WO2004111431A1 - Kraftstoffeinspritzsystem für brennkraftmaschinen - Google Patents

Kraftstoffeinspritzsystem für brennkraftmaschinen Download PDF

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WO2004111431A1
WO2004111431A1 PCT/DE2004/000665 DE2004000665W WO2004111431A1 WO 2004111431 A1 WO2004111431 A1 WO 2004111431A1 DE 2004000665 W DE2004000665 W DE 2004000665W WO 2004111431 A1 WO2004111431 A1 WO 2004111431A1
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WO
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pressure
fuel
injection system
low
injector
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PCT/DE2004/000665
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Inventor
Patrick Mattes
Hans Brekle
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • 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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    • F02M59/46—Valves

Definitions

  • injection timing and the injection quantity are calculated in the electronic control unit and 'implemented by an injector at each engine cylinder.
  • the injector has the task of setting the start of injection and the injection quantity.
  • control and leakage quantities of the injector or injectors are discharged via an unpressurized fuel return and fed into the fuel tank.
  • the leak oil in the injector must have a defined pressure.
  • These injectors include piezo-controlled common rail injectors.
  • a hydraulic coupler is arranged between the piezo actuator and the control valve, which increases the travel of the piezo actuator. A coupler room is available for this purpose, the filling of which requires a defined leakage oil pressure that is above the ambient pressure.
  • DE-A 199 52 513 discloses a fuel injection system for internal combustion engines with at least one injector, which is connected to an unpressurized fuel return are known. Means for maintaining a leak oil pressure in the injector (s) are present between the injector (s) and the fuel return. In particular, the means for maintaining a leakage oil pressure in the or in the injectors are one or more pressure maintenance valves.
  • DE-A 101 04 634 relates to a fuel injection system for internal combustion engines with a plurality of injectors, the injectors each having a high-pressure connection and a low-pressure connection, the low-pressure connections opening into a manifold, with a pressure-maintaining valve arranged between the manifold and a drainless fuel return , wherein the manifold is designed as a pressure accumulator.
  • the pressure load on the pressure holding valve for holding the pressure on the low pressure side of the injectors is very high at up to 20 bar.
  • the manifold (return line) as well as the actuator and any bellows, if any, are exposed to high loads due to this pressure.
  • the fuel injection system according to the invention avoids the disadvantages occurring in the prior art and enables pressure relief of several system components, in particular of the actuator and / or the manifold and / or the pressure control valve and / or the bellows. It is also advantageous that the fuel injection system according to the invention can be used for Cornmon Rail systems in which either at least one pressure maintaining valve or at least one electric fuel pump sets the injector coupler space under a pressure required for filling. If necessary, the pressure control valve can be omitted and cost savings can result, the scope of functions being retained even without pressure control valves. Further advantages of the fuel injection system according to the invention are that no additional moving internal parts are required and thus wear and tear and a high manufacturing outlay are avoided. Furthermore, no additional adjustment processes compared to the fuel injection system according to the prior art are required.
  • a fuel injection system for internal combustion engines with a plurality of injectors, the injectors each having a high-pressure connection and a low-pressure connection, the low-pressure connections opening into at least one collecting line, with one between the collecting line and an unpressurized fuel return arranged means for maintaining the fuel pressure, wherein at least one throttle is arranged between the low pressure connection of each injector and the means for maintaining the fuel pressure.
  • the at least one throttle ensures that the pressure required on the low-pressure side of the injector is set at high load points. At low load points, this ensures the means for maintaining the fuel pressure. Since the throttle represents the high pressures, only the low pressures of the means for maintaining the fuel pressure are required after the throttle, which then also brings about the substantial relief of the entire low-pressure system.
  • the fuel injection system according to the invention has the further advantage that the production requirement for the at least one throttle is very low.
  • all injectors are connected to a common manifold via their low-pressure connections.
  • a connecting line can be present between the collecting line and the respective injector in order to be able to make the collecting line short and of simple geometry.
  • a separate manifold can be assigned to each cylinder bank of a V engine.
  • This embodiment of the fuel injection system according to the invention may have advantages with regard to the installation space required and the costs for connecting the low-pressure connections of the injectors to the respective manifold.
  • the use of several mutually independent manifolds requires the arrangement of at least one throttle per manifold between the low pressure connection of the respective injector and the respective means for maintaining the fuel pressure, in particular the arrangement of a throttle in each manifold.
  • the means for maintaining the fuel pressure is a pressure maintaining valve.
  • Pressure control valves are proven and mature components that can be used.
  • a throttle is preferably used in the fuel injection system according to the invention with a pressure holding valve arranged in front of the injector-side inlet of the pressure control valve. Even with the throttle positioned in front of the pressure control valve, the range of functions of the pressure control valve is retained, but there is a pressure relief of the pressure control valve compared to the prior art.
  • the throttle also reduces the pressure on other system components, in particular the manifold, the actuator and the bellows.
  • the bellows is designed in such a way that it can accommodate the axial stroke of the actuator for controlling the injector, in particular a piezo actuator.
  • the bellows is firmly connected to the actuator and the actuator bore, so that a fluid-tight seal of the actuator module with respect to the other areas of the injector is achieved.
  • the means for maintaining the fuel pressure is an electric fuel pump.
  • Electric fuel pumps are pumps which are known and proven in the prior art and which are designed and arranged in the tank of a motor vehicle in a modular design and which are used in particular in internal combustion engines in order to supply them with sufficient fuel in all operating states.
  • a throttle is preferably arranged in the manifold upstream of the electric fuel pump.
  • the functional scope is also available without a pressure control valve, so that no pressure control valve is required and costs can thus be saved.
  • the high-pressure connections of the injectors are supplied with fuel by at least one common rail, so that the advantages of the fuel injection system according to the invention also come into play in what are known as common rail injection systems.
  • the injectors each contain a piezo element for controlling the injector and a hydraulic translator for translating the piezo element stroke.
  • the piezo element stroke can preferably be transferred to an injector needle via a hydraulic medium, in particular fuel, in a coupler space of the hydraulic translator, the coupler space being able to be filled with the hydraulic medium via the at least one throttle.
  • the at least one throttle present in the fuel injection system according to the invention between the low-pressure connection of the injector and the means for maintaining the fuel pressure (in particular the pressure-maintaining valve or the electric fuel pump) sets the pressure required for filling the coupler space at high load points.
  • the pressure control valve or the electric power material pump Since the high coupler filling pressures are represented by the throttle, only the low pressures of the pressure control valve or the electric fuel pump are required after the throttle, which then also brings about the substantial relief of the entire low-pressure system. With the choice of the throttle diameter, the pressure maintaining valve opening pressure or the pressure of the electric fuel pump, the pressure for the coupler filling can be applied if necessary.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a fuel injection system according to the prior art
  • Fig. 3 shows an inventive fuel injection system with pressure control valve
  • Fig. 4 shows a section through a fuel injector, which is acted upon by a high-pressure fuel via a high-pressure accumulator (common rail) and is controlled by an actuator designed as a piezo actuator.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a fuel injection system according to the prior art.
  • each cylinder 1 is assigned an injector (not shown), which has a low-pressure connection 2.
  • the low pressure connections 2 open into a manifold 3.
  • the manifold 3 is designed as a pressure accumulator in which the pressure required on the low pressure side of the injector is maintained.
  • the manifold 3 is connected to the unpressurized fuel return 5 via a schematically illustrated pressure-maintaining valve 4, so that an identical, there is fuel pressure above the ambient pressure.
  • the pressure control valve opens only at a pressure of 10 bar, so that the fuel pressure in the manifold 3 is at least 10 bar.
  • FIG 2 shows an inventive fuel injection system with an electric fuel pump.
  • An internal combustion engine 36 which is only indicated schematically in FIG. 2, comprises six cylinders 1, each of which is supplied with fuel under high pressure via a fuel injector 38 shown in FIG. 4.
  • the fuel injectors shown in more detail in FIG. are arranged in the cylinder head region 37 of the internal combustion engine 36.
  • an electric fuel pump 6 is arranged between the manifold 3 and the drainless fuel return 5, which is connected to a fuel tank 35 of a vehicle, as a means for maintaining the fuel pressure.
  • a throttle 7 is located in the collecting line 3 in front of the electric fuel pump 6. With this combination of throttle 7 and electric fuel pump 6, no pressure-maintaining valve is required to maintain the power pressure on the low-pressure side of the injectors.
  • the electronic fuel pump 6 only has to deliver fuel with a low pressure. For example, with a cross section of the throttle 7 of 0.5 mm, a 5 bar electric fuel pump 6 is sufficient.
  • FIG 3 shows a fuel injection system according to the invention with a pressure holding valve.
  • the internal combustion engine 36 can be configured, for example, as a 6-cylinder internal combustion engine, the embodiment variant as a 6-cylinder engine being shown only by way of example.
  • the fuel injection system proposed according to the invention can also supply internal combustion engines with four, five, eight or 10 or 12 cylinders.
  • a pressure-maintaining valve 8 is provided between the manifold 3 and the unpressurized fuel return 5, which opens into the fuel tank 35 of a motor vehicle, as a means of maintaining the fuel pressure.
  • a throttle 7 is located in the collecting line 3 in front of the pressure holding valve 8. With this combination of throttle 7 and pressure holding valve 8, the pressure holding valve 8 is relieved of pressure so that it can have a lower opening pressure.
  • a 5 bar pressure holding valve is sufficient to maintain the required fuel pressure on the low-pressure side of the injectors.
  • 4 shows a fuel injector which is connected to a high-pressure storage space (common rail) and which can be actuated via an actuator designed as a piezo actuator.
  • the fuel injector 38 shown in FIG. 4 comprises a high-pressure system 9 and a low-pressure system 10.
  • the fuel injector 38 is actuated via an actuator 11, which in the illustration according to FIG. 4 is provided with a schematically indicated piezo-crystal stack 12, which is located at Power supply is long.
  • the piezo crystal stack 12 acts on an actuating piston 18.
  • the actuating piston 18 acts on a hydraulic translator 13.
  • the hydraulic translator 13 increases the only small stroke of the piezo crystal stack 12 when the actuator 11 is energized.
  • the hydraulic translator 13 comprises an actuating piston 15, the actuating piston 15 of which End face 16 protrudes into the hydraulic coupling space 14 of the hydraulic translator 13.
  • the piezo crystal stack 12 of the actuator 11 and the coupling space 14 of the hydraulic translator 13 can be enclosed both by a thin wall 43 and by a bellows 42, with which the relative movement of the piezo crystal stack 12 when it is energized and the actuating piston connected to it 18 relative to the hydraulic coupling space 14 is made possible.
  • the hydraulic coupling space 14 is enclosed by a housing 44 and acted upon by the coupling space pressure p K.
  • the low-pressure connection 2 extends from a system room 20, which encloses both the piezo-crystal stack 12 and the hydraulic translator 13, 44, to the collecting line 3.
  • the respective low-pressure connections 2 open into the collecting line 3, as shown in FIGS. 2 and 3 further cylinder 1 of the internal combustion engine 36.
  • the manifold 3 extends to the means for maintaining the fuel pressure, which according to the embodiment variants indicated schematically in FIGS. 2 and 3 can either be designed as a pressure maintaining valve 8 or through the electric fuel pump 6 for supplying fuel to the internal combustion engine 36 or can be formed to act on a high pressure pump 34.
  • the throttle element 7 is accommodated in the manifold 3, into which the respective low-pressure connections 2 of the cylinders 1 open, starting from the fuel injectors 38 and the means 6, 8 for maintaining the fuel pressure in the system space 20.
  • the low-pressure connection 2 can be designed, for example, as a screw connection 17, so that a leakage-free one at the pressures prevailing within the system pressure space 20 Sealing between the system room 20 and in the low pressure connection 2 is guaranteed.
  • the hydraulic booster 13 comprises a housing 44 which delimits the hydraulic coupling space 14.
  • the housing 44 is supported on the one hand by means of a helical spring on a support disk received on the actuating piston 18 of the actuator 11 and, on the other hand, is biased by a further helical spring on a support disk which is received on the actuating piston 15.
  • the diameter of the actuating piston 18 is larger than the diameter of the actuating piston 15, so that hydraulic pressure transmission is achieved by interposing the hydraulic coupling space 14.
  • the actuating piston 15 acts on a guide piston 23.
  • the guide piston 23 in turn is guided in an outlet channel 22 which is provided in the housing 39 of the fuel injector 38.
  • the system room 20 and the control room 24 are connected to one another via the drain channel 22.
  • the drain channel 22, which connects the system room 20 and the control room 24 to one another, is closed or released via a closing element 19.
  • the closing element 19 is in its closed position in the illustration according to FIG. his closing element seat 21, which is formed at the mouth of the outlet channel 22 in the control chamber 24.
  • the hemispherical closing element 19 is prestressed via a spring element 26.
  • the spring element 26, which can be a plate spring, is supported on an end face 29 of a needle-shaped injection valve member 27.
  • the control chamber 24 is always acted upon by fuel under high pressure via a high-pressure line, which is connected to one of the high-pressure connections 40 of a high-pressure collecting chamber 31 (common rail).
  • the high-pressure plenum 31 is in turn supplied with fuel under high pressure via a supply line 32 via a high-pressure pump 34 and stores it.
  • the high-pressure pump 34 can be connected upstream of an electric fuel pump 6 acting as a pre-feed pump.
  • the system space 20 of the fuel injector 38 on its low-pressure side 10 can be delimited on the one hand by a thin wall 43, on the other hand the system space 20 can also be sealed by a bellows 42.
  • the formation of a boundary of the system space 20 above a deformable bellows 42 advantageously offers the possibility of compensating for elongations when the actuator 11 is energized due to a length expansion of the piezo crystal stack 12 while at the same time maintaining the sealing effect.
  • the hydraulic coupling space 14 is filled via the pressure prevailing in the system space 20. which encloses the hydraulic coupling space 14, and the actuating piston 15 and the adjusting piston 18 are formed gaps, via which the fuel volume on the low pressure side 10 of the fuel injector 38 also enters the hydraulic coupling space 14 for the first filling thereof.
  • the fuel injection system for direct-injection internal combustion engines shown in FIG. 1 comprises a pressure-maintaining valve 8 on the low-pressure side 10 of the fuel injector 38.
  • the pressure level required for filling the hydraulic coupling space 14 can be applied via the pressure holding valve 8.
  • the pressure level on the low-pressure side 10 of the fuel injector 38 in the system space 20 is dimensioned such that the hydraulic coupling space 14 is filled via the gaps between the housing 44 and the actuating piston 18 on the one hand and via the gap between the actuating piston 15 and the Housing 44 of the pressure booster 13 can be done on the other hand.
  • only the low pressures that can be generated by the pressure maintaining valve prevail after the throttle 7, as a result of which the substantial relief of the low pressure side 10 of the fuel injector 38 is achieved.
  • fuel is conveyed from the fuel tank 35 to the high-pressure pump 34, in which the fuel is compressed to a very high pressure of approximately 1500 bar and more, via a first fuel feed line 8.1.
  • an electric fuel pump 6 is provided, which in this case represents the means for maintaining the pressure, fuel volume flows out of the control chamber 24 into the system chamber when the pressure in the control chamber 24 is relieved 20 analogous to the embodiment of a fuel system with pressure-maintaining valve 8 shown above.
  • the fuel flows via the connection 17 into the low-pressure connection 2, which applies to all fuel injectors 38 which correspond to the number of cylinders of the internal combustion engine 36 to be supplied with fuel are provided on this.
  • a throttle point 7 is also formed in the manifold 3, into which all the low-pressure connections 2 of the fuel injectors 38 open.
  • the throttle point 7 is located at the junction of all low-pressure connections 2 in the collecting line 3 in front of the input end 41 of the electric fuel pump 6 serving as a feed pump.
  • the electric fuel pump 6 delivers fuel from the fuel tank 35 and via the second fuel line 6.1 to the high-pressure pump 34 in turn acts on the high-pressure accumulation space 31 (common rail) via the supply line 32 with fuel under very high pressure.
  • the fuel level is in the range between approximately 1500 and 1600 bar.
  • the throttle point 7 at high load points ensures that, due to the pressure prevailing in the system space 10, the hydraulic coupling space 14 is filled via the leakage gaps between the displacement piston 18 and the housing 44 or the actuating piston 15 and the housing 44.
  • the pressure required to fill the coupler can be maintained by the electric fuel pump 6 serving as a pre-feed unit.
  • the electric fuel pump 6 serving as a pre-feed unit.
  • only the low pressures of the electric fuel pump which can be between 3 and 8 bar, prevail after the throttle point 7. This allows the low-pressure side 10 of the fuel injector 10 to be substantially relieved.
  • the pressure in the system space 20 for filling the hydraulic coupling space 14 can be changed through its guide column if necessary. If an electric fuel pump 6 is used together with a high pressure pump 34, the electric fuel pump 6 assigned to the fuel tank serves as a pre-feed unit for the high pressure pump 34, which is not self-priming. In this case, the supply line 6.1 branches off from the fuel line which is assigned to the fuel tank 35 and leads to the high-pressure pump 34.
  • both an electric fuel pump 6 and a pressure holding valve 8 can be mechanically relieved in terms of their pressure load at high load points of the internal combustion engine 36, which results in a significant relief of the low pressure system 10 of the fuel injector 38 ,
  • the pressure holding valve 8 and the electric fuel pump 6 can therefore be dimensioned smaller in terms of their strength.
  • the solution proposed according to the invention avoids the use of additional mechanical components to be manufactured or moved, as a result of which adjustment processes on these additional internal parts to be provided can also be omitted.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit mehreren Kraftstoffinjektoren, wobei die Kraftstoffinjektoren je einen Hochdruckanschluss und je einen Niederdruckanschluss (2) aufweisen, wobei die Niederdruckanschlüsse (2) in mindestens eine Sammelleitung (3) münden, mit einem zwischen der Sammelleitung (3) und einem drucklosen Kraftstoffrücklauf (5) angeordneten Mittel zum Aufrechterhalten des Kraftstoffdrucks, wobei zwischen dem Niederdruckanschluss (2) jedes Kraftstoffinjektors und dem Mittel zum Aufrechterhalten des Kraftstoffdrucks mindestens eine Drossel (7) angeordnet ist.

Description

Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen
Technisches Gebiet
Bei der Speichereinspritzung oder „Common-Rail-Einspritzung" sind Druckerzeugung und Einspritzung entkoppelt. Der Einspritzdruck wird unabhängig von der Motordrehzahl und der Einspritzmenge erzeugt und steht im „Raü" - dem Kraftstoffspeicher - für die Einspritzung bereit. Einspritzzeitpunkt und Einspritzmenge werden im elektronischen Steuergerät berechnet und' von einem Injektor an jedem Motorzylinder umgesetzt. Der Injektor hat die Aufgabe, Spritzbeginn und Einspritzmenge einzustellen.
Neben der Ansteuerung des Injektors über ein Piezoelement ist die Ansteuerung des Injektors über ein Magnetventil bekannt. Während bei Magnetventilen ausreichend große Ventilhübe zur Verwendung des Magnetventils als Steuerventil erzeugt werden können, sind bei einer Steuerung eines Injektors mit einem Piezoelement zusätzliche Maßnahmen zu treffen. Dies hat den Grund, dass mit einem Piezoelement nur ein sehr geringer Hub er- zeugbar ist, welcher bezüglich der Länge des Piezoelements im Promillebereich liegt. Dieser geringe Hub muss für die Betätigung des Stellventils beim kontinuierlichen Betrieb des Injektors transformiert werden. Zu diesem Zweck wird beispielsweise ein hydraulischer Übersetzer verwendet.
Stand der Technik
Im Stand der Technik werden Steuer- und Leckagemengen des oder der Injektoren über einen drucklosen Kraftstoffrücklauf abgeführt und in den Kraftstofftank eingespeist. Bei manchen Injektoren für Dieselmotoren muss das Lecköl im Injektor jedoch einen definierten Druck haben. Zu diesen Injektoren zählen piezogesteuerte Common-Rail-Injektoren. Bei diesen Injektoren ist zwischen Piezoaktor und Steuerventil ein hydraulischer Koppler angeordnet, der den Stellweg des Piezoaktors vergrößert. Dazu ist ein Kopplerraum vorhanden, dessen Befüllung einen definierten, über dem Umgebungsdruck liegenden Lecköl- druck erfordert.
Aus DE-A 199 52 513 ist ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit mindestens einem Injektor, der oder die mit einem drucklosen Kraftstoffrücklauf verbunden sind, bekannt. Zwischen dem oder den Injektoren und dem Kraftstoffrücklauf sind Mittel zum Aufrechterhalten eines Lecköldrucks in dem oder den Injektoren vorhanden. Insbesondere sind die Mittel zum Aufrechterhalten eines Lecköldrucks in dem oder in den Injektoren eines oder mehrerer Druckhalteventile.
DE-A 101 04 634 bezieht sich auf ein Kraftstoff einspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit mehreren Injektoren, wobei die Injektoren je einen Hochdruckanschluss und je einen Niederdruckanschluss aufweisen, wobei die Niederdruckanschlüsse in eine Sammelleitung münden, mit einem zwischen Sammelleitung und einem dracklosen Kraftstoffrücklauf an- geordneten Druckhalteventil, wobei die Sammelleitung als Druckspeicher ausgebildet ist.
Bei diesen Kraftstoffeinspritzsystemen nach dem Stand der Technik ist die Druckbelastung des Druckhalte ventils zum Halten des Druckes auf der Niederdruckseite der Injektoren mit bis zum 20 bar sehr hoch. Ebenso wird die Sammelleitung (Rücklauf-Raü) sowie der Aktor und ein gegebenenfalls vorhandener Balg durch diesen Druck hohen Belastungen ausgesetzt.
Darstellung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzsystem vermeidet die im Stand der Technik auftretenden Nachteile und ermöglicht eine Druckentlastung von mehren Systemkomponenten, insbesondere des Aktors und/oder der Sammelleitung und/oder des Druckhalteventils und/oder des Balgs. Vorteilhaft ist ferner, dass das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritz- System für Cornmon-Rail-Systeme einsetzbar ist, bei denen entweder mindestens ein Druckhalteventil oder mindestens eine Elektrokraftstoffpumpe den Injektor-Kopplerraum zur Befüllung unter einen dafür notwendigen Druck setzt. Dabei kann gegebenenfalls das Druckhalteventil entfallen und sich daraus eine Kostenersparnis ergeben, wobei der Funktionsumfang auch ohne Druckhalteventile beibehalten wird. Weitere Vorteile des erfin- dungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems sind, dass keine zusätzlich bewegten Innenteile benötigt werden und somit Verschleiß und ein hoher Fertigungsaufwand vermieden werden. Ferner sind keine zusätzlichen Einstellvorgänge gegenüber dem Kraftstoffeinspritzsystem nach dem Stand der Technik erforderlich.
Diese Vorteile werden erfindungsgemäß erreicht durch ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit mehreren Injektoren, wobei die Injektoren je einen Hochdruckanschluss und je einen Niederdruckanschluss aufweisen, wobei die Niederdruckanschlüsse in mindestens eine Sammelleitung münden, mit einem zwischen der Sammelleitung und einem drucklosen Kraftstoffrücklauf angeordneten Mittel zum Aufrechterhalten des Kraftstoffdrucks, wobei zwischen dem Niederdruckanschluss jedes Injektors und dem Mittel zum Aufrechterhalten des Kraftstoffdrucks mindestens eine Drossel angeordnet ist.
Durch die mindestens eine Drossel ist gewährleistet, dass sich der auf der Niederdruckseite des Injektors notwendige Druck in hohen Lastpunkten einstellt. Bei kleinen Lastpunkten gewährleistet dies das Mittel zum Aufrechterhalten des Kraftstoff drucks. Da durch die Drossel die hohen Drücke dargestellt werden, werden nach der Drossel nur noch die geringen Drücke des Mittels zum Aufrechterhalten des Kraftstoffdruckes benötigt, was dann auch die wesentliche Entlastung des gesamten Niederdrucksystems bewirkt.
Neben den oben aufgeführten Vorteilen hat das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzsystem den weiteren Vorteil, dass der Fertigungsanspruch für die mindestens eine Drossel sehr gering ist.
Bei einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass alle Injektoren über ihre Niederdruckanschlüsse mit einer gemeinsamen Sammelleitung verbunden sind. Dabei kann zwischen der Sammelleitung und dem jeweiligen Injektor eine Verbindungsleitung vorhanden sein, um die Sammelleitung kurz und von einfacher Geometrie gestalten zu können. In der Variante des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems mit einer einzigen Sammelleitung für alle Injektoren genügt es, eine Drossel zwischen dem Niederdruckanschluss des Injektors und dem Mittel zum Aufrechterhalten des Kraftstoffdrucks, insbesondere in der gemeinsamen Sammelleitung, vorzusehen.
Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Sammelleitungen vorgesehen. Beispielsweise kann jeweils einer Zylinderbank eines V-Motors eine eigene Sammelleitung zugeordnet sein. Dies Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems hat gegebenenfalls Vorteile hinsichtlich des benötigten Bauraums und der Kosten für die Verbindung der Niederdruckanschlüsse der Injektoren mit der jeweiligen Sammelleitung. Der Einsatz mehrerer voneinander unabhängiger Sammelleitungen erfordert die Anordnung mindestens einer Drossel pro Sammelleitung zwischen dem Niederdruckanschluss des jeweiligen Injektors und des jeweiligen Mittels zum Aufrechterhalten des Kraftstoff drucks, insbesondere die Anordnung jeweils einer Drossel in jeder Sammelleitung.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Mittel zum Aufrechterhalten des Kraftstoffdrucks ein Druckhalteventil. Druckhalteventile sind bewährte und ausgereifte Komponenten, auf die zurückgegriffen werden kann. Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystem mit Druckhalteventil eine Drossel vor dem injektorseitigen Eingang des Druckhalteventils angeordnet. Auch mit der vor dem Druckhalteventil positionierten Drossel bleibt der Funktionsumfang des Druckhalteventils erhalten, wobei sich jedoch eine Druckentlastung des Druckhalte ventils im Vergleich zum Stand der Technik einstellt. Durch die Drossel ergibt sich ferner eine Druckentlastung wei- terer Systemkomponenten, insbesondere der Sammelleitung, des Aktors und des Balgs.
Der Balg ist derart ausgebildet, dass er den Axialhub des Aktors zur Steuerung des Injektors, insbesondere eines Piezoaktors, aufnehmen kann. Hierbei ist der Balg fest mit dem Aktor und der Aktorbohrung verbunden, so dass eine fluiddichte Abdichtung des Aktor- moduls gegenüber den anderen Bereichen des Injektors erreicht wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Mittel zum Aufrechterhalten des Kraftstoffdruckes eine Elektrokraftstoffpumpe. Elektrokraft- stoffpumpen sind im Stand der Technik bekannte und bewährte Pumpen, die im Tank eines Kraftfahrzeuges in Modulbauweise ausgeführt, angeordnet sind und die insbesondere bei Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt werden, um diesen in allen Betriebszuständen ausreichend Kraftstoff zuzuführen. Vorzugsweise ist bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystem mit Elektrokraftstoffpumpe eine Drossel in der Sammelleitung vor der E- lektrokraftstoffpumpe angeordnet. Bei dieser Variante der vorliegenden Erfindung ist der Funktionsumfang auch ohne Druckhalteventil vorhanden, so dass kein Drackhalteventil erforderlich ist und somit Kosten eingespart werden können.
Bei einer Variante der Erfindung werden die Hochdruckanschlüsse der Injektoren von mindestens einem Common-Rail mit Kraftstoff versorgt, so dass die Vorteile des erfindungs- gemäßen Kraftstoffeinspritzsystems auch bei so genannten Common-Rail-Einspritz- systemen zum Tragen kommen.
In Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Injektoren jeweils ein Piezoelement zur Steuerung des Injektors und einen hydraulischen Übersetzer zur Übersetzung des Pie- zoelement-Hubes enthalten. Über dieser Ausgestaltung der Erfindung ist der Piezoelement- Hub vorzugsweise über ein Hydraulikmedium, insbesondere Kraftstoff, in einem Kopplerraum des hydraulischen Übersetzers auf eine Injektornadel übertragbar, wobei der Kopplerraum über die mindestens eine Drossel mit dem Hydraulikmedium befüTlbar ist. Durch die im erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystem vorhandene mindestens eine Drossel zwi- sehen dem Niederdruckanschluss des Injektors und dem Mittel zum Aufrechterhalten des Kraftstoffdrucks (insbesondere dem Druckhalteventil oder der Elektrokraftstoffpumpe) stellt sich der zur Befüllung des Kopplerraums notwendige Druck in hohen Lastpunkten ein. Bei kleinen Lastpunkten gewährleistet dies das Druckhalteventil bzw. die Elektrokraft- stoffpumpe. Da durch die Drossel die hohen Kopplerbefiillungsdrücke dargestellt werden, werden nach der Drossel nur nach die geringen Drücke des Druckhalteventils bzw. der Elektrokraftstoffpumpe benötigt, was dann auch die wesentliche Entlastung des gesamten Niederdrucksystems bewirkt. Mit der Wahl des Drosseldurchmessers, des Druckhalteventil-Öffnungsdrucks bzw. des Drucks des Elektrokraftstoffpumpe kann im Bedarfsfall der Druck für die Kopplerfüllung appliziert werden.
Zeichnung
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzsystem mit Elektrokraftstoffpumpe,
Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzsystem mit Druckhalteventil und
Fig. 4 einen Schnitt durch einen Kraftstoffinjektor, der über einen Hochdrucksammeiraum (Common Rail) mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt ist und durch einen als Piezoaktor ausgebildeten Aktor angesteuert wird.
Ausführungsvarianten
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems nach dem Stand der Technik.
Dabei handelt es sich um ein Kraftstoffeinspritzsystem mit sechs Zylindern 1, die schematisch als Kreise dargestellt sind. Jedem Zylinder 1 ist jeweils ein (nicht dargestellter) Injektor zugeordnet, der einen Niederdruckanschluss 2 aufweist. Die Niederdruckanschlüsse 2 münden in eine Sammelleitung 3. Dabei ist die Sammelleitung 3 als Druckspeicher ausgebildet, in dem der auf der Niederdruckseite des Injektors benötigte Druck gehalten wird. Die Sammelleitung 3 steht über ein schematisch dargestelltes Druckhalte ventil 4 mit dem drucklosen Kraftstoffrücklauf 5 in Verbindung, so dass in allen Injektoren ein gleicher, über dem Umgebungsdruck liegender Kraftstoffdruck vorhanden ist. Beispielsweise öffnet sich das Druckhalteventil erst ab einem Druck von 10 bar, so dass der Kraftstoff druck in der Sammelleitung 3 mindestens 10 bar beträgt.
Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzsystem mit Elektrokraftstoffpumpe.
Eine in Fig. 2 nur schematisch angedeutete Verbrennungskraftmaschine 36 umfasst sechs Zylinder 1, die jeweils über einen in Fig. 4 näher dargestellten Kraftstoffinjektor 38 mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt werden. Die in Fig. näher dargestell- ten Kraftstoffinjektoren werden im Zylinderkopfbereich 37 der Verbrennungskraftmaschine 36 angeordnet. Zwischen der Sammelleitung 3 und dem dracklosen Kraftstoffrücklauf 5, der mit einem Kraftstofftank 35 eines Fahrzeugs in Verbindung steht, ist in dieser Ausführungsvariante der Erfindung als Mittel zum Aufrechterhalten des Kraftstoffdruckes eine Elektrokraftstoffpumpe 6 angeordnet. Ferner befindet sich in der Sammelleitung 3 vor der Elektrokraftstoffpumpe 6 eine Drossel 7. Bei dieser Kombination von Drossel 7 und Elektrokraftstoffpumpe 6 wird kein Druckhalteventil benötigt, um den Kraftdruck auf der Niederdruckseite der Injektoren aufrechtzuerhalten. Ferner muss die Elektronikkraftstoffpumpe 6 nur Kraftstoff mit einem geringen Druck fördern. Beispielsweise genügt bei einem Querschnitt der Drossel 7 von 0,5 mm eine 5 bar-Elektrokraftstoffpumpe 6.
Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzsystem mit Druckhalteventil.
Die Verbrennungskraftmaschine 36 kann z.B. als 6-Zylinderverbrennungskraftmaschine ausgestaltet sein, wobei die Ausführungsvariante als 6-Zylindermotor nur beispielhaft dar- gestellt ist. Entsprechend der Auslegung können mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kraftstoffeinspritzsystem auch Verbrennungskraftmaschinen mit vier, fünf, acht oder 10 bzw. 12 Zylindern versorgt werden. Zwischen der Sammelleitung 3 und dem drucklosen Kraftstoffrücklauf 5, der in den Kraftstofftank 35 eines Kraftfahrzeugs mündet, ist in dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Mittel zum Aufrechterhalten des Kraft- stoff drucks ein Druckhalteventil 8 vorgesehen. Ferner befindet sich in der Sammelleitung 3 vor dem Druckhalteventil 8 eine Drossel 7. Bei dieser Kombination von Drossel 7 und Druckhalteventil 8 wird das Druckhalteventil 8 druckentlastet, so dass es einen geringeren Öffnungsdruck aufweisen kann. Beispielsweise genügt bei einer Drossel 7 mit einem Querschnitt von 0,5 mm ein 5 bar-Druckhalteventil, um den erforderlichen Kraftstoffdruck auf der Niederdrackseite der Injektoren aufrechtzuerhalten. Der Darstellung gemäß Fig. 4 ist ein Kraftstoffinjektor entnehmbar, der mit einem Hochdruckspeicherraum (Common Rail) in Verbindung steht und welcher über einen als Piezo- aktor ausgeführten Aktor betätigbar ist.
Der in Fig. 4 dargestellte Kraftstoffϊnjektor 38 umfasst ein Hochdrucksystem 9 sowie ein Niederdrucksystem 10. Die Betätigung des Kraftstoffinjektors 38 erfolgt über einen Aktor 11, der in der Darstellung gemäß Fig. 4 mit einem schematisch angedeuteten Piezo- Kristallstapel 12 versehen ist, welcher sich bei Bestromung längt. Der Piezo-Kristallstapel 12 wirkt auf einen Stellkolben 18. Der Stellkolben 18 beaufschlagt einen hydraulischen Übersetzer 13. Der hydraulische Übersetzer 13 verstärkt den nur geringen Hub des Piezo- Kristallstapels 12 bei Bestromung des Aktors 11. Der hydraulische Übersetzer 13 umfasst einen Betätigungskolben 15, dessen Stirnfläche 16 in den hydraulischen Kopplungsraum 14 des hydraulischen Übersetzers 13 hineinragt. Der Piezo-Kristallstapel 12 des Aktors 11 und der Kopplungsraum 14 des hydraulischen Übersetzers 13 können sowohl von einer dünnen Wand 43 als auch von einem Faltenbalg 42 umschlossen sein, mit welchen die Relativbewegung des Piezo-Kristallstapels 12 bei dessen Bestromung und des mit diesem verbundenen Stellkolbens 18 relativ zum hydraulischen Kopplungsraum 14 ermöglicht wird.
Bei Einsatz eines Faltenbalges 42 wird einerseits eine Relativbewegung des Piezo- Kristallstapels 12 zum hydraulischen Köpplungsraum 14, der in das Gehäuse des Kraftstoffinjektors 31 integriert ist und andererseits eine Abdichtung zwischen den relativ zueinander bewegbaren Komponenten 12 und 14 erreicht. Der hydraulische Kopplungsraum 14 ist von einem Gehäuse 44 umschlossen, und mit dem Kopplungsraumdruck pK beaufschlagt. Von einem Systemraum 20, welcher sowohl den Piezo-Kristallstapel 12 als auch den hydraulischen Übersetzer 13, 44 umschließt, erstreckt sich der Niederdruckanschluss 2 zur Sammelleitung 3. In die Sammelleitung 3 münden gemäß der Darstellung in den Figuren 2 und 3 die jeweiligen Niederdruckanschlüsse 2 der weiteren Zylinder 1 der Verbrennungskraftmaschine 36. Die Sammelleitung 3 erstreckt sich zu dem Mittel zum Aufrechterhalten des Kraftstoffdruckes, welches gemäß den in den Figuren 2 und 3 schematisch angedeuteten Ausführungsvarianten entweder als ein Druckhalteventil 8 ausgebildet sein kann oder durch die Elektrokraftstoffpumpe 6 zur Kraftstoffversorgung der Verbrennungskraftmaschine 36 oder zur Beaufschlagung einer Hochdruckpumpe 34 gebildet werden kann. In der Sammelleitung 3, in welche die jeweiligen Niederdruckanschlüsse 2 der Zylinder 1, ausge- hend von den Kraftstoffinjektoren 38 münden und den Mitteln 6, 8 zum Aufrechterhalten des Kraftstoffdruckes im Systemraum 20 ist das Drosselelement 7 aufgenommen. Der Niederdruckanschluss 2 kann zum Beispiel als eine Verschraubung 17 ausgebildet sein, so dass bei den innerhalb des Systemdruckraumes 20 herrschenden Drücken eine leckagefreie Abdichtung zwischen dem Systemraum 20 und in dem Niederdruckanschluss 2 gewährleistet ist.
Gemäß der Darstellung in Fig.4 umfasst der hydraulische Übersetzer 13 ein Gehäuse 44, welches den hydraulischen Kopplungsraum 14 begrenzt. Das Gehäuse 44 stützt sich einerseits über eine Schraubenfeder an einer am Stellkolben 18 des Aktors 11 aufgenommenen Stützscheibe ab und das andererseits über eine weitere Schraubenfeder vorgespannt an einer Stützscheibe, die am Betätigungskolben 15 aufgenommen ist. Der Durchmesser des Stellkolbens 18 ist größer bemessen als der Durchmesser des Betätigungskolbens 15, so dass eine hydraulische Druckübersetzung durch Zwischenschaltung des hydraulischen Kopplungsraums 14 erreicht wird. Der Betätigungskolben 15 wirkt auf einen Führungskolben 23. Der Führungskolben 23 seinerseits ist in einem Ablaufkanal 22 geführt, welcher im Gehäuse 39 des Kraftstoffinjektors 38 vorgesehen ist. Über den Ablaufkanal 22 sind der Systemraum 20 sowie der Steuerraum 24 miteinander verbunden. Der Ablaufkanal 22, der den Systemraum 20 sowie den Steuerraum 24 miteinander verbindet, wird über ein Schließelement 19 verschlossen bzw. freigegeben. Das Schließelement 19 ist in der Darstellung gemäß Fig. 4 in seine Schließstellung, d.h. seinen Schließelementsitz 21 gestellt, welcher an der Mündungsstelle des Ablaufkanals 22 in den Steuerraum 24 ausgebildet ist. An einer Stirnseite ist das beispielsweise halbkugelförmig ausbildbare Schließelement 19 über ein Federelement 26 vorgespannt. Das Federelement 26, bei es sich um eine Tellerfeder handeln kann, stützt sich auf einer Stirnseite 29 eines nadeiförmig ausgebildeten Einspritzventilglieds 27 ab. Der Steuerraum 24 ist über eine Hochdruckleitung, die an einem der Hochdruckanschlüsse 40 eines Hochdrucksammeiraums 31 (Common Rail) angeschlossen ist, stets mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt. Der Hoch- drucksammelraum 31 wird seinerseits über eine Versorgungsleitung 32 über eine Hochdruckpumpe 34 mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff beaufschlagt und speichert diesen. Der Hochdruckpumpe 34 kann- je nach Konfiguration des Einspritzsystems der Verbrennungskraftmaschine 36 - eine als Vorförderpumpe wirkende Elektrokraftstoff pumpe 6 vorgeschaltet sein.
Der Systemraum 20 des Kraftstoffinjektors 38 auf dessen Niederdruckseite 10 kann einerseits durch eine dünnwandig ausgebildete Wand 43 begrenzt sein, andererseits kann der Systemraum 20 auch durch einen Faltenbalg 42 abgedichtet sein. Insbesondere die Ausbildung einer Begrenzung des Systemraums 20 über einem verformbaren Faltenbalg 42 bietet in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, Längungen bei Bestromung des Aktors 11 aufgrund einer Längenausdehnung des Piezo-Kristallstapels 12 auszugleichen unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Abdichtwirkung. Über den im Systemraum 20 herrschenden Druck erfolgt eine Befüllung des hydraulischen Kopplungsraums 14. Zwischen dem Gehäuse 44, welches den hydraulischen Kopplungsraμm 14 umschließt, und dem Betätigungskolben 15 sowie dem Stellkolben 18 sind Spalte ausgebildet, über welche das Kraftstoffvolumen auf der Niederdruckseite 10 des Kraftstoffinjektors 38 auch zur Erstbefüllung des hydraulischen Kopplungsraums 14 in diesen eintritt.
Zunächst wird der Fall betrachtet, indem das in Fig. dargestellte Kraftstoffeinspritzsystem für direkt einspritzende Verbrennungskraftmaschinen ein Druckhalteventil 8 auf der Niederdruckseite 10 des Kraftstoffinjektors 38 umfasst.
Wird bei einem solcherart konfigurierten Kraftstoffeinspritzsystem für direkt einspritzende Verbrennungskraftmaschinen 36 der Steuerraum 24 über die Bestromung des Aktors 11 druckentlastet, strömt aus dem Steuerraum 24 Kraftstoff über den Ablaufkanal 22 in den Systemraum 20 über. Vom Systemraum 20 aus strömt das aus dem Steuerraum 24 abgesteuerte Kraftstoffvolumen über den Anschluss 17 in den Niederdruckanschluss 2 über. Sämtliche Niederdruckanschlüsse 2 der Kraftstoffinjektoren 38 münden in die Sammelleitung 3. Die weiteren Kraftstoffinjektoren 38 der Verbrennungskraftmaschine 36 sind in Fig. 4 nur schematisch angedeutet. In der Sammelleitung 3 ist die Drossel 7 vor dem injek- torseitigen Eingang 41 des Druckhalteventils 8 aufgenommen. Durch die Drosselstelle 7 in der Sammelleitung 3 kann in vorteilhafter Weise gewährleistet werden, dass sich der zur Befüllung des hydraulischen Kopplungsraums 14 notwendige Druck in hohen Lastpunkten einstellt. Bei niedrigen Lastpunkten hingegen kann das zur Befüllung des hydraulischen Kopplungsraums 14 notwendige Druckniveau über das Druckhalteventil 8 aufgebracht werden. Bei niedrigen Lastpunkten ist das Druckniveau auf der Niederdruckseite 10 des Kraftstoffinjektors 38 im Systemraum 20 so bemessen, dass eine Befüllung des hydrauli- sehen Kopplungsraums 14 über die Spalte zwischen dem Gehäuse 44 und dem Stellkolben 18 einerseits sowie über den Spalt zwischen dem Betätigungskolben 15 und dem Gehäuse 44 des Druckübersetzers 13 andererseits erfolgen kann. In niedrigen Lastpunkten herrschen nach der Drossel 7 nur noch die geringen Drücke, die durch das Druckhalteventil erzeugbar sind, wodurch die wesentliche Entlastung der Niederdruckseite 10 des Kraftstoffinjektors 38 erreicht wird. Mit der Dimensionierung des Drosseldurchmessers der Drosselstelle 7, oder des Öffnungsdrucks des Druckhalteventils 8 - in dieser Konfiguration eines Kraftstoffeinspritzsystems - kann im Bedarfsfall der für die Befüllung des hydraulischen Kopplungsraums 14 über den Systemraum 20 erforderlich Druck eingestellt werden.
In der oben beschriebenen Ausführungsvariante eines Kraftstoffeinspritzsystems für Verbrennungskraftmaschinen erfolgt die Förderung von Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 35 zu Hochdruckpumpe 34, in der eine Kompression des Kraftstoffs auf einen sehr hohen Druck von etwa 1500 bar und mehr erfolgt, über eine erste Kraftstoffzuleitung 8.1. Ist gemäß einer Variante eines Kraftstoffeinspritzsystems eine Elektrokraftstoffpumpe 6, welches in diesem Fall das Mittel zum Halten des Druckes darstellt, vorgesehen, so erfolgt bei einer Druckentlastung des Steuerraums 24 durch Bestromung des Aktors 11 ein Ab- strömen von Kraftstoffvolumen aus dem Steuerraum 24 in den Systemraum 20 analog zur oben dargestellten Ausführungs Variante eines Kraftstoff Systems mit Druckhalte ventil 8. Vom Systemraum 20 strömt der Kraftstoff über den Anschluss 17 in den Niederdruckan- schluss 2, was für sämtliche Kraftstoffinjektoren 38 gilt, die entsprechend der Zylinderzahl der mit Kraftstoff zu versorgenden Verbrennungskraftmaschine 36 an dieser vorgesehen sind. In diesem Falle ist in der Sammelleitung 3, in welche sämtliche Niederdruckanschlüsse 2 der Kraftstoffinjektoren 38 münden, ebenfalls eine Drosselstelle 7 ausgebildet. Die Drosselstelle 7 befindet an der Mündungsstelle sämtlicher Niederdruckanschlüsse 2 in die Sammelleitung 3 vor dem eingangsseitigen Ende 41 der als Vorlaufförderpumpe dienenden Elektrokraftstoffpumpe 6. Die Elektrokraftstoffpumpe 6 fördert Kraftstoff aus dem Kraft- stofftank 35 und über die zweite Kraftstoffzuleitung 6.1 zur Hochdruckpumpe 34. Die Hochdruckpumpe 34 wiederum beaufschlagt den Hochdrucksammeiraum 31 (Common Rail) über die Versorgungsleitung 32 mit unter sehr hohem Druck stehenden Kraftstoff. Das Kraftstoffniveau liegt im Bereich zwischen etwa 1500 und 1600 bar.
In diesem Falle wird durch die Drosselstelle 7 bei hohen Lastpunkten erreicht, dass sich aufgrund des im Systemraum 10 herrschenden Druckes eine Befüllung des hydraulischen Kopplungsraums 14 über die Leckspalte zwischen dem Verdrängerkolben 18 und dem Gehäuse 44 bzw. dem Betätigungskolben 15 und dem Gehäuse 44 einstellt. Bei kleinen Lastpunkten kann der zur Befüllung des Kopplers notwendige Druck durch die als Vorförder- aggregat dienende Elektrokraftstoffpumpe 6 aufrechterhalten werden. Dadurch herrschen nach der Drosselstelle 7 nur noch die geringen Drücke der Elektrokraftstoffpumpe, die etwa zwischen 3 und 8 bar liegen können. Dadurch lässt sich eine wesentliche Entlastung der Niederdruckseite 10 des Kraftstoffinjektors 10 erreichen. Durch die Wahl des Durchmessers der Drosselstelle 7 in der Sammelleitung 3 bzw. des Förderdrucks der Elektrokraft- stoffpumpe 6 kann im Bedarfsfall der Druck im Systemraum 20 zur Befüllung des hydraulischen Kopplungsraums 14 durch dessen Führungsspalte verändert werden. Wird eine Elektrokraftstoffpumpe 6 zusammen mit einer Hochdruckpumpe 34 eingesetzt, so dient die dem Kraftstofftank zugeordnete Elektrokraftstoffpumpe 6 als Vorförderaggregat für die Hochdruckpumpe 34, die nicht selbstansaugend ausgebildet ist. Die Versorgungsleitung 6.1 zweigt in diesem Falle von der Kraftstoffleitung, die dem Kraftstofftank 35 zugeordnet ist, ab und führt zur Hochdruckpumpe 34. Durch die Auslegung des Drosseldurchmessers der Drossel 7 in der Sammelleitung 3, der Einstellung des Öffnungsdruckes des Druckhalteventils 8 bzw. des Förderdrucks der Elektrokraftstoffpumpe 6 können unterschiedliche Befülldrücke zur Befüllung des hydraulischen Kopplungsraums 14 des hydraulischen Übersetzers 13 je nach Erfordernis, vorein- gestellt werden.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Aufnahme einer Drosselstelle 7 in der Sammelleitung 3 kann sowohl eine Elektrokraftstoffpumpe 6 als auch ein Druckhalteventil 8 hinsichtlich seiner Druckbelastung in hohen Lastpunkten der Verbrennungskraftmaschi- ne 36 mechanisch entlastet werden, was eine wesentliche Entlastung des Niederdrucksystems 10 des Kraftstoffinjektors 38 zur Folge hat. Das Druckhalteventil 8 sowie die Elektrokraftstoffpumpe 6 können daher hinsichtlich ihrer Festigkeit kleiner dimensioniert werden. Insbesondere wird durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung vermieden, zusätzlich zu fertigende bzw. zu bewegende mechanische Komponenten einzusetzen, wo- durch auch Einstellvorgänge an diesen zusätzlich vorzusehenden Innenteilen entfallen können.
Bezugszeichenliste
1 Zylinder 20 Systemraum
2 Niederdruckanschluss 21 Schließelement-Sitz
3 Sammelleitung 22 Ablaufkanal
4 Druckhalteventil 23 Führungskolben
5 Kraftstoffrücklauf 24 Steuerraum
6 Elektrokraftstoffpumpe 25 Steuerraum-Zulauf
6.1 erste Versorgungsleitung 26 Federelement
7 Drossel 27 Einspritzventilglied
8 Druckhalteventil 29 Stirnseite Einspritzventilglied
8.1 zweite Versorgungsleitung 31 Hochdrucksammeiraum
(Common Rail)
9 Hochdrucksystem Kraftstoffinjektor 32 Versorgungsleitung
10 Niederdrucksystem 34 Hochdruck-Pumpe
Kraftstoffinjektor
11 Aktor 35 Kraftstofftank
12 Piezo-Kristallstapel 36 Verbrennungskraftmaschine
13 hydraulischer Übersetzer 37 Zylinderkopfbereich
14 hydraulischer Kopplungsraum 38 Kraftstoffinjektor
PK Kopplungsraumdruck ■ 39 Gehäuse
15 Betätigungskolben 40 Hochdruckanschlüsse
16 Stirnfläche Betätigungskolben 41 injektorseitiger Eingang von 6, 8
17 Anschluss 42 Faltenbalg
18 Stellkolben 43 Wandung
19 Schließelement 44 Gehäusekopplungsraum

Claims

Patentansprüche
1. Kraftstoff einspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit mehreren Kraftstoffinjektoren (38), wobei die Kraftstoffiηjektoren (38) je einen Hochdruckanschluss (40) und je ei- nen Niederdruckanschluss (2) aufweisen und die Niederdruckanschlüsse (2) in mindestens eine Sammelleitung (3) münden, und die Kraftstoffinjektoren (8) über einen piezoelektrischen Aktor (11) betätigbar sind, mit einem zwischen der Sammelleitung (3) und einem drucklosen Kraftstoffrücklauf (5), (35) angeordneten Mittel (6, 8) zum Aufrechterhalten des Kraftstoffdruckes und der Kraftstoffinjektor (38) einen Systemraum (20) enthält, in der ein zur Befüllung eines hydraulischen Kopplungsraums (14) geeignetes Druckniveau herrscht, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Mündung der Niederdrackanschlüsse (2) der Kraftstoffinjektoren in die Sammelleitung (3) und dem injektorseitigen Eingang (41) des Mittels (6, 8) zum Aufrechterhalten des Kraftstoffdrucks in der Sammelleitung (3) eine Drossel (7) angeordnet ist.
2. Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Aufrechterhalten des Kraftstoffdrucks auf der Niederdruckseite als Druckhalteventil (8) ausgeführt ist.
3. Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Aufrechterhalten des Kraftstoffdruckes auf der Niederdruckseite durch eine Elektrokraftstoffpumpe (6) dargestellt wird.
4. Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hoch- druckanschlüsse (40) der Kraftstoffinjektoren (38) von mindestens einem Hochdruck- sammelraum (31) mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt sind.
5. Kraftstoff einspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hub des Piezoaktors (11, 12) über ein Hydraulikmedium, insbesondere Kraftstoff, mittels eines hydraulischen Kopplerraums (14) des hydraulischen Übersetzers (13) auf ein
Einspritzventilglied (27) übertragbar ist, wobei der hydraulische Kopplerraum (14) ü- ber die mindestens eine Drossel (7) mit dem Hydraulikmedium befüllbar ist.
6. Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich in höheren Lastbereichen einer Verbrennungskraftmaschine (36) über die Drossel (7) in der Sammelleitung (3) ein Kopplungsraumdruck PK aufrecht erhalten lässt.
7. Kraftstoffeinspritzsystem gemäß der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Befüllung des hydraulischen Kopplungsraums (14) erforderliche Druck bei kleinen Lastpunkten der Verbrennungskraftmaschine (36) durch das Druckhalteventil (8) oder die Elektrokraftstoffpumpe (6) aufrechterhalten wird.
8. Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erst- befüllung des hydraulischen Kopplungsraums (14) über Leckspalte zwischen einem Betätigungskolben (15) und einem Gehäuse (44) und/oder über Leckspalte zwischen einem Stellkolben (18) und dem Gehäuse (44) erfolgt, wobei das Gehäuse (44) vom Systemraum (20) umschlossen ist.
9. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrokraftstoffpumpe (6) auf der Niederdruckseite (10) des Kraftstoffinjektors (38) einer Hochdruckpumpe (34) vorgeschaltet ist.
10. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckhalteventil (8) in der Sammelleitung (3) einem Kraftstofftank (35) vorgeschaltet ist.
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