WO2009016066A1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • This fuel injection device has a high-pressure fuel pump, is conveyed by the fuel under high pressure and having a plurality of pump elements.
  • the fuel injection device also has two high-pressure fuel storage, is fed into the fuel by the high-pressure fuel pump. With the two
  • High-pressure fuel accumulators are connected to the cylinders of the internal combustion engine arranged injectors, is injected by the fuel into the combustion chambers of the cylinder.
  • This fuel injection device is provided in particular for internal combustion engines with cylinders arranged in a V-shape, wherein the two high-pressure fuel accumulators are each assigned to a row of cylinders.
  • a common high-pressure chamber in which the pump elements convey and discharge from the two hydraulic lines to the two high-pressure fuel accumulators.
  • the common high pressure chamber in the high-pressure fuel pump ensures that at least approximately the same in both high-pressure fuel storage
  • the fuel injection device according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that instead of the common high-pressure chamber to the high-pressure fuel pump as in the prior art, only the further hydraulic line is required, which is inexpensive and their space is low. By connecting the two high-pressure fuel storage hydraulic line ensures that prevail in both high-pressure fuel storage at least approximately the same pressure conditions.
  • the embodiment according to claim 2 allows a simple design of the high-pressure fuel pump, as this no merging of the outlets of the two pump elements is required.
  • FIG. 1 shows a fuel injection device for an internal combustion engine in a schematic representation according to a first embodiment
  • Figure 2 shows the fuel injection device according to a second embodiment
  • Figure 3 the fuel injection device according to a third embodiment
  • FIG 4 shows the fuel injection device according to a fourth embodiment.
  • FIGS. 1 to 4 show a fuel injection device for an internal combustion engine, preferably a motor vehicle.
  • the internal combustion engine is preferably a self-igniting internal combustion engine and has a plurality of cylinders 6, which may be arranged in series or in particular V-shaped.
  • the fuel injector has a
  • the high-pressure fuel pump device 14 may include a single or multiple high-pressure fuel pumps 16.
  • High-pressure fuel pump device 14 is fuel under high pressure in two high-pressure fuel storage 18,20 promoted. With the two
  • High-pressure fuel accumulators 18,20 are each a plurality of injectors 22 are connected, which are arranged on the cylinders of the internal combustion engine and is injected by the fuel into the combustion chambers of the cylinder.
  • each cylinder bank is assigned a high-pressure fuel accumulator 18, 20.
  • Fuel high-pressure accumulator 18,20 are for example tubular, but may also have any other shapes.
  • the high-pressure fuel pump device 14 comprises a single high-pressure fuel pump
  • the high-pressure fuel pump 16 has a drive shaft 28, which is driven for example by the internal combustion engine.
  • the two pump elements 26,27 are arranged at an angle of about 90 ° about the rotational axis 29 of the drive shaft 28 is rotated.
  • the pump elements 26,27 each have a driven by the drive shaft 28 in a lifting pump piston, which is tightly guided in a cylinder bore and through which fuel is displaced through an outlet 30,31 at its delivery stroke.
  • the drive of the pump piston is effected in particular by a cam of the drive shaft 28, for example in a known manner via a roller tappet.
  • a respective hydraulic line 32, 33 is connected to the respective outlet 30, 31 of the two pump elements 26, 27, via which a respective pump element 26, 27 is connected directly to one of the two high-pressure fuel accumulators 18, 20.
  • Each pump element 26,27 of the high-pressure fuel pump 16 thus promotes directly into the associated high-pressure fuel accumulator 18,20.
  • High-pressure fuel accumulator 18,20 are connected to each other by a further hydraulic line 34, so that a pressure equalization between the two high-pressure fuel accumulators 18,20 takes place and prevail in these at least approximately the same pressure conditions.
  • a pressure equalization between the two high-pressure fuel accumulators 18,20 takes place and prevail in these at least approximately the same pressure conditions.
  • At the high-pressure fuel pump 16 is no connection between the outlets 30,31 of the two pump elements
  • Fuel high-pressure pump device 14 in turn comprises only a single high-pressure fuel pump 216, but in the deviating from the first
  • the two pump elements 226,227 by about 180 ° in the axis of rotation 29 of the drive shaft 28 are arranged rotated to each other.
  • the drive of the pump piston of the pump elements 226,227 takes place in particular by an eccentric of the drive shaft 28, but can also be effected by a cam.
  • the rest of the construction of the fuel injection device according to the second embodiment is the same as in the first embodiment.
  • FIG. 3 shows the fuel injection device according to a third exemplary embodiment, in which the high-pressure fuel pump device 14 is again only a single one
  • High-pressure fuel pump 316 includes, however, which has four pump elements 326, 326a, 327, 327a.
  • the pump elements 326, 326, 327, 327a are preferably evenly distributed in a star shape distributed around the drive shaft 28 and these can be driven by a cam or eccentric of the drive shaft 28.
  • Pump elements 326, 326a and 327, 327a which are in particular adjacent to one another, are hydraulically connected to one another and connected in each case via one of the hydraulic lines 32, 33 to one of the two high-pressure fuel accumulators 18, 20.
  • Each of the two high-pressure fuel storage 18,20 is thus one of the hydraulic
  • Lines 32,33 connected to two pump elements 326,326a and 327,327a.
  • the two high-pressure fuel storage 18,20 are in turn connected directly to each other via the further hydraulic line 34.
  • each high-pressure fuel pump 416,416a has only one pump element 26 and this is via one of the hydraulic lines 32,33 with one of the two
  • High-pressure fuel accumulator 18,20 connected. Each of the two High-pressure fuel accumulator 18,20 is thus connected via one of the hydraulic lines 32,33 with a high-pressure fuel pump 416 and 416a.
  • the high-pressure fuel pumps 416,416a may each have a driven by the internal combustion engine drive shaft 28 which in turn drives the respective pump piston via a cam or eccentric.
  • the high-pressure fuel pumps 416,416a do not have their own drive shaft but their pump pistons are driven in a reciprocating motion by a shaft of the internal combustion engine, for example the camshaft thereof. This training can also be provided in the other embodiments of the fuel injection device.

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Abstract

Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine weist eine Kraftstoffhochdruckpumpenvorrichtung (14) auf, durch die Kraftstoff unter Hochdruck zu zwei Kraftstoffhochdruckspeichern (18,20) gefördert wird, mit denen jeweils zumindest ein Injektor (22) verbunden ist, durch den Kraftstoff an einem Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Die Kraftstoffhochdruckpumpenvorrichtung (14) ist über jeweils eine hydraulische Leitung (32,33) direkt mit den beiden Kraftstoffhochdruckspeichern (18,20) verbunden. Die beiden Kraftstoffhochdruckspeicher (18,20) sind durch eine weitere hydraulische Leitung (34) direkt miteinander verbunden.

Description

R. 319881
Titel
Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.
Eine solche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist durch die
DE 100 46 315 Al bekannt. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine Kraftstoffhochdruckpumpe auf, durch die Kraftstoff unter Hochdruck gefördert wird und die mehrere Pumpenelemente aufweist. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist außerdem zwei Kraftstoffhochdruckspeicher auf, in die Kraftstoff durch die Kraftstoffhochdruckpumpe gefördert wird. Mit den beiden
Kraftstoffhochdruckspeichern sind an den Zylindern der Brennkraftmaschine angeordnete Injektoren verbunden, durch die Kraftstoff in die Brennräume der Zylinder eingespritzt wird. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist insbesondere für Brennkraftmaschinen mit v-förmig angeordneten Zylindern vorgesehen, wobei die beiden Kraftstoffhochdruckspeicher jeweils einer Zylinderreihe zugeordnet sind.
In der Kraftstoffhochdruckpumpe ist ein gemeinsamer Hochdruckraum vorgesehen, in den die Pumpenelemente fördern und von dem zwei hydraulische Leitungen zu den beiden Kraftstoffhochdruckspeichern abführen. Durch den gemeinsamen Hochdruckraum in der Kraftstoffhochdruckpumpe ist sichergestellt, dass in beiden Kraftstoffhochdruckspeichern zumindest annähernd dieselben
Druckverhältnisse herrschen. Nachteilig ist jedoch dass durch den Hochdruckraum der Fertigungsaufwand der Kraftstoffhochdruckpumpe erhöht wird und dessen Unterbringung in der Kraftstoffhochdruckpumpe wegen mangelndem Einbauraum unter Umständen schwierig ist.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass statt des gemeinsamen Hochdruckraums an der Kraftstoffhochdruckpumpe wie beim Stand der Technik nur die weitere hydraulische Leitung erforderlich ist, die kostengünstig ist und deren Platzbedarf gering ist. Durch die die beiden Kraftstoffhochdruckspeicher verbindende hydraulische Leitung ist sichergestellt, dass in beiden Kraftstoffhochdruckspeichern zumindest annähernd dieselben Druckverhältnisse herrschen.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben. Die Ausbildung gemäß Anspruch 2 ermöglicht eine einfache Ausbildung der Kraftstoffhochdruckpumpe, da an dieser keine Zusammenführung der Auslässe der beiden Pumpenelemente erforderlich ist.
Offenbarung der Erfindung
Zeichnung
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Figur 2 die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, Figur 3 die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel und
Figur 4 die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den Figuren 1 bis 4 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise eine selbstzündende Brennkraftmaschine und weist mehrere Zylinder 6 auf, die in Reihe oder insbesondere v-förmig angeordnet sein können. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine
Förderpumpe 10 auf, durch die Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter 12 zu einer Kraftstoffhochdruckpumpenvorrichtung 14 gefördert wird. Die Kraftstoffhochdruckpumpenvorrichtung 14 kann eine einzige oder mehrere Kraftstoffhochdruckpumpen 16 umfassen. Durch die
Kraftstoffhochdruckpumpenvorrichtung 14 wird Kraftstoff unter Hochdruck in zwei Kraftstoffhochdruckspeicher 18,20 gefördert. Mit den beiden
Kraftstoffhochdruckspeichern 18,20 sind jeweils mehrere Injektoren 22 verbunden, die an den Zylindern der Brennkraftmaschine angeordnet sind und durch die Kraftstoff in die Brennräume der Zylinder eingespritzt wird. Bei einer Brennkraftmaschine mit v-förmig angeordneten Zylindern ist jeder Zylinderreihe ein Kraftstoffhochdruckspeicher 18,20 zugeordnet. Die
Kraftstoffhochdruckspeicher 18,20 sind beispielsweise rohrförmig ausgebildet, können jedoch auch beliebige andere Formen aufweisen.
Bei dem in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel umfasst die Kraftstoffhochdruckpumpenvorrichtung 14 eine einzige Kraftstoffhochdruckpumpe
16, die zwei Pumpenelemente 26,27 aufweist. Die Kraftstoffhochdruckpumpe 16 weist eine Antriebswelle 28 auf, die beispielsweise durch die Brennkraftmaschine angetrieben wird. Die beiden Pumpenelemente 26,27 sind unter einem Winkel von etwa 90° um die Drehachse 29 der Antriebswelle 28 verdreht angeordnet. Die Pumpenelemente 26,27 weisen jeweils einen durch die Antriebswelle 28 in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben auf, der in einer Zylinderbohrung dicht geführt ist und durch den bei dessen Förderhub Kraftstoff durch einen Auslass 30,31 verdrängt wird. Der Antrieb der Pumpenkolben erfolgt dabei insbesondere durch einen Nocken der Antriebswelle 28, beispielsweise in bekannter Weise über einen Rollenstößel. Mit dem jeweiligen Auslass 30,31 der beiden Pumpenelemente 26,27 ist jeweils eine hydraulische Leitung 32,33 verbunden, über die jeweils ein Pumpenelement 26,27 direkt mit einem der beiden Kraftstoffhochdruckspeicher 18,20 verbunden ist. Jedes Pumpenelement 26,27 der Kraftstoffhochdruckpumpe 16 fördert somit direkt in den diesem zugeordneten Kraftstoffhochdruckspeicher 18,20. Die beiden
Kraftstoffhochdruckspeicher 18,20 sind miteinander durch eine weitere hydraulische Leitung 34 verbunden, so dass ein Druckausgleich zwischen beiden Kraftstoffhochdruckspeichern 18,20 erfolgt und in diesen zumindest annähernd dieselben Druckverhältnisse herrschen. An der Kraftstoffhochdruckpumpe 16 ist keine Verbindung zwischen den Auslässen 30,31 der beiden Pumpenelemente
26,27 vorhanden. In Figur 2 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die
Kraftstoffhochdruckpumpenvorrichtung 14 wiederum nur eine einzige Kraftstoffhochdruckpumpe 216 umfasst, bei der jedoch abweichend vom ersten
Ausführungsbeispiel die beiden Pumpenelemente 226,227 um etwa 180° im die Drehachse 29 der Antriebswelle 28 zueinander verdreht angeordnet sind. Der Antrieb der Pumpenkolben der Pumpenelemente 226,227 erfolgt insbesondere durch einen Exzenter der Antriebswelle 28, kann jedoch auch durch einen Nocken erfolgen. Die übrige Ausbildung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist gleich wie beim ersten Ausführungsbeispiel.
In Figur 3 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Kraftstoffhochdruckpumpenvorrichtung 14 wiederum nur eine einzige
Kraftstoffhochdruckpumpe 316 umfasst, die jedoch vier Pumpenelemente 326,326a,327,327a aufweist. Die Pumpenelemente 326,326a,327,327a sind vorzugsweise sternförmig gleichmäßig verteilt um die Antriebswelle 28 verteilt angeordnet und diese können durch einen Nocken oder Exzenter der Antriebswelle 28 angetrieben werden. Die Auslässe 30,30a und 31,31a zweier
Pumpenelemente 326,326a und 327,327a, die insbesondere einander benachbart sind, sind hydraulisch miteinander verbunden und über jeweils eine der hydraulischen Leitungen 32,33 mit einem der beiden Kraftstoffhochdruckspeicher 18,20 verbunden. Jeder der beiden Kraftstoffhochdruckspeicher 18,20 ist somit über eine der hydraulischen
Leitungen 32,33 mit zwei Pumpenelementen 326,326a bzw. 327,327a verbunden. Die beiden Kraftstoffhochdruckspeicher 18,20 sind wiederum über die weitere hydraulische Leitung 34 direkt miteinander verbunden.
In Figur 4 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Kraftstoffhochdruckpumpenvorrichtung 14 zwei separate Kraftstoffhochdruckpumpen 416 und 416a umfasst. Vorzugsweise weist jede Kraftstoffhochdruckpumpe 416,416a nur ein Pumpenelement 26 auf und dieses ist über eine der hydraulischen Leitungen 32,33 mit einem der beiden
Kraftstoffhochdruckspeicher 18,20 verbunden. Jeder der beiden Kraftstoffhochdruckspeicher 18,20 ist somit über eine der hydraulischen Leitungen 32,33 mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe 416 bzw. 416a verbunden. Die Kraftstoffhochdruckpumpen 416,416a können jeweils eine durch die Brennkraftmaschine angetriebene Antriebswelle 28 aufweisen, die wiederum über einen Nocken oder Exzenter den jeweiligen Pumpenkolben antreibt. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Kraftstoffhochdruckpumpen 416,416a keine eigene Antriebswelle aufweisen sondern deren Pumpenkolben durch eine Welle der Brennkraftmaschine, beispielsweise deren Nockenwelle, in einer Hubbewegung angetrieben werden. Diese Ausbildung kann auch bei den anderen Ausführungsbeispielen der Kraftstoffeinspritzeinrichtung vorgesehen werden.

Claims

Ansprüche
1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffhochdruckpumpenvorrichtung (14), durch die Kraftstoff unter Hochdruck zu zwei Kraftstoffhochdruckspeichern (18,20) gefördert wird, mit denen jeweils zumindest ein Injektor (22) verbunden ist, durch den Kraftstoff an einem Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, wobei die
Kraftstoffhochdruckpumpenvorrichtung (14) über jeweils eine hydraulische Leitung (32,33) direkt mit den beiden Kraftstoffhochdruckspeichern (18,20) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kraftstoff hochdruckspeicher (18,20) durch eine weitere hydraulische Leitung (34) direkt miteinander verbunden sind.
2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffhochdruckpumpenvorrichtung (14) eine einzige Kraftstoffhochdruckpumpe (16;216) umfasst, die zwei Pumpenelemente (26,27;226,227) aufweist, die über jeweils eine der hydraulischen Leitungen
(32,33) mit einem der beiden Kraftstoffhochdruckspeicher (18,20) verbunden sind.
3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffhochdruckpumpenvorrichtung (14) zwei separate
Kraftstoffhochdruckpumpen (416,416a) umfasst und dass jede der beiden Kraftstoffhochdruckpumpen (416,416a) über eine der hydraulischen Leitungen (32,33) mit einem der beiden Kraftstoffhochdruckspeicher (18,20) verbunden ist.
4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffhochdruckpumpenvorrichtung (14) eine einzige Kraftstoffhochdruckpumpe (316) umfasst, die vier Pumpenelemente (326, 326a, 327, 327a) aufweist, und dass jeweils zwei der Pumpenelemente (326, 326a;327, 327a) über eine diesen gemeinsame der hydraulischen Leitungen (32,33) mit einem der beiden Kraftstoffhochdruckspeicher (18,20) verbunden sind.
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