WO2012089379A1 - Kraftstoffeinspritzsystem für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Kraftstoffeinspritzsystem für eine brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
WO2012089379A1
WO2012089379A1 PCT/EP2011/069442 EP2011069442W WO2012089379A1 WO 2012089379 A1 WO2012089379 A1 WO 2012089379A1 EP 2011069442 W EP2011069442 W EP 2011069442W WO 2012089379 A1 WO2012089379 A1 WO 2012089379A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pressure
rail
fuel
injection system
fuel injection
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/069442
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Joos
Alexander Schenck Zu Schweinsberg
Martin GOEHNER
Markus Feigl
Nikolaus Hautmann
Dietmar Uhlenbrock
Holger UHRIG
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2012089379A1 publication Critical patent/WO2012089379A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M55/00—Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/02—Conduits between injection pumps and injectors, e.g. conduits between pump and common-rail or conduits between common-rail and injectors
    • F02M55/025—Common rails
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M55/00—Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/04—Means for damping vibrations or pressure fluctuations in injection pump inlets or outlets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/31—Fuel-injection apparatus having hydraulic pressure fluctuations damping elements
    • F02M2200/315—Fuel-injection apparatus having hydraulic pressure fluctuations damping elements for damping fuel pressure fluctuations

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection system for an internal combustion engine, in particular a gasoline engine, with a high-pressure rail in one
  • High-pressure area for supplying fuel in front of at least one high-pressure injection valve under high pressure. Furthermore, the invention relates to a use of such a fuel injection system.
  • Such fuel injection systems have high pressure injectors (DI) injecting directly into a combustion chamber. They are assigned to a so-called high-pressure rail.
  • DI high pressure injectors
  • the fuel injection systems include a low pressure pump that provides the fuel for a high pressure pump.
  • the high pressure pump then generates the high pressure for the high pressure area.
  • the Dl injection takes place with injection pressures of approx. 40 bar to approx. 200 bar.
  • the high-pressure pump is usually designed as a piston pump with a discontinuous fuel delivery.
  • the piston pump is mechanically driven by the internal combustion engine.
  • pressure pulsations are excited, in particular in the high-pressure rail, by the operation of the high-pressure pump and by the injection.
  • High-pressure rail is thus subject to system pressure fluctuations.
  • every injection of fuel into the combustion chamber leads to a Pressure drop in the rail and a Nachnote the fuel by means of
  • the high-pressure rail is usually dimensioned sufficiently large, so that it serves as a damper or memory.
  • a fuel injection system for an internal combustion engine in particular a gasoline engine, with a high-pressure rail in one
  • High-pressure area for supplying fuel before at least one high-pressure injection valve created under high pressure, wherein at least one volume accumulator is provided or connected in the high-pressure area outside the high-pressure rail.
  • At least one volume store is connected in the high-pressure area, specifically outside the high-pressure rail.
  • the inner volume of the high-pressure rail also referred to herein as the rail volume, formed with smaller dimensions, so be designed smaller.
  • the volume storage can be installed as a separate component space-optimized separated from the high-pressure rail.
  • other materials than for the high-pressure rail can be selected.
  • an expansion of the high pressure rail at pressure and / or temperature load does not affect the negative
  • volume memory off The separate volume memory can be used as a common part for different types of high-pressure rails.
  • This volume accumulator is fuel-conductively connected to the high-pressure rail.
  • the volume accumulator reduces or dampens the pressure pulsations induced in the high-pressure region by the injection as well as by the subsequent delivery of the high-pressure pump, in particular in the high-pressure rail. As a result, the load applied to the high-pressure rail is reduced.
  • the high pressure rail may be formed in particular with a smaller diameter, whereby a lower rail load by the fuel pressure occurs.
  • the high-pressure rail can thus advantageously have smaller wall thicknesses or cost-effective materials can be used which would not withstand the pressure loads at a larger rail volume. This can reduce production costs.
  • Volume memory requires a smaller amount of fuel to build a desired system pressure. This leads in particular to faster pressure build-up times in the starting case.
  • Fuel injection system is the volume accumulator as a pressure accumulator
  • a pressure accumulator is used, which is preferably connected directly to the high-pressure rail.
  • the fuel is stored elastically.
  • the pressure accumulator can replace a termination on one of the two sides of the rail, that is to say form a lateral boundary.
  • the fuel-conducting connection between the rail and the pressure accumulator preferably has a small throttle effect in order to compensate for a pressure drop in the rail without a time delay
  • the pressure accumulator provides the rail quickly fuel available in a pressure drop.
  • the pressure accumulator is preferably dimensioned such that the
  • Storage volume is sufficiently large to at least one so-called
  • the accumulator may, in an advantageous embodiment as a
  • Fuel injection system the volume storage is designed as a fuel-receiving cavity.
  • the fuel-conducting connection between the cavity and the high-pressure rail preferably has a small throttle effect, so that a good
  • Fuel exchange between the cavity and the high-pressure rail is provided.
  • High-pressure rail and the cavity preferably corresponds to the rail volume of a high-pressure rail according to the prior art.
  • the rail can therefore be formed of less expensive materials.
  • volume storage is connected downstream of the high-pressure rail.
  • a pressure accumulator downstream of the high-pressure rail in such a way that the accumulator replaces a side wall of the high-pressure rail at least partially.
  • the volume accumulator is connected in a supply line to the high-pressure rail.
  • a fuel-receiving cavity is connected in the supply line to the high-pressure rail, that is, this cavity is the
  • a pressure accumulator may additionally be connected downstream of the high-pressure rail, that is to say in this case the fuel injection system has two volume accumulators, namely a cavity and an accumulator.
  • a volume accumulator which is connected in the supply line to the high pressure rail, a throttle upstream and / or downstream.
  • the volume accumulator is designed as a cavity receiving the fuel.
  • This cavity is in particular a throttle forward and downstream.
  • the throttle connected downstream of the cavity is arranged in the input region of the high-pressure rail and has a small throttle effect, whereby a good exchange of fuel between the cavity and the high-pressure rail is made possible.
  • the fuel injection system has a mechanical high-pressure control device in the high-pressure region.
  • Quantity control valve according to the prior art and is particularly cost effective in procurement. Furthermore, it may be possible to dispense with a high pressure sensor, which further leads to a cost reduction.
  • the at least one high-pressure injection valve is designed to be electronically controllable.
  • the injection is electronically controlled and is preferably combined with a mechanical pressure control.
  • Triggering of the injection valves is carried out in particular by means of a modeled pressure, which is calculated without a high-pressure sensor.
  • the object of the invention is further by means of a use of such a fuel injection system according to the invention for direct
  • FIG. 1 is a diagram of a fuel injection system according to the prior art
  • Fig. 2 is a diagram of a first embodiment of a
  • FIG. 3 shows the enlarged section III in Fig. 2,
  • Fig. 4 shows a detail of a second embodiment of a
  • a fuel injection system 10 of a gasoline engine is illustrated according to the prior art, in which from a tank 12 by means of an electric fuel pump (EKP) or low pressure pump 14 liquid fuel with about 5 bar pressure is conveyed in a line 16.
  • EKP electric fuel pump
  • a filter 18 is interposed.
  • the line 16 serves as a supply line to a high-pressure region 20 of the fuel injection system 10.
  • a pressure regulator 22 is provided, by means of which the pressure in the line 16th
  • the pressure regulator 22 thus serves as an overpressure protection, that is, it is adapted to limit the present in the line 16 pressure to a predetermined maximum pressure.
  • a high-pressure pump 24 is arranged, by means of which the pressure of about 5 bar from the line 16 can be raised up to about 200 bar.
  • the associated fuel is then injected at high-pressure region 20, which is designed as a tubular pressure chamber or as so-called high-pressure rail 25, four high-pressure injectors 26 directly in (not shown) cylinder of the internal combustion engine. This is also called direct injection (direct injection, DI).
  • a throttle 27 is connected in the entrance to the high-pressure rail 25, in the entrance to the high-pressure rail 25, a throttle 27 is connected.
  • the high-pressure pump 24 in the line 16 is designed with a cylinder-piston arrangement, that is, as a piston pump with discontinuous promotion, which is driven mechanically via a camshaft of the internal combustion engine.
  • the high pressure pump 24 are in the main flow direction
  • the quantity control valve 28 serves the pressure in
  • High pressure pump 24 sucked fuel regulated.
  • an engine control unit 38 regulates the pressure of the fuel to a desired level.
  • the quantity control valve 28 is electrically actuated via the engine control unit 38.
  • the flow rate of the high pressure pump 24 is then controlled via the quantity control valve 28.
  • the control of the high-pressure injection valves 26 also takes place on the basis of a determined high-pressure signal.
  • the relevant for the injection and the fuel mixture preparation pressure in the high-pressure rail 25 is subject to system pressure fluctuations.
  • each injection leads to a pressure drop and subsequent delivery Fuel by means of the high-pressure pump 24 stimulates pressure oscillations. Therefore, the volume of the high-pressure rail 25 is dimensioned sufficiently large that not too strong pressure fluctuations occur.
  • the volume of the high-pressure rail 25 serves as a damper or storage.
  • FIG. 2 shows an inventive fuel injection system 10 according to FIG. 1.
  • This fuel injection system 10 has a hydromechanical pressure control, that is, to the high-pressure pump 24, a high-pressure mechanical control device 40 is coupled. Due to the use of a hydromechanical pressure control, the high pressure sensor 36, the quantity control valve 28 and corresponding
  • the high pressure injectors 26 are electrically controlled.
  • the control of the high-pressure injection valves 26 is calculated by means of a modeled pressure-without the use of high-pressure sensors 36.
  • volume memory 42 connected (see also Fig. 3).
  • This volume accumulator 42 is designed as an accumulator, in the present case in the form of a piston accumulator, and provides an additional fuel accommodating volume for the high-pressure rail 25.
  • the high pressure rail 25 has a smaller rail volume than a comparable one
  • High-pressure rail 25 of FIG. 1 is High-pressure rail 25 of FIG. 1.
  • the pressure accumulator 42 is coupled to the high pressure rail 25, that is downstream of this, and forms a conclusion of a rail end 44th Die
  • Pressure accumulator 42 has only a small throttle effect, so that a
  • Pressure drop in the high pressure rail 25 can be quickly compensated by a Nachellen fuel from the pressure accumulator 42.
  • Pressure accumulator 42 is dimensioned sufficiently large that at least one
  • the pressure accumulator 42 serves to store fuel elastically. This elastic storage is provided by an elastically displaceable by an inflow and outflow of the fuel piston-spring assembly 47. In this way, pressure pulsations, which occur in particular in the high pressure rail 25, are damped, whereby the high pressure rail 25 is less loaded. Continue to occur lower pressure loads due to a smaller diameter of the high-pressure rail 25.
  • the volume accumulator 42 is designed as a fuel-receiving cavity 42.
  • the elasticity in the storage of the fuel is here on the
  • the cavity is connected in the line 16, that is, in the supply line to the high-pressure rail 25 in its input region.
  • the cavity is a first throttle 48 upstream and a second throttle 27 downstream.
  • the second throttle 27 has a small throttle effect, so that a good, that is fast fuel flow between the cavity and the high-pressure rail 25 is ensured.
  • the total volume, consisting of the volume of the cavity and that of the high-pressure rail 25, corresponds to the rail volume of a conventional high-pressure rail 25.
  • the high-pressure rail according to FIG. 4 has a smaller dimension than the high-pressure rail 25 according to FIG Fig. 1. It is with a smaller wall thickness and / or off
  • FIG. 5 shows a diagram with two axes, with a fuel pressure present in the high-pressure rail 25 being plotted on the vertical y-axis and a fuel quantity increase in the high-pressure rail 25 being plotted on the horizontal x-axis.
  • a first line 50 relates to a high-pressure rail 25 according to the prior art in FIG. 1 and a second line 52 to a high-pressure rail 25 with a connected pressure accumulator 42.
  • the rail volume and the compressibility of the fuel determine the dependence of the pressure on the amount of fuel in the rail.
  • the line 50 is (simplified) a straight line with a certain slope.
  • a smaller rail volume with a connected accumulator 42 lead according to line 52 to an initially steeper running straight line (simplified) (see first section 54 of the line 52).
  • first section 54 of the line 52 When exceeding a certain pressure level, which is determined by means of a restoring force of a built-in pressure accumulator 42 return spring or trapped in the pressure accumulator 42 gas volume, the line 52 kinks and is flatter than the line 50 according to the prior art (see. second section 56 of line 52).
  • the slope of the straight line is determined from this specific pressure level substantially by a design of the pressure accumulator 42 and only to a small extent by the rail volume and the compressibility of the fuel.
  • a pressure drop 60 due to injection of a certain amount of fuel in the case of a smaller high-pressure rail 25 with a connected pressure accumulator 42 is lower (see line 52) a pressure drop 62 according to line 50.
  • section 56 of the line 52 is a lower

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Bei einem Kraftstoffeinspritzsystem (10) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Benzinmotor, mit einem Hochdruck-Rail (25) in einem Hochdruckbereich (20) zum Zuführen von Kraftstoff vor mindestens ein Hochdruck-Einspritzventil (26) unter Hochdruck ist in dem Hochdruckbereich (20) außerhalb des Hochdruck-Rails (25) zumindest ein Volumenspeicher (42) geschaltet.

Description

Beschreibung
Titel
Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Benzinmotor, mit einem Hochdruck-Rail in einem
Hochdruck-Bereich zum Zuführen von Kraftstoff vor mindestens ein Hochdruck- Einspritzventil unter Hochdruck. Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung eines solchen Kraftstoffeinspritzsystems.
Derartige Kraftstoffeinspritzsysteme weisen direkt in einen Brennraum einspritzende Hochdruck-Einspritzventile (DI) auf. Sie sind einem so genannten Hochdruck-Rail zugeordnet.
Die Kraftstoffeinspritzsysteme weisen eine Niederdruckpumpe auf, die den Brennstoff für eine Hochdruckpumpe bereitstellt. Die Hochdruckpumpe erzeugt dann den Hochdruck für den Hochdruckbereich. Die Dl-Einspritzung erfolgt mit Einspritzdrücken von ca. 40 bar bis ca. 200 bar.
Die Hochdruckpumpe ist in der Regel als eine Kolbenpumpe mit einer diskontinuierlichen Kraftstoffförderung gestaltet. Die Kolbenpumpe wird mechanisch vom Verbrennungsmotor angetrieben. In Abhängigkeit von der Auslegung der Pumpe und der Hochdruck-Regelung werden vor allem im Hochdruck-Rail Druckpulsationen durch den Betrieb der Hochdruckpumpe sowie durch die Einspritzung angeregt.
Der für die Einspritzung und Gemischaufbereitung relevante Druck im
Hochdruck-Rail unterliegt somit systembedingt Druckschwankungen. Zum einen führt jede Einspritzung von Kraftstoff in den Verbrennungsraum zu einem Druckeinbruch im Rail und eine Nachförderung des Kraftstoffs mittels der
Kolbenpumpe zu einem Druckanstieg; es werden also Druckschwingungen
angeregt.
Um zu starke Druckschwankungen zu vermeiden, wird das Hochdruck-Rail in der Regel hinreichend groß dimensioniert, so dass es als Dämpfer bzw. Speicher dient.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß ist ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Benzinmotor, mit einem Hochdruck-Rail in einem
Hochdruckbereich zum Zuführen von Kraftstoff vor mindestens ein Hochdruck- Einspritzventil unter Hochdruck geschaffen, wobei im Hochdruckbereich außerhalb des Hochdruck-Rails zumindest ein Volumenspeicher vorgesehen bzw. geschaltet ist.
Erfindungsgemäß ist in dem Hochdruckbereich, und zwar außerhalb des Hochdruck- Rails, zumindest ein Volumenspeicher geschaltet. Hierdurch kann insbesondere das Innenvolumen des Hochdruck-Rails, vorliegend auch als das Rail-Volumen bezeichnet, mit geringeren Dimensionen gebildet, also kleiner gestaltet sein. Ferner kann der Volumenspeicher als separates Bauteil bauraumoptimiert getrennt vom Hochdruck-Rail verbaut werden. Für den Volumenspeicher können andere Werkstoffe als für das Hochdruck-Rail gewählt werden. Auch wirkt sich eine Ausdehnung des Hochdruck- Rails bei Druck- und/oder Temperatur-Belastung nicht negativ auf den
Volumenspeicher aus. Der separate Volumenspeicher kann als Gleichteil für verschiedene Typen von Hochdruck-Rails genutzt werden.
Eine Sicherstellung, dass nicht zu hohe Druckpulsationen im Hochdruck-Rail auftreten, ist erfindungsgemäß mittels des zum Hochdruck-Rail zusätzlich geschalteten
Volumenspeichers trotzdem gegeben. Dieser Volumenspeicher ist kraftstoffleitend mit dem Hochdruck-Rail verbunden. Der Volumenspeicher reduziert bzw. dämpft die durch die Einspritzung sowie durch die Nachförderung der Hochdruckpumpe induzierten Druckpulsationen im Hochdruckbereich, insbesondere im Hochdruck-Rail. Hierdurch wird die Belastung, die auf das Hochdruck-Rail einwirkt, verringert. Das Hochdruck-Rail kann insbesondere mit einem geringeren Durchmesser gebildet sein, wodurch eine geringere Rail-Belastung durch den Kraftstoff druck auftritt.
Das Hochdruck-Rail kann somit vorteilhafterweise geringere Wandstärken aufweisen oder es können kostengünstige Materialien Einsatz finden, die bei einem größeren Rail-Volumen den Druckbelastungen nicht Stand halten würden. Hierdurch können die Produktionskosten gesenkt werden.
Darüber hinaus wird infolge der Verwendung des erfindungsgemäßen
Volumenspeichers eine geringere Kraftstoffmenge benötigt, um einen gewünschten Systemdruck aufzubauen. Dies führt insbesondere zu schnelleren Druckaufbauzeiten im Startfall.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Kraftstoffeinspritzsystems ist der Volumenspeicher als ein Druckspeicher
gestaltet.
Gemäß dieser Weiterbildung findet ein Druckspeicher Einsatz, der vorzugsweise direkt am Hochdruck-Rail angeschlossen ist. In diesem Druckspeicher wird der Kraftstoff elastisch gespeichert.
Der Druckspeicher kann beispielsweise bei einem rohrförmigen Hochdruck-Rail einen Abschluss an einer der beiden Seiten des Rails ersetzen, das heißt eine seitliche Begrenzung bilden. Die kraftstoffleitende Verbindung zwischen dem Rail und dem Druckspeicher weist bevorzugt eine geringe Drosselwirkung auf, um einen Druckeinbruch im Rail ohne zeitliche Verzögerung kompensieren zu
können. Das heißt, der Druckspeicher stellt dem Rail bei einem Druckeinbruch schnell Kraftstoff zur Verfügung.
Der Druckspeicher ist vorzugsweise derart dimensioniert, dass das
Speichervolumen hinreichend groß ist, um mindestens eine so genannte
Kaltstarteinspritzmenge an Kraftstoff speichern und bei einem Kaltstart zur
Verfügung stellen zu können. Der Druckspeicher wirkt sowohl bei einer
Kaltstarteinspritzung als auch bei einer geringer dimensionierten Einspritzung sowie bei der Kraftstoffnachförderung mittels der Hochdruckpumpe als
Druckpulsationsdämpfer. Der Druckspeicher kann in einer vorteilhaften Weiterbildung als ein
Kolbenspeicher gestaltet sein. Es können jedoch auch Membranspeicher oder ein Faltenbalg Einsatz finden.
Im Falle eines Kolbenfederspeichers wird die elastische Speicherung des Kraftstoffs mittels einer Feder und im Falle eines Gasmembranspeichers mittels eines Gases erzielt. Gemäß einer alternativen Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Kraftstoffeinspritzsystems ist der Volumenspeicher als ein den Kraftstoff aufnehmender Hohlraum gestaltet.
Eine Elastizität bei der Speicherung des Kraftstoffs wird gemäß dieser
Weiterbildung mittels einer Kompressibilität des Kraftstoffs bereitgestellt. Die kraftstoffleitende Verbindung zwischen dem Hohlraum und dem Hochdruck-Rail weist vorzugsweise eine geringe Drosselwirkung auf, so dass ein guter
Kraftstoffaustausch zwischen dem Hohlraum und dem Hochdruck-Rail zur Verfügung gestellt ist.
Das insgesamt zur Verfügung gestellte Volumen, bestehend aus dem
Hochdruck-Rail und dem Hohlraum, entspricht bevorzugt dem Railvolumen eines Hochdruck-Rails gemäß dem Stand der Technik. Durch die geringere
Dimensionierung des Railvolumens werden auf die Wandung des Rails geringere Belastungen einwirken. Das Rail kann daher aus kostengünstigeren Materialen gebildet sein.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung ist der Volumenspeicher dem Hochdruck- Rail nachgeschaltet.
Vorzugsweise ist ein Druckspeicher dem Hochdruck-Rail nachgeschaltet, und zwar in der Art, dass der Druckspeicher eine Seitenwand des Hochdruck-Rails zumindest teilweise ersetzt. Dabei soll bevorzugt eine geringe Drosselwirkung in einem Übergangsbereich zwischen Hochdruck-Rail und Druckspeicher vorliegen. Gemäß einer noch weiteren Weiterbildung ist der Volumenspeicher in eine Zuleitung zum Hochdruck-Rail geschaltet.
Vorzugsweise ist in die Zuleitung zum Hochdruck-Rail ein den Kraftstoff aufnehmender Hohlraum geschaltet, das heißt dieser Hohlraum ist dem
Hochdruck-Rail vorgeschaltet. Weiterhin kann gemäß dieser Ausführungsform zusätzlich ein Druckspeicher dem Hochdruck-Rail nachgeschaltet sein, das heißt in diesem Fall weist das Kraftstoffeinspritzsystem zwei Volumenspeicher auf, nämlich einen Hohlraum und einen Druckspeicher.
Weiterhin kann vorteilhafterweise einem Volumenspeicher, der in der Zuleitung zum Hochdruck-Rail geschaltet ist, eine Drossel vor- und/oder nachgeschaltet sein.
Vorzugsweise ist gemäß dieser Weiterbildung der Volumenspeicher als ein den Kraftstoff aufnehmender Hohlraum gestaltet. Diesem Hohlraum ist insbesondere eine Drossel vor- und nachgeschaltet. Die dem Hohlraum nachgeschaltete Drossel ist im Eingangsbereich des Hochdruck-Rails angeordnet und weist eine geringe Drosselwirkung auf, wodurch ein guter Kraftstoffaustausch zwischen dem Hohlraum und dem Hochdruck-Rail ermöglicht ist.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung weist das Kraftstoffeinspritzsystem eine mechanische Hochdruck-Regeleinrichtung im Hochdruckbereich auf.
Im Hochdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems ist bevorzugt ein
mechanischer Druckregler, also eine hydromechanische Druckregeleinrichtung, zwischengeschaltet. Ein solcher mechanischer Druckregler ersetzt ein
Mengensteuerventil nach dem Stand der Technik und ist insbesondere kostengünstig in der Beschaffung. Ferner kann gegebenenfalls auf einen Hochdrucksensor verzichtet werden, was weiterhin zu einer Kostenreduzierung führt.
Bei einem Kraftstoffeinspritzsystem mit einer mechanischen Druckregelung und einem wenig variierendem Druckniveau kann ein schneller Druckaufbau im Startfall gewährleistet werden. Gemäß einer weiteren Weiterbildung ist das mindestens eine Hochdruck- Einspritzventil elektronisch ansteuerbar gestaltet.
Gemäß dieser Weiterbildung ist die Einspritzung elektronisch gesteuert und ist vorzugsweise mit einer mechanischen Druckregelung kombiniert. Die
Ansteuerung der Einspritzventile erfolgt insbesondere mit Hilfe eines modellierten Drucks, der ohne Hochdrucksensor berechnet wird.
Die erfindungsgemäße Aufgabe ist ferner mittels einer Verwendung eines derartigen erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems zum direkten
Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum eines Verbrennungsmotors gelöst, wobei entsprechende Vorteile, wie sie oben genannt sind, erzielt werden.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Schaubild eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 2 ein Schaubild eines ersten Ausführungsbeispiels eines
erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems,
Fig. 3 den vergrößerten Ausschnitt III in Fig. 2,
Fig. 4 einen Ausschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines
erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems, und
Fig. 5 ein Diagramm, das den Druckverlauf unter Änderung der
Kraftstoffmenge im Hochdruck-Rail gemäß des erfindungsgemäßen
Kraftstoffeinspritzsystems sowie gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht.
In Fig. 1 ist ein Kraftstoffeinspritzsystem 10 eines Ottomotors gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht, bei dem aus einem Tank 12 mittels einer elektrischen Kraftstoffpumpe (EKP) bzw. Niederdruckpumpe 14 flüssiger Kraftstoff mit ca. 5 bar Druck in eine Leitung 16 gefördert wird. In der Leitung 16 ist ein Filter 18 zwischengeschaltet. Die Leitung 16 dient als Zuleitung zu einem Hochdruckbereich 20 des Kraftstoffeinspritzsystems 10. An der Leitung 16 ist ein Druckregler 22 vorgesehen, mittels dem der Druck in der Leitung 16
weitestgehend konstant gehalten werden kann. Der Druckregler 22 dient also als ein Überdruckschutz, das heißt, er ist dazu eingerichtet, den in der Leitung 16 vorliegenden Druck auf einen vorgegebenen Maximaldruck zu begrenzen.
In der Leitung 16, die zum Hochdruckbereich 20 führt, ist eine Hochdruckpumpe 24 angeordnet ist, mittels der der Druck von ca. 5 bar aus der Leitung 16 auf bis zu ca. 200 bar angehoben werden kann. Der zugehörige Kraftstoff wird dann am Hochdruckbereich 20, der als rohrförmige Druckkammer bzw. als so genanntes Hochdruck-Rail 25 gestaltet ist, an vier Hochdruck-Einspritzventilen 26 direkt in (nicht dargestellte) Zylinder des Verbrennungsmotors eingespritzt. Dies wird auch als Direkteinspritzung bezeichnet (direct injection, DI). In die Leitung 16, im Eingangsbereich zum Hochdruck-Rail 25, ist eine Drossel 27 geschaltet.
Die Hochdruckpumpe 24 in der Leitung 16 ist mit einer Zylinder-Kolben- Anordnung, also als eine Kolbenpumpe mit diskontinuierlicher Förderung, gestaltet, die mechanisch über eine Nockenwelle des Verbrennungsmotors angetrieben wird.
Der Hochdruckpumpe 24 sind in Hauptströmungsrichtung ein
Mengensteuerventil 28 und ein Niederdruckdämpfer 30 vorgelagert sowie ein Druckbegrenzungsventil 32 und ein dazu parallel geschaltetes Rückschlagventil 34 nachgelagert. Das Mengensteuerventil 28 dient dazu, den Druck im
Hochdruckbereich 20 zu regeln. Insbesondere wird dabei der von der
Hochdruckpumpe 24 angesaugte Kraftstoff geregelt.
Zusammen mit einem mittels eines elektrischen Hochdrucksensors 36 gemessenen Druck im Hochdruck-Rail 25 regelt ein Motor-Steuergerät 38 den Druck des Kraftstoffs auf ein gewünschtes Niveau. Hierzu wird in Abhängigkeit des im Hochdruck-Rail 25 vorliegenden Drucks das Mengensteuerventil 28 über das Motor-Steuergerät 38 elektrisch angesteuert. Über das Mengensteuerventil 28 wird sodann die Fördermenge der Hochdruckpumpe 24 gesteuert. Die Ansteuerung der Hochdruck-Einspritzventile 26 erfolgt ebenfalls auf Basis eines ermittelten Hochdrucksignals.
Der für die Einspritzung und die Kraftstoff-Gemischaufbereitung relevante Druck im Hochdruck-Rail 25 unterliegt systembedingt Druckschwankungen. Zum einen führt jede Einspritzung zu einem Druckeinbruch und die Nachförderung an Kraftstoff mittels der Hochdruckpumpe 24 regt Druckschwingungen an. Daher ist das Volumen des Hochdruck-Rails 25 hinreichend groß dimensioniert, dass nicht zu starke Druckschwankungen auftreten. Das Volumen des Hochdruck-Rails 25 dient als Dämpfer bzw. Speicher.
Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzsystem 10 gemäß Fig. 1. Dieses Kraftstoffeinspritzsystem 10 weist eine hydromechanische Druckregelung auf, das heißt, an die Hochdruckpumpe 24 ist eine mechanische Hochdruck-Regeleinrichtung 40 gekoppelt. Aufgrund der Verwendung einer hydromechanischen Druckregelung kann der Hochdrucksensor 36, das Mengensteuerventil 28 sowie entsprechende
Endstufen des Motor-Steuergeräts 38 entfallen, wodurch Produktionskosten gesenkt werden. Die Hochdruck-Einspritzventile 26 sind elektrisch gesteuert. Die Ansteuerung der Hochdruck-Einspritzventile 26 wird mit Hilfe eines modellierten Drucks - ohne Verwendung von Hochdrucksensoren 36 - berechnet.
In den Hochdruckbereich 20, außerhalb des Hochdruck-Rails 25, ist ein
Volumenspeicher 42 geschaltet (vgl. auch Fig. 3). Dieser Volumenspeicher 42 ist als ein Druckspeicher, vorliegend in Form eines Kolbenspeichers, gestaltet und stellt für das Hochdruck-Rail 25 ein zusätzliches Kraftstoff-Aufnahmevolumen zur Verfügung. Das Hochdruck-Rail 25 weist ein geringeres Rail-Volumen auf als ein vergleichbares
Hochdruck-Rail 25 gemäß Fig. 1.
Der Druckspeicher 42 ist am Hochdruck-Rail 25 angekoppelt, das heißt diesem nachgeschaltet, und bildet einen Abschluss des einen Rail-Endes 44. Die
kraftstoffleitende Verbindung 46 zwischen dem Hochdruck-Rail 25 und dem
Druckspeicher 42 weist lediglich eine geringe Drosselwirkung auf, so dass ein
Druckeinbruch im Hochdruck-Rail 25 schnell durch ein Nachfördern von Kraftstoff aus dem Druckspeicher 42 kompensiert werden kann. Das Speichervolumen des
Druckspeichers 42 ist hinreichend groß dimensioniert, dass mindestens eine
Kaltstarteinspritzmenge an Kraftstoff eingelagert werden kann.
Der Druckspeicher 42 dient dazu, Kraftstoff elastisch zu speichern. Diese elastische Speicherung wird durch eine durch ein Ein- und Ausströmen des Kraftstoffs elastisch verschiebbare Kolben-Feder-Anordnung 47 zur Verfügung gestellt. Auf diese Weise können Druckpulsationen, die insbesondere im Hochdruck-Rail 25 auftreten, gedämpft werden, wodurch das Hochdruck-Rail 25 weniger belastet wird. Weiterhin treten geringere Druckbelastungen aufgrund eines kleineren Durchmessers des Hochdruck- Rails 25 auf.
Infolge der reduzierten Druckschwankungen innerhalb des Rails 25 ist dieses mit einer geringeren Wandstärke gebildet oder besteht aus einem kostengünstigen Material, das bei herkömmlichen Rails mit größeren Dimensionen den Druckschwankungen nicht Stand halten würde.
In Fig. 4 ist der Volumenspeicher 42 als ein den Kraftstoff aufnehmender Hohlraum 42 gestaltet. Die Elastizität bei der Speicherung des Kraftstoffs wird hier über die
Kompressibilität des Kraftstoffs bereitgestellt.
Der Hohlraum ist in der Leitung 16, das heißt in der Zuleitung zum Hochdruck-Rail 25 in dessen Eingangsbereich geschaltet. Dem Hohlraum sind eine erste Drossel 48 vor- und eine zweite Drossel 27 nachgeschaltet. Die zweite Drossel 27 weist eine geringe Drosselwirkung auf, so dass ein guter, das heißt schneller Kraftstofffluss zwischen dem Hohlraum und dem Hochdruck-Rail 25 gewährleistet ist. Das Gesamtvolumen, bestehend aus dem Volumen des Hohlraums und dem des Hochdruck-Rails 25, entspricht dem Rail-Volumen eines herkömmlichen Hochdruck-Rails 25. Somit weist das Hochdruck-Rail gemäß Fig. 4 eine geringere Dimension auf als das Hochdruck- Rail 25 gemäß Fig. 1. Es ist mit einer geringeren Wandstärke und/oder aus
kostengünstigeren Materialien gefertigt.
Fig. 5 zeigt ein Diagramm mit zwei Achsen, wobei auf der vertikalen y-Achse ein im Hochdruck-Rail 25 vorliegender Kraftstoffdruck und auf der horizontalen x-Achse ein Kraftstoffmengenzuwachs im Hochdruck-Rail 25 aufgetragen ist.
Eine erste Linie 50 bezieht sich auf ein Hochdruck-Rail 25 gemäß dem Stand der Technik in Fig. 1 und eine zweite Linie 52 auf ein Hochdruck-Rail 25 mit einem zugeschalteten Druckspeicher 42.
Bei einem Hochdruck-Rail 25 gemäß dem Stand der Technik (vgl. Linie 50) legen das Rail-Volumen und die Kompressibilität des Kraftstoffs die Abhängigkeit des Drucks von der Kraftstoffmenge im Rail fest. Die Linie 50 ist (vereinfacht) eine Gerade mit einer bestimmten Steigung. Ein kleineres Rail-Volumen mit einem zugeschalteten Druckspeicher 42 führen gemäß Linie 52 zu einer zunächst steiler verlaufenden Geraden (vereinfacht) (vgl. erster Abschnitt 54 der Linie 52). Bei einer Überschreitung eines bestimmten Druckniveaus, welches mittels einer Rückstellkraft einer in dem Druckspeicher 42 eingebauten Rückstellfeder bzw. eines in dem Druckspeicher 42 eingeschlossenen Gasvolumens festgelegt ist, knickt die Linie 52 ab und verläuft flacher als die Linie 50 gemäß dem Stand der Technik (vgl. zweiter Abschnitt 56 der Linie 52). Die Steigung der Geraden wird ab diesem bestimmten Druckniveau im Wesentlichen durch eine Auslegung des Druckspeichers 42 bestimmt und nur in einem geringen Maß durch das Rail-Volumen und die Kompressibilität des Kraftstoffs.
Ausgehend von einem Druckwert 58, der sich im Bereich des zweiten Abschnitts 56 der Linie 52 befindet, ist ein Druckabfall 60 infolge einer Einspritzung einer bestimmten Kraftstoffmenge im Falle eines kleineren Hochdruck-Rails 25 mit einem zugeschalteten Druckspeicher 42 geringer (vgl. Linie 52) als ein Druckabfall 62 gemäß Linie 50. Dies führt zu geringeren Druckpulsationen und einer reduzierten Belastung des Hochdruck- Rails 25. Gleichzeitig wird gemäß Abschnitt 56 der Linie 52 eine geringere
Kraftstoffmenge benötigt, um wieder einen bestimmten Systemdruck aufzubauen.
Abschließend sei angemerkt, dass sämtlichen Merkmalen, die in den
Anmeldungsunterlagen und insbesondere in den abhängigen Ansprüchen genannt sind, trotz des vorgenommenen formalen Rückbezugs auf einen oder mehrere bestimmte Ansprüche, auch einzeln oder in beliebiger Kombination eigenständiger Schutz zukommen soll.

Claims

Ansprüche
1. Kraftstoffeinspritzsystem (10) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Benzinmotor, mit einem Hochdruck-Rail (25) in einem
Hochdruckbereich (20) zum Zuführen von Kraftstoff vor mindestens ein Hochdruck-Einspritzventil (26) unter Hochdruck,
dadurch gekennzeichnet, dass im Hochdruckbereich (20) außerhalb des Hochdruck-Rails (25) zumindest ein Volumenspeicher (42) vorgesehen ist.
2. Kraftstoffeinspritzsystem (10) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenspeicher (42) als ein
Druckspeicher (42) gestaltet ist.
3. Kraftstoffeinspritzsystem (10) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (42) als ein
Kolbenspeicher gestaltet ist.
4. Kraftstoffeinspritzsystem (10) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenspeicher (42) als ein den Kraftstoff aufnehmender Hohlraum gestaltet ist.
5. Kraftstoffeinspritzsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenspeicher (42) dem Hochdruck- Rail (25) nachgeschaltet ist.
6. Kraftstoffeinspritzsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenspeicher (42) in eine Zuleitung (16) zum Hochdruck-Rail (25) geschaltet ist.
7. Kraftstoffeinspritzsystem (10) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Drossel (27, 48) dem Volumenspeicher (42) vor- und/oder nachgeschaltet ist.
8. Kraftstoffeinspritzsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffeinspritzsystem (10) eine mechanische Hochdruck-Regeleinrichtung (40) im Hochdruckbereich (20) aufweist.
9. Kraftstoffeinspritzsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Hochdruck- Einspritzventil (26) elektronisch ansteuerbar gestaltet ist.
10. Verwendung eines Kraftstoffeinspritzsystems (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum eines Verbrennungsmotors.
PCT/EP2011/069442 2010-12-27 2011-11-04 Kraftstoffeinspritzsystem für eine brennkraftmaschine WO2012089379A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201010064185 DE102010064185A1 (de) 2010-12-27 2010-12-27 Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine
DE102010064185.5 2010-12-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012089379A1 true WO2012089379A1 (de) 2012-07-05

Family

ID=44906163

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2011/069442 WO2012089379A1 (de) 2010-12-27 2011-11-04 Kraftstoffeinspritzsystem für eine brennkraftmaschine

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102010064185A1 (de)
WO (1) WO2012089379A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2674609A1 (de) * 2012-06-12 2013-12-18 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzanlage
WO2014095271A1 (de) * 2012-12-20 2014-06-26 Robert Bosch Gmbh Hochdruckeinspritzsystem
CN105339659A (zh) * 2013-06-25 2016-02-17 罗伯特·博世有限公司 泵

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019104242A1 (de) * 2019-02-20 2020-08-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kraftstoffverteilerleiste für eine Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine mit einer solchen Kraftstoffverteilerleiste

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19720731A1 (de) * 1996-05-20 1997-11-27 Denso Corp Kraftstoffversorgungsgerät für einen Benzinmotor der direkteinspritzenden Art
DE10149412C1 (de) * 2001-10-06 2003-02-06 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zum Dämpfen von Druckpulsationen in einem Fluidsystem, insbesondere in einem Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine, sowie Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
WO2004063558A1 (en) * 2003-01-15 2004-07-29 Wärtsilä Finland Oy Arrangement in fuel injection apparatus
WO2007071817A1 (en) * 2005-12-22 2007-06-28 Wärtsilä Finland Oy Arrangement for dampening the pressure vibration of a fuel feed system of a piston engine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19720731A1 (de) * 1996-05-20 1997-11-27 Denso Corp Kraftstoffversorgungsgerät für einen Benzinmotor der direkteinspritzenden Art
DE10149412C1 (de) * 2001-10-06 2003-02-06 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zum Dämpfen von Druckpulsationen in einem Fluidsystem, insbesondere in einem Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine, sowie Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
WO2004063558A1 (en) * 2003-01-15 2004-07-29 Wärtsilä Finland Oy Arrangement in fuel injection apparatus
WO2007071817A1 (en) * 2005-12-22 2007-06-28 Wärtsilä Finland Oy Arrangement for dampening the pressure vibration of a fuel feed system of a piston engine

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2674609A1 (de) * 2012-06-12 2013-12-18 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzanlage
WO2014095271A1 (de) * 2012-12-20 2014-06-26 Robert Bosch Gmbh Hochdruckeinspritzsystem
CN105339659A (zh) * 2013-06-25 2016-02-17 罗伯特·博世有限公司 泵
CN105339659B (zh) * 2013-06-25 2018-02-23 罗伯特·博世有限公司 泵

Also Published As

Publication number Publication date
DE102010064185A1 (de) 2012-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1476654B1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine
EP1352174B1 (de) Kraftstoffeinspritzsystem mit druckregelung in der rücklaufleitung
EP2516839B1 (de) Brennstoffeinspritzeinrichtung
EP1218631B1 (de) Druckverstärker und kraftstoffeinspritzsystem mit einem druckverstärker
DE102007005685B4 (de) Verfahren zur Bestimmung einer Regelgröße für eine Druckregelung eines Hochdruckspeichers in einem Einspritzsystem
DE102007052096A1 (de) Verfahren zur Erkennung einer Kraftstoffsorte
DE102007021327A1 (de) Kraftstoffeinspritzsystem mit Druckverstärkung
EP3059438A1 (de) Pumpeneinheit für eine hochdruckpumpe
WO2010052119A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer einspritzanlage für eine brennkraftmaschine
WO2012089379A1 (de) Kraftstoffeinspritzsystem für eine brennkraftmaschine
EP1826396B1 (de) Common-Rail-Kraftstoffsystem
DE102010043112B4 (de) Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine
DE102004008478B4 (de) Fördermengenregelung einer Hochdruckpumpe
DE102018215847A1 (de) Kraftstoffdosiersystem für gasförmigen und flüssigen Kraftstoff
DE10360332A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen eines Förderintervalls einer Hochdruckpumpe
DE102007003150A1 (de) Verfahren zur Ermittlung eines unkontrollierten Beschleunigens einer Brennkraftmaschine
DE102010064171A1 (de) Druckregelanordnung eines Kraftstoffversorgungssystems
DE102018215132A1 (de) Hochdruckpumpe für eine Treibstoffzufuhr eines Verbrennungsmotors
WO2005038236A1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine brennkraftmaschine
DE102010041487A1 (de) Kraftstoffeinspritzsystem
EP2402588A1 (de) Kraftstoffeinspritzsystem
WO2022148679A1 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung
DE102006013493A1 (de) Einspritzanlage und zugehöriges Betriebsverfahren
WO2006063909A1 (de) Vorrichtung zur ermittlung der kraftstoffrücklaufmenge eines injektors einer kraftstoffeinspritzeinrichtung einer brennkraftmaschine
DE102018219943A1 (de) Brennstoffeinspritzanlage für ein Brennstoffgemisch mit einem veränderbaren Wasseranteil

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11778640

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11778640

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1