WO2005024225A1 - Kraftstoff-hochdruckeinspritzsystem als common-rail einspritzsystem - Google Patents

Kraftstoff-hochdruckeinspritzsystem als common-rail einspritzsystem Download PDF

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WO2005024225A1 PCT/EP2004/009600 EP2004009600W WO2005024225A1 WO 2005024225 A1 WO2005024225 A1 WO 2005024225A1 EP 2004009600 W EP2004009600 W EP 2004009600W WO 2005024225 A1 WO2005024225 A1 WO 2005024225A1
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Johann Gessler
Oliver Richarz
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Audi Ag
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    • F02M53/02—Fuel-injection apparatus characterised by having heating, cooling or thermally-insulating means with fuel-heating means, e.g. for vaporising
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails

Definitions

  • High-pressure fuel injection system as a common rail injection system
  • the invention relates to a high-pressure fuel injection system as a common-rail injection system according to the preamble of claim 1.
  • a known, generic high-pressure fuel injection system as a common rail injection system comprises a high-pressure fuel reservoir associated with a multi-cylinder internal combustion engine as a fuel rail and a high-pressure fuel pump which is connected to the fuel rail.
  • controllable injection valves associated with the cylinders are connected hydraulically to the fuel rail with injection lines belonging to the high-pressure storage area.
  • at least one controllable heating element with direct contact to the fuel is arranged in the high-pressure storage area.
  • a controllable heating element is arranged in the fuel rail, which is intended to heat the entire fuel in the fuel rail in a controlled manner as a function of the temperature values determined by means of a temperature sensor.
  • heating elements are provided in the fuel rail in the area of the connections of the injection lines. This means that essentially all of the fuel in the fuel rail is heated, in particular during a warm-up phase after a start at low temperatures, in order to improve conditions for the combustion of the To produce fuel and thus to achieve higher performance and better exhaust gas quality.
  • Such an arrangement is relatively slow and energy-intensive with regard to the heating, particularly after a cold start, since the entire fuel is heated and the entire fuel rail is heated by heat transfer from the heated fuel to the rail wall, and heat is released from there to the surroundings.
  • a common rail injection system is also known (DE 199 49 812 A1), in which the above problem can be reduced by assigning one or more heating elements to the injection valve.
  • electrical resistance heating spirals are attached outside around the injection nozzle and around the injection line in front of the injection valve. The fuel is thus heated indirectly through the wall of the injection nozzle or the wall of the injection line, with the wall material first having to warm up for fuel heating, particularly during and after a cold start.
  • the fuel heating is carried out via an additional fluid as the heat transport medium, which takes the heat from the exhaust gas of the internal combustion engine.
  • a heating element made of ceramic semiconductor material with a positive temperature coefficient is integrated in the outlet channel of an injection valve. grated.
  • the heating element is designed as a sleeve and is attached to the inner wall of the outlet channel.
  • the injection valve is relatively complex due to the fact that it is equipped with a heating element made of ceramic semiconductor material.
  • the ceramic material is thermally conductively connected to the channel inner wall, so that here too there is an unfavorable heat transfer to the wall material with the above disadvantages.
  • the object of the invention is to develop a generic high-pressure fuel injection system as a common rail injection system so that effective fuel heating can be carried out with a simple, energy-efficient design.
  • each injection valve is assigned a heating element, which is arranged directly upstream of the injection valve in the injection line.
  • the heating element is designed as an electrical heating spiral, which is aligned coaxially to the axial direction of the injection line.
  • the fuel flows directly onto the heating element, so that preheated fuel is always injected, in particular already in the critical starting phase.
  • the preheated fuel leads to faster evaporation and less wall film formation and thus to better mixture formation and combustion.
  • the emission potential is improved, especially during warm-up and the catalyst load is reduced.
  • the quickly preheated fuel also heats the injection valve relatively quickly, which results in improvements in the electrical, hydraulic and mechanical properties of the injection valve.
  • the sealing elements between the injection valves and the connected high-pressure lines also heat up. This leads to better elasticity of the sealing elements even at low temperatures of the internal combustion engine and the risk of leaks in the fuel system is reduced.
  • the diameter of the electric heating coil should be smaller than the inside diameter of the injection line, so that it does not at least partially abut the surrounding wall of the injection line and the fuel flows around it.
  • the electrical supply lines to the heating coil can be tightly and electrically insulated and insulated through the wall of the injection line. With these measures, a particularly quick and effective heat transfer from the heating coil to the fuel is achieved with relatively little energy consumption.
  • a motor-mechanically coupled high-pressure fuel pump is used, to which a controllable shut-off valve and / or non-return valve is assigned in connection with the fuel rail.
  • the high-pressure fuel accumulator thus represents a hermetically sealed space before the internal combustion engine starts up by confirmation of an electric starter.
  • the heating elements for fuel preheating should be activated as part of the start control.
  • a thermal pressure rise is generated in the high-pressure fuel accumulator, and when the internal combustion engine starts up by starting the starter, fuel is already injected at high pressure and high temperature. This results in an optimal starting behavior of the internal combustion engine even at very low temperatures.
  • the fuel preheating is first controlled with a start actuating element in the manner of an ignition key and only then is the starter and the injection valves automatically activated. For the driver of a motor vehicle, there are no discernible actuation differences for a starting process compared to previous systems.
  • measurement signals from temperature sensors and / or pressure sensors, which are arranged in the fuel high-pressure storage area, can be used for the control and / or regulation of the fuel heating.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a high-pressure fuel injection system
  • Fig. 2 is a schematic representation of an injection valve with an associated heating element.
  • a high-pressure fuel injection system 1 is shown schematically as a common rail injection system.
  • a four-cylinder internal combustion engine 2, shown here only as a schematic rectangle, is assigned a high-pressure fuel reservoir as a fuel rail 3.
  • a high-pressure fuel pump 4 is connected to the fuel rail 3 via a connecting line 5.
  • a check valve 6 is arranged in the connecting line 5, so that the fuel rail 3 is a hermetically sealed space before an internal combustion engine can be started by an electric starter 7.
  • a correspondingly controllable shut-off valve can be arranged in a connecting line 5 or on the high-pressure fuel pump 4.
  • the high-pressure fuel pump 4 is driven by the internal combustion engine 2 through a mechanical coupling 8, so that fuel can be pumped from a fuel reservoir 9 to the fuel rail 3.
  • An injection valve 10 is assigned to each cylinder of the internal combustion engine 2, which is designed here as an example as a four-cylinder internal combustion engine, which are each hydraulically connected to the fuel rail 3 by means of an injection line 11.
  • the injection lines 11 are associated in the high-pressure storage area.
  • a heating element 12, which is designed as an electrical heating spiral, is assigned to each injection valve 10, the heating element 12 being arranged directly in front of the injection valve 10 within the injection line 11.
  • a temperature sensor 13 and a pressure sensor 14 are arranged on the fuel rail 3, by means of which the current temperature or the current pressure of the fuel within the fuel rail 3 can be determined.
  • These measurement signals are processed in a control unit 15 by means of the injection valves 10, heating elements 12 and starter 7 can be controlled.
  • a control unit 15 by means of the injection valves 10, heating elements 12 and starter 7 can be controlled.
  • corresponding lines are drawn schematically in FIG. 1 to the respective component.
  • FIG. 2 schematically shows an injection valve 10 with a correspondingly connected injection line 11.
  • the heating element 12 designed as a heating spiral can be seen inside the injection line 11.
  • the heating coil 12 is aligned coaxially to the axial direction of the injection line 11.
  • the diameter of the heating coil 12 is smaller than the inside diameter of the injection line 11, so that the heating coil 12 is washed around by the fuel.
  • the electrical feed lines 16 to the heating coil 12 are sealed, and are electrically insulated and insulated through the wall of the injection line 11.
  • the feed lines 16 are coupled to the control unit 15, the connected lines to the control unit 15 shown in FIG. 1 being omitted in FIG. 2 for reasons of clarity.
  • a heating element 12 is assigned to each injection valve 10, only that amount of fuel is heated which is present immediately in front of the injection valve 10 in the injection line 11 for direct injection into the cylinder. Since the heating element 12 is completely flushed by the fuel, heat is transferred to the fuel in a correspondingly quick and energy-saving manner.
  • the heating elements 12 can be controlled by the control unit 15. This ensures, particularly in the critical starting phase of the internal combustion engine, ie during a cold start or in the warm-up phase, that preheated fuel is always injected, as a result of which faster evaporation and less wall film formation and thus better mixture formation and combustion are obtained.
  • the fuel can first be preheated by the heating elements 12 when the internal combustion engine 2 is actuated, and then the starter 7 and the injection valves 10 can be activated.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoff-Hochdruckeinspritzsystem (1) als Common-Rail Einspritzsystem mit einem einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine (2) zugeordneten Kraftstoff-Hochdruckspeicher als Kraftstoff-Rail (3). Des weiteren ist eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe (4), die mit der Kraftstoff-Rail (3) verbunden ist, umfasst. Zudem sind durch eine Steuereinheit (15) steuerbare und den Zylindern der Brennkraftmaschine (2) zugeordnete Einspritzventile (10) vorgesehen, die mittels dem Hochdruckspeicherbereich zugehörigen Einspritzleitungen (11) mit der Kraftstoff-Rail (3) hydraulisch verbunden sind. Wenigstens ein durch die Steuereinheit (15) steuerbares Heizelement (12) ist in direktem Kontakt zum Kraftstoff im Hochdruckspeicherbereich angeordnet. Erfindungsgemäss ist jedem Einspritzventil (10) ein Heizelement (12) zugeordnet, das unmittelbar vor dem Einspritzventil (10) in der Einspritzleitung (11) angeordnet ist. Das Heizelement (12) ist dabei als elektrische Heizspirale ausgebildet, die koaxial zur Achsrichtung der Einspritzleitung (11) ausgerichtet ist.

Description

Beschreibung
Kraftstoff-Hochdruckeinspritzsvstem als Common-Rail Einspritzsvstem
Die Erfindung betrifft ein Kraftstoff-Hochdruckeinspritzsystem als Common-Rail Einspritzsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein bekanntes, gattungsgemäßes Kraftstoff-Hochdruckeinspritzsystem als Common-Rail Einspritzsystem (US Statutory Invention Registration H1.820) umfasst einen einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine zugeordneten Kraftstoff- Hochdruckspeicher als Kraftstoff- Rail und eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe, die mit der Kraftstoff-Rail verbunden ist. Zudem sind steuerbare, den Zylindern zugeordnete Einspritzventile mit dem Hochdruckspeicherbereich zugehörigen Einspritzleitungen mit der Kraftstoff-Rail hydraulisch verbunden. Weiter ist we- nigstens ein steuerbares Heizelement mit direktem Kontakt zum Kraftstoff im Hochdruckspeicherbereich angeordnet.
Konkret ist hier ein steuerbares Heizelement in der Kraftstoff-Rail angeordnet, welches den gesamten in der Kraftstoff-Rail befindlichen Kraftstoff gesteuert in Abhängigkeit der mittels eines Temperatursensors ermittelten Temperaturwerte erwärmen soll. In einer weiteren alternativen Ausführung sind in der Kraftstoff-Rail im Bereich der Anschlüsse der Einspritzleitungen Heizelemente vorgesehen. Damit wird im wesentlichen der gesamte Kraftstoff in der Kraftstoff- Rail insbesondere während einer Warmlaufphase nach einem Start bei tiefen Temperaturen erwärmt, um verbesserte Bedingungen für die Verbrennung des Kraftstoffs herzustellen und damit höhere Leistungen und eine bessere Abgasqualität zu erreichen.
Ersichtlich ist eine solche Anordnung bezüglich der Erwärmung insbesondere nach einem Kaltstart relativ träge und energieintensiv, da eine Erwärmung des gesamten Kraftstoffs erfolgt und durch Wärmeübertragung vom erwärmten Kraftstoff zur Railwandung die gesamte Kraftstoff-Rail erwärmt wird und von dort Wärme an die Umgebung abgegeben wird.
Weiter ist ein Common-Rail Einspritzsystem bekannt (DE 199 49 812 A1 ), bei dem das vorstehende Problem dadurch reduziert werden kann, dass ein oder mehrere Heizelemente jeweils dem Einspritzventil zugeordnet sind. In einer Ausführungsform sind dabei elektrische Widerstandsheizspiralen außen um die Einspritzdüse und um die Einspritzleitung vor dem Einspritzventil herum angebracht. Die Erwärmung des Kraftstoffs erfolgt somit hier indirekt durch die Wandung der Einspritzdüse bzw. die Wandung der Einspritzleitung hindurch, wobei sich für eine Kraftstofferwärmung insbesondere bei und nach einem Kaltstart ersichtlich zuerst das Wandmaterial erwärmen muss. In einer anderen Ausführungsform wird die Kraftstofferwärmung über ein zusätzliches Fluid als Wärmetransportmedium durchgeführt, welches die Wärme aus dem Abgas der Brennkraftmaschine entnimmt. Im Zusammenhang mit beiden Ausführungen wird hier auf das Problem der unerwünschten Wärmeleitung durch das Wandmaterial hingewiesen, da der Kraftstoff selbst regelmäßig ein schlechterer Wärmeleiter im Vergleich zum Wandmaterial der Einspritzdüse, der Einspritz- leitungen und der Kraftstoff-Rail ist. Somit ist auch diese Anordnung hinsichtlich einer Initialenerwärmung bei einem Start der Brennkraftmaschine relativ träge und erzeugt relativ viel Verlustwärme.
Bei einem weiteren bekannten Kraftstoff-Hochdruckeinspritzsystem (DE 28 43 534 C2) ist im Austrittkanal eines Einspritzventils ein Heizelement aus keramischem Halbleitermaterial mit positiven Temperaturkoeffizient inte- griert. Das Heizelement ist als Hülse ausgeführt und ist an der Innenwand des Austrittskanals anliegend befestigt. Das Einspritzventil wird durch die Ausstattung mit einem Heizelement aus keramischem Halbleitermaterial relativ aufwendig. Zudem ist das Keramikmaterial mit der Kanalinnenwand wärmeleitend verbunden, so dass auch hier ein ungünstiger Wärmeübergang auf das Wandmaterial mit den vorstehenden Nachteilen erfolgt.
Aus dem Bereich der Benzin- und Dieselbrennkraftmaschinen, welche nicht nach dem Common-Rail Prinzip arbeiten ist bekannt, Kraftstoff in Einspritz- ventilen vorzuwärmen, um die Verbrennung des jeweiligen Kraftstoffs im Zylinder zu verbessern. Beispielhaft werden dazu folgende Veröffentlichungen angegeben: DE 198 43 317 A1 , DE 195 42 318 A1 und DE-AS 2057972. Hier sind die Heizelemente in relativ aufwendig ausgeführten Einspritzventilen integriert.
Aufgabe der Erfindung ist es ein gattungsgemäßes Kraftstoff-Hochdruckeinspritzsystem als Common-Rail Einspritzsystem so weiter zu bilden, dass bei einfachem energiegünstigen Aufbau eine effektive Kraftstofferwärmung durchführbar ist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß Anspruch 1 ist jedem Einspritzventil ein Heizelement zugeordnet, das unmittelbar vor dem Einspritzventil in der Einspritzleitung angeordnet ist. Das Heizelement ist als elektrische Heizspirale ausgebildet, die koaxial zur Achsrichtung der Einspritzleitung ausgerichtet ist. Mit einer solchen Anordnung wird erreicht, dass energiegünstig nur diejenige Menge an Kraftstoff erwärmt wird, welche unmittelbar vor dem Einspritzventil in der Einspritzleitung zur direkten Einspritzung in den Zylinder ansteht, wobei der Wärmeübergang auf den Kraft- stoff schnell und energiesparend erfolgt. Das Einspritzventil selbst braucht hier nicht in aufwendiger und komplizierter Weise mit Heizelementen aufgerüstet werden, da die Kraftstofferwärmung vom Einspritzventil entkoppelt ist. Das Heizelement wird durch eine Steuereinheit in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine insbesondere bei einem Kaltstart und in der Warmlaufphase gesteuert.
Das Heizelement wird hier vom Kraftstoff direkt angeströmt, so dass stets vorgeheizter Kraftstoff eingespritzt wird, insbesondere bereits in der kritischen Startphase. Der vorgewärmte Kraftstoff führt zu einer schnelleren Verdampfung sowie einer geringeren Wandfilmbildung und somit zu einer besseren Gemischbildung und Verbrennung. Das Emissions-Potential wird verbessert, insbesondere auch im Warmlauf und die Katalysatorbelastung wird reduziert. Durch den schnell vorgewärmten Kraftstoff wird auch das Einspritzventil relativ schnell erwärmt, so dass sich dadurch Verbesserungen der elektrischen, hydraulischen und mechanischen Eigenschaften des Einspritzventils ergeben. Ebenso erwärmen sich die Dichtelemente zwischen den Einspritzventilen und den angeschlossenen Hochdruckleitungen. Dies führt zu einer besseren Elastizität der Dichtelemente bereits bei niedrigen Temperaturen der Brennkraftmaschine und die Gefahr von Undichtigkeiten des Kraftstoffsystems wird reduziert.
In einer bevorzugten Ausführung nach Anspruch 2 soll der Durchmesser der elektrischen Heizspirale kleiner als der Innendurchmesser der Einspritzleitung sein, so dass diese zumindest teilweise nicht an der umgebenden Wandung der Einspritzleitung anliegt und vom Kraftstoff umspült wird. Zudem können nach Anspruch 3 die elektrischen Zuführleitungen zur Heizspirale dicht sowie elektrisch isoliert und wärmegedämmt durch die Wand der Einspritzleitung geführt werden. Mit diesen Maßnahmen wird ein besonders schneller und effektiver Wärmeübergang von der Heizspirale auf den Kraftstoff bei relativ wenig Energiebedarf erreicht. In einer Weiterbildung nach Anspruch 4 ist eine motormechanisch gekoppelte Kraftstoff-Hochdruckpumpe verwendet, der in der Verbindung zur Kraftstoff- Rail ein steuerbares Absperrventil und/oder Rückschlagventil zugeordnet ist. Damit stellt der Kraftstoff-Hochdruckspeicher einen hermetisch geschlossenen Raum dar bevor durch eine Bestätigung eines elektrischen Anlassers die Brennkraftmaschine anläuft. Vor dem Brennkraftmaschinenanlauf soll hier als Teil der Startsteuerung eine Ansteuerung der Heizelemente für eine Kraftstoffvorerwärmung erfolgen. Dadurch wird im Kraftstoff-Hochdruckspeicher ein thermischer Druckanstieg erzeugt und beim Anlauf der Brennkraftmaschine durch den Anlasseranlauf wird bereits Kraftstoff mit hohem Druck und hoher Temperatur eingespritzt. Dadurch ergibt sich ein optimales Anspringverhalten der Brennkraftmaschine auch bei sehr niedrigen Temperaturen.
Gemäß Anspruch 5 wird dazu mit einem Startbetätigungselement in der Art eines Zündschlüssels zuerst die Kraftstoffvorerwärmung angesteuert und erst anschließend werden selbsttätig der Anlasser und die Einspritzventile angesteuert. Für den Fahrer eines Kraftfahrzeugs ergeben sich damit keine erkennbaren Betätigungsunterschiede für einen Startvorgang im Vergleich zu bisherigen Systemen.
Gemäß Anspruch 6 können für die Steuerung und/oder Regelung der Kraftstofferwärmung Messsignale von Temperatursensoren und/oder Drucksensoren, welche im Kraftstoff-Hochdruckspeicherbereich angeordnet sind, verwendet werden.
Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoff-Hochdruckeinspritzsystems, und Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Einspritzventils mit zugeordnetem Heizelement.
In Fig. 1 ist schematisch ein Kraftstoff-Hochdruckeinspritzsystem 1 als Common-Rail Einspritzsystem dargestellt. Dabei ist einer hier nur als schema- tisches Rechteck dargestellten Vier-Zylinder-Brennkraftmaschine 2 ein Kraftstoff-Hochdruckspeicher als Kraftstoff-Rail 3 zugeordnet. Mit der Kraftstoff-Rail 3 ist eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe 4 über eine Verbindungsleitung 5 verbunden. In der Verbindungsleitung 5 ist ein Rückschlagventil 6 angeordnet, so dass die Kraftstoff-Rail 3 vor einem durch einen elektrischen Anlasser 7 herbeiführbaren Brennkraftmaschinenanlauf ein hermetisch geschlossener Raum ist. Alternativ oder zusätzlich kann in einer Verbindungsleitung 5 bzw. an der Kraftstoff-Hochdruckpumpe 4 ein entsprechend steuerbares Absperrventil angeordnet sein. Die Kraftstoff-Hochdruckpumpe 4 wird durch eine motorme- chanische Kopplung 8 durch die Brennkraftmaschine 2 angetrieben, so dass Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 9 zur Kraftstoff-Rail 3 gepumpt werden kann.
Jeden Zylinder der Brenn kraftmasch ine 2, die hier beispielhaft als Vier-Zylin- der-Brennkraftmaschine ausgeführt ist, ist ein Einspritzventil 10 zugeordnet, die jeweils mittels einer Einspritzleitung 11 mit der Kraftstoff-Rail 3 hydraulisch verbunden sind. Die Einspritzleitungen 11 sind dabei im Hochdruckspeicherbereich zugehörig. Jedem Einspritzventil 10 ist ein Heizelement 12, das als elektrische Heizspirale ausgebildet ist, zugeordnet, wobei das Heizelement 12 unmittelbar vor dem Einspritzventil 10 innerhalb der Einspritzleitung 11 angeordnet ist.
Des weiteren sind an der Kraftstoff-Rail 3 ein Temperatursensor 13 und ein Drucksensor 14 angeordnet, mittels denen der aktuellen Temperatur bzw. der aktuelle Druck des Kraftstoffes innerhalb des Kraftstoff-Rails 3 ermittelt werden kann. Diese Messsignale werden in einer Steuereinheit 15 verarbeitet, mittels der die Einspritzventile 10 die Heizelemente 12 und der Anlasser 7 gesteuert werden können. Zur Veranschaulichung der entsprechenden Steuerung und/ oder Regelung durch die Steuereinheit 15 sind von dieser ausgehend in Fig. 1 entsprechende Leitungen schematisch zu den jeweiligen Bauteil eingezeich- net.
In Fig. 2 ist schematisch ein Einspritzventil 10 mit einer entsprechend angebundenen Einspritzleitung 11 dargestellt. Aufgrund der Schnittdarstellung der Einspritzleitung 11 ist das als Heizspirale ausgebildete Heizelement 12 in- nerhalb der Einspritzleitung 11 zu erkennen. Die Heizspirale 12 ist dabei koaxial zur Achsrichtung der Einspritzleitung 11 ausgerichtet. Der Durchmesser der Heizspirale 12 ist dabei kleiner als der Innendurchmesser der Einspritzleitung 11 , so dass die Heizspirale 12 vom Kraftstoff umspült wird. Die elektrischen Zuführleitungen 16 zur Heizspirale 12 sind dabei dicht, sowie elekt- risch isoliert und wärmegedämmt durch die Wand der Einspritzleitung 11 geführt. Die Zuführleitungen 16 sind mit der Steuereinheit 15 gekoppelt, wobei in Fig. 2 die in Fig. 1 gezeigten angeschlossenen Leitungen an der Steuereinheit 15 aus Übersichtlichkeitsgründen weggelassen sind.
Dadurch, dass jedem Einspritzventil 10 ein Heizelement 12 zugeordnet ist, wird nur diejenige Menge an Kraftstoff erwärmt, welche unmittelbar vor dem Einspritzventil 10 in der Einspritzleitung 11 zur direkten Einspritzung in den Zylinder ansteht. Da das Heizelement 12 vollständig vom Kraftstoff umspült wird, erfolgt ein entsprechend schneller und energiesparender Wärmeüber- gang auf den Kraftstoff. Abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine 2 können die Heizelemente 12 durch die Steuereinheit 15 gesteuert werden. Somit ist insbesondere in der kritischen Startphase der Brennkraftmaschine, d. h. beim Kaltstart bzw. in der Warmlaufphase, sichergestellt, dass stets vorgeheizter Kraftstoff eingespritzt wird, wodurch eine schnellere Ver- dampfung sowie eine geringere Wandfilmbildung und somit eine bessere Gemischbildung und Verbrennung erhalten werden. Bei einer entsprechenden Steuerung mittels der Steuereinheit 15 kann bei einer Startbetätigung für die Brennkraftmaschine 2 zuerst der Kraftstoff durch die Heizelemente 12 vorerwärmt werden und anschließend der Anlasser 7 und die Einspritzventile 10 aktiviert werden.

Claims

NP 4824Ansprüche
1. Kraftstoff-Hochdruckeinspritzsystem als Common-Rail Einspritzsystem mit einem einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine zugeordneten Kraft- stoff-Hochdruckspeicher als Kraftstoff-Rail, mit einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe, die mit der Kraftstoff-Rail verbunden ist, mit durch eine Steuereinheit steuerbaren, den Zylindern zugeordneten Einspritzventilen, die mittels dem Hochdruckspeicherbereich zugehörigen Einspritzleitungen mit der Kraftstoff-Rail hydraulisch verbunden sind, und mit wenigstens einem durch die Steuereinheit steuerbaren Heizelement, welches mit direktem Kontakt zum Kraftstoff im Hochdruckspeicherbereich angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Einspritzventil (10) ein Heizelement (12) zugeordnet ist, das unmittelbar vor dem Einspritzventil (10) in der Einspritzleitung (11 ) angeordnet ist, und dass das Heizelement (12) als elektrische Heizspirale ausgebildet ist, die koaxial zur Achsrichtung der Einspritzleitung (11 ) ausgerichtet ist.
2. Kraftstoff-Hochdruckeinspritzsystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Heizspirale (12) kleiner als der Innendurchmesser der Einspritzleitung (11) ist, so dass die Heizspirale (12) vom Kraftstoff umspült wird.
3. Kraftstoff-Hochdruckeinspritzsystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Zuführleitungen (16) zur Heizspirale (12) dicht, sowie elektrisch isoliert und wärmegedämmt durch die Wand der Einspritzleitung (11) geführt sind.
4. Kraftstoff-Hochdruckeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der motormechanisch gekoppelten Kraftstoff-Hochdruckpumpe (14) in der Verbindung zur Kraftstoff-Rail (3) ein steuerbares Absperrventil und/oder Rückschlagventil (6) zugeordnet ist, so dass vor einem durch einen elektrischen Anlasser (7) herbeiführbaren Brennkraftmaschinenanlauf der Kraftstoff-Hochdruckspeicher (3) ein hermetisch geschlossener Raum ist, und dass mittels der Steuereinheit (15) für eine Steuerung eines Brennkraftmaschinenstarts vor einem Brennkraftmaschinenanlauf eine Ansteuerung der Heizelemente (12) für eine Kraftstoffvorerwärmung und eine thermische Druckerhöhung durchführbar ist.
5. Kraftstoff-Hochdruckeinspritzsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Startbetätigungselement, in der Art eines Zündschlüssels mittels der Steuereinheit (15) zuerst die Heizelemente (12) für die Kraftstoffvorerwärmung und anschließend der Anlasser (7) und die Einspritzventile (10) ansteuerbar sind. Kraftstoff-Hochdruckeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Kraftstoff-Hochdruckspeicherbereich wenigstens ein Temperatursensor (13) und/oder ein Drucksensor (14) angebracht sind, welche an die Steuereinheit (15) angeschlossen sind.
PCT/EP2004/009600 2003-09-01 2004-08-28 Kraftstoff-hochdruckeinspritzsystem als common-rail einspritzsystem WO2005024225A1 (de)

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