drucksteuerventil ermöglicht. Außerdem kann der Montageaufwand für das Drucksteuerventil und den Injektor gering gehalten werden. Es ist nur eine hydraulische und elektrische Schnittstelle für die Baueinheit aus Drucksteuerventil und Injektor erforderlich. Darüber hinaus kann durch die Ausbildung der Baueinheit aus Drucksteuerventil und Injektor eine kostengünstige Lösung erreicht werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Figur 1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine,
    • Figur 2 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform der Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, und
    • Figur 3 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine.
  • Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • In Figur 1 ist eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine dargestellt, die einen Kraftstofftank 10 aufweist. Aus dem Kraftstofftank 10 wird mittels einer Vorförderpumpe 12 Kraftstoff gefördert. Die Vorförderpumpe 12 kann mit einer nicht dargestellten Antriebswelle mechanisch angetrieben werden, wobei die Antriebswelle mit einer Motorwelle der Brennkraftmaschine fest gekoppelt sein kann. Alternativ ist es auch möglich, die Vorförderpumpe elektrisch zu betreiben, wodurch eine Steuerung der Förderleistung der Vorförderpumpe 12 unabhängig von der Förderleistung weiterer Pumpen möglich ist.
  • Die Vorförderpumpe 12 ist druckseitig mit einem Vordrucksteuerventil 28 hydraulisch gekoppelt, so dass bei Überschreiten eines vorgegebenen Kraftstoffdrucks an der Druckseite der Vorförderpumpe 12 ein Teil des von der Vorförderpumpe 12 geförderten Kraftstoffs zur Ansaugseite der Vorförderpumpe 12 zurückgeführt werden kann. Dadurch kann der Kraftstoffdruck an der Druckseite der Vorförderpumpe 12 begrenzt werden.
  • Der Vorförderpumpe 12 ist stromabwärts eine Hochdruckpumpe 14 nachgeordnet, die über eine Kraftstoffspeicherzuleitung 44 Kraftstoff in einen Kraftstoffspeicher 16 fördert. Die Hochdruckpumpe 14 kann vorzugsweise als Radialkolbenpumpe oder als Reihenkolbenpumpe mit mehreren Zylindereinheiten ausgebildet sein, wie diese für den Einsatz in Einspritzanlagen von Brennkraftmaschinen bekannt ist.
  • Der Kraftstoffspeicher 16 ist über Leitungen mit einem Injektor 18 oder mehreren Injektoren 18 gekoppelt. Jedem der Injektoren 18 ist ein Brennraum der Brennkraftmaschine zugeordnet und jeder Injektor 18 kann so angesteuert werden, dass Kraftstoff in den zugeordneten Brennraum eingespritzt wird. Durch die Hochdruckpumpe 14 kann der Kraftstoff, der mittels der Injektoren 18 in die Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt werden soll, einen relativ hohen Einspritzdruck erreichen.
  • Überschüssiger Brennstoff kann von den Injektoren 18 über eine Injektorrücklaufleitung 46 zum Kraftstofftank 10 zurückgeführt werden.
  • Zwischen der Vorförderpumpe 12 und der Hochdruckpumpe 14 ist ein Volumenstromsteuerventil 22 angeordnet, das eine Steuerung des Kraftstoffstroms ermöglicht, der der Hochdruckpumpe 14 zugeführt werden soll. Das Volumensteuerventil 22 kann hierzu in Abhängigkeit von dem für den Kraftstoffspeicher 16 geforderten Druck sowie in Abhängigkeit von weiteren Eingangsgrößen gesteuert werden.
  • Zur Regelung oder Steuerung des Einspritzdrucks der Injektoren 18 weist die Einspritzanlage stromabwärts des Kraftstoffspeichers 16 hydraulisch parallel zu einem der Injektoren 18 ein Drucksteuerventil 20 auf. Unter hydraulisch paralleler Anordnung zwischen einem der Injektoren 18 und dem Drucksteuerventil 20 ist zu verstehen, dass das Drucksteuerventil 20 und der Injektor 18 zum einen stromabwärts des Kraftstoffspeichers 16 und stromaufwärts des Drucksteuerventils 20 und des Injektors 18 und zum anderen stromabwärts des Drucksteuerventils 20 und des Injektors 18 und stromaufwärts des Kraftstofftanks 10 hydraulisch miteinander gekoppelt sind. Das Drucksteuerventil 20 und der Injektor 18 sind dabei als eine Baueinheit 26 ausgebildet. Vorzugsweise weist die Baueinheit 26 aus Drucksteuerventil 20 und Injektor 18 nur zwei hydraulische Anschlussstellen 27a, 27b auf, die so ausgebildet sind, dass die Baueinheit 26 aus Drucksteuerventil 20 und der Injektor 18 zum einen stromabwärts des Kraftstoffspeichers 16 und zum anderen in der Injektorrücklaufleitung 46 stromaufwärts des Kraftstofftanks 10 hydraulisch angebunden werden kann. Die hydraulische Kopplung zwischen Drucksteuerventil 20 und Injektor 18 erfolgt demzufolge vorzugsweise innerhalb der Baueinheit 26 aus Drucksteuerventil 20 und Injektor 18.
  • An dem Drucksteuerventil 20 kann ein vorgegebener Kraftstoffdruck eingestellt werden, und den Injektoren 18 können aus dem Kraftstoffspeicher 16 jeweils Kraftstoffteilströme des von der Hochdruckpumpe 14 zum Kraftstoffspeicher 16 geförderten Kraftstoffstroms zugeführt werden.
  • Stromabwärts der Vorförderpumpe 12 und stromaufwärts des Vordruckregelventils 28 zweigt eine Spülleitung 29 ab, die ausgangsseitig in das Gehäuse der Hochdruckpumpe 14 mündet, so dass es möglich ist, das Gehäuse der Hochdruckpumpe 14 während des Betriebs mit Kraftstoff zu spülen. Damit kann eine Kühlung und Schmierung der Hochdruckpumpe 14 bewirkt werden. Der zu Spülungszwecken verwendete Kraftstoff kann anschließend vom Gehäuse der Hochdruckpumpe 14 über eine Spülrücklaufleitung 35 in den Kraftstofftank 10 zurückgeführt werden.
  • In der Spülleitung 29 ist weiterhin ein Spülleitungsventil 32 und hydraulisch in Serie hierzu eine Spülleitungsdrossel 34 angeordnet. Die Spülleitungsdrossel 34 kann den Kraftstoffstrom durch die Spülleitung 29 begrenzen. Hydraulisch parallel zu dem Spülleitungsventil 32 und zu der Spülleitungsdrossel 34 ist eine Entlüftungsdrossel 30 angeordnet. Mittels der Entlüftungsdrossel 30 ist es möglich, gegebenenfalls in den Leitungen befindliche Luft über die Spülleitung 29 und die Spülrücklaufleitung 35 in den Kraftstofftank 10 zurückzuführen. Durch das Spülleitungsventil 32 kann der über die Spülleitung 29 abzweigende Kraftstoffstrom freigegeben werden, wenn der vorgegebene Kraftstoffdruck an der Druckseite der Vorförderpumpe 12 überschritten wird. Der Differenzdruck in dem Spülleitungsventil 32 muss dabei größer sein als die Summe des Öffnungsdifferenzdrucks der Einlassventile der Hochdruckpumpe 14 und des Differenzdrucks der dazwischen liegenden Leitung, so dass die Spülung der Hochdruckpumpe 14 erst dann einsetzt, wenn der Betriebsdruck der Hochdruckpumpe 14 erreicht ist. Dies ist erforderlich, da nur so sicher gestellt werden kann, dass nicht Kraftstoff über die Spülleitung 29 abgezweigt wird, solange der Druckaufbau der Ansaugseite der Hochdruckpumpe 14 noch nicht abgeschlossen. Damit kann erreicht werden, dass der Druckaufbau der Ansaugseite der Hochdruckpumpe 14 nicht verzögert wird.
  • Zum Schutz der in der Einspritzanlage angeordneten Aggregate, insbesondere der Pumpen 12, 14 und der Steuerventile 20, 22 sind an geeigneten Stellen Filter 36, 38 angeordnet. So ist zum Schutz der Vorförderpumpe 12 hydraulisch zwischen dem Kraftstofftank 10 und der Vorförderpumpe 12 ein erster Filter 36 vorgesehen. Des Weiteren ist zum Schutz des Volumenstromsteuerventils 22, der Hochdruckpumpe 14 und des Drucksteuerventils 20 vor dem Volumenstromsteuerventil 22 ein zweiter Filter 38 angeordnet.
  • Die Spülrücklaufleitung 35 und die Injektorrücklaufleitung 46 von den Injektoren 18 sind vorzugsweise zum Kraftstofftank 10 zurückgeführt.
  • Durch die Anordnung des Drucksteuerventils 20 hydraulisch parallel zu einem der Injektoren 18 ist es möglich, dass die Regelung oder Steuerung des Drucks sehr nahe am Einspritzort erfolgt. Es ist so eine hochdynamische Regelung oder Steuerung des Drucks am Injektor 18 möglich, da der Kraftstoffdruck als eine der entscheidenden Eingangsgrößen für den Injektor 18 unmittelbar am Eintritt des Injektors 18 eingestellt werden kann. Bevorzugt ist deshalb auch, wenn die Hochdruckpumpe als Kolbenpumpe mit einem oder zwei Kolben ausgeführt ist. Da eine hochdynamische Regelung oder Steuerung des Drucks am Injektor 18 möglich ist, können so auch Volumenstrom- bzw. Druckschwankungen, die durch eine Kolbenpumpe mit einem oder zwei Kolben ausgelöst werden können, am Injektor 18 wieder steuerungs- und regelungstechnisch kompensiert werden.
  • Da das Drucksteuerventil 20 unmittelbar am Injektor 18 und damit in relativ großer Entfernung zur Hochdruckpumpe 14 angeordnet ist, kann ein Rückstau von Kraftstoff in die Hochdruckpumpe 14 hinein vermieden werden. Damit ist es möglich, dass die Hochdruckpumpe 14 nur noch geringen Belastungen durch Druck und Temperatur ausgesetzt ist. Es ist so möglich, eine hohe Dauerfestigkeit der Hochdruckpumpe 14 gegenüber Druck und Temperatur zu erreichen.
  • Durch die Ausführung der Baueinheit 26 aus Drucksteuerventil 20 und Injektor 18 ist es möglich, das Drucksteuerventil 20 und den Injektor 18 über eine gemeinsame hydraulische Schnittstelle mit den hydraulischen Anschlussstellen 27a, 27b in der stromabwärts des Kraftstoffspeichers 16 angeordneten Leitung und der stromaufwärts des Kraftstofftanks 10 angeordneten Injektorrücklaufleitung 46 zu montieren. Des Weiteren ist es möglich, das Drucksteuerventil 20 und den Injektor 18 mit einer einzigen elektrischen Kontaktierung, beispielsweise einer einzigen elektrischen Steckverbindung, auszustatten. Damit kann sowohl Material für die hydraulische als auch die elektrische Kopplung eingespart werden. Außerdem kann der Montageaufwand gering gehalten werden. Die Baueinheit 26 aus Drucksteuerventil 20 und Injektor 18 kann somit eine kostengünstige Lösung darstellen.
  • Im Folgenden soll kurz die Funktion der Einspritzanlage beschrieben werden:
  • Die Vorförderpumpe 12 fördert Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 10, wobei Verunreinigungen im ersten Filter 36 zwischen dem Kraftstofftank 10 und der Vorförderpumpe 12 zurückgehalten werden können. Der Druck am Ausgang der Vorförderpumpe 12 wird durch das Vordrucksteuerventil 28 eingestellt. Der Kraftstoff gelangt dann über den zweiten Filter 38 zu dem Volumenstromsteuerventil 22. Durch das Volumenstromsteuerventil 22 wird der Hochdruckpumpe 14 so viel Kraftstoff zur Verfügung gestellt, wie vom Kraftstoffspeicher 16 benötigt wird. Mittels der Hochdruckpumpe 14 wird der Kraftstoff über die Kraftstoffspeicherzuleitung 44 an den Kraftstoffspeicher 16 geliefert. Vom Kraftstoffspeicher 16 gelangt der Kraftstoff zu den Injektoren 18, von denen er in die Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Der für die Einspritzung erforderliche Kraftstoffdruck wird durch das Drucksteuerventil 20 stromabwärts des Kraftstoffspeichers 16 und hydraulisch parallel zu einem der Injektoren 18 festgelegt. Durch Einstellen eines vorgegebenen Kraftstoffdrucks am Drucksteuerventil 20 können der Kraftstoffspeicher 16 und damit alle Injektoren 18 mit Kraftstoff gleichen Drucks beaufschlagt werden. An den Injektoren 18 anfallender überschüssiger Kraftstoff wird über die Rücklaufleitung 46 von den Injektoren 18 in den Kraftstofftank 10 zurückgeführt.
  • In einer zweiten Ausführungsform der Einspritzanlage, wie sie in Figur 2 dargestellt ist, ist stromabwärts des Kraftstoffspeichers 16 parallel zu jedem der Injektoren 18 jeweils ein Drucksteuerventil 20 angeordnet. Im Übrigen ist die Einspritzanlage mit der Ausführungsform der Figur 1 identisch.
  • Die Anordnung jeweils eines Drucksteuerventils 20 parallel zu jeweils einem Injektor 18 erlaubt es, in Einspritzanlagen, in denen die Druckverhältnisse zwischen dem Kraftstoffspeicher 16 und den einzelnen Injektoren 18 jeweils unterschiedlich sind, eine vorgegebene Druckbeaufschlagung für jeden der Injektoren 18 zu erreichen. Sind beispielsweise jeweils unterschiedliche Aggregate hydraulisch zwischen dem Kraftstoffspeicher 16 und den einzelnen Injektoren 18 angeordnet, so können die dann auftretenden, gegebenenfalls unterschiedlichen Druckverluste zwischen dem Kraftstoffspeicher 16 und den einzelnen Injektoren 18 durch entsprechende Einstellungen des Drucks an den jeweils parallel zu einem Injektor 18 angeordneten Drucksteuerventilen 20 eliminiert werden. Andererseits können in dieser Ausführungsform im Bedarfsfall auch gezielt unterschiedliche Druckvorgaben für die einzelnen Injektoren 18 realisiert werden.
  • In Figur 3 ist eine weitere Ausführungsform der Einspritzanlage gezeigt, die sich gegenüber der ersten Ausführungsform in Figur 1 dadurch unterscheidet, dass zwischen Vorförderpumpe 12 und Hochdruckpumpe 14 kein Volumenstromsteuerventil angeordnet ist. Da, wie in der Beschreibung der ersten Ausführungsform bereits ausführlich dargestellt, mittels der Anordnung des Drucksteuerventils 20 hydraulisch parallel zum Injektor 18 eine hochdynamische Regelung oder Steuerung des Drucks am Injektor 18 möglich ist, kann nun auch im Falle eines dynamischen Volumenstroms an der Ansaugseite der Hochdruckpumpe 14, wie er im Falle einer direkten Kraftstoffbeaufschlagung der Ansaugseite der Hochdruckpumpe 14 durch die Vorförderpumpe 12 ohne den Einsatz des Volumenstromsteuerventils auftreten kann, der Kraftstoffdruck für die Injektoren 18 durch eine rasche Regelung oder Steuerung des Drucks durch das Drucksteuerventil 20 rasch auf Druckschwankungen an den Injektoren 18 reagiert werden. Damit ist es möglich, ohne Einschränkungen der Regelbarkeit des Kraftstoffdrucks für die Injektoren 18 durch Wegfall des Volumenstromsteuerventils ein kleines Bauraumvolumen für die Einspritzanlage zu erreichen. Darüber hinaus kann durch den Wegfall des Volumenstromregelventils eine kostengünstige Lösung für die Einspritzanlage erreicht werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Einspritzanlage sind das Drucksteuerventil 20 und der Injektor 18 getrennt ausgebildet, bilden also gegebenenfalls auch keine Baueinheit. Das Drucksteuerventil 20 ist hydraulisch parallel zu dem Injektor 18 angeordnet.

Claims (4)

  1. Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, mit
    - einer Vorförderpumpe (12) zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (10),
    - einer der Vorförderpumpe (12) stromabwärts nachgeordneten Hochdruckpumpe (14) zur Förderung des Kraftstoffs in einen Kraftstoffspeicher (16),
    - einem der Hochdruckpumpe (14) stromabwärts nachgeordneten Drucksteuerventil (20), mit dem der in dem Kraftstoffspeicher (16) herzustellende Druck einstellbar ist, und
    - mindestens einem dem Kraftstoffspeicher (16) stromabwärts nachgeordneten Injektor (18),
    wobei das Drucksteuerventil (20) stromabwärts des Kraftstoffspeichers (16) hydraulisch parallel zu dem Injektor (18) angeordnet ist.
  2. Einspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucksteuerventil (20) und der Injektor (18) als Baueinheit (26) ausgebildet sind.
  3. Einspritzanlage nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts des Kraftstoffspeichers (16) mehrere Injektoren (18) hydraulisch parallel angeordnet sind, und stromabwärts des Kraftstoffspeichers (16) zu jeweils einem Injektor (18) ein Drucksteuerventil (20) hydraulisch parallel angeordnet ist.
  4. Injektor (18) für eine Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine mit einem Drucksteuerventil (20), wobei das Drucksteuerventil (20) hydraulisch parallel zu dem Injektor (18) angeordnet ist, und der Injektor (18) und das Drucksteuerventil (20) als Baueinheit (26) ausgebildet sind.
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