WO2016055293A1 - Speichereinspritzsystem für verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

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WO2016055293A1
WO2016055293A1 PCT/EP2015/072244 EP2015072244W WO2016055293A1 WO 2016055293 A1 WO2016055293 A1 WO 2016055293A1 EP 2015072244 W EP2015072244 W EP 2015072244W WO 2016055293 A1 WO2016055293 A1 WO 2016055293A1
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injection
storage
pressure
throttle device
external
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PCT/EP2015/072244
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Inventor
Marco Ganser
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Ganser Crs Ag
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Publication date
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
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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
    • F02M63/0275—Arrangement of common rails
    • F02M63/0285—Arrangement of common rails having more than one common rail
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M2200/28—Details of throttles in fuel-injection apparatus
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    • 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 present invention relates to a
  • Storage injection system for the intermittent injection of high-pressure fuel into combustion chambers of a fuel engine.
  • a storage injection system of this type is known from the document WO 2007/009279 AI.
  • each having an injection valve and a discrete storage chamber having injection units associated throttle devices which Allow flow of high pressure fuel toward the injector at least approximately unhindered and throttle in the opposite direction, such that each injector during an injection high pressure fuel from both the associated storage chamber and from the storage chamber of other injection units and flows from a high-pressure conveyor.
  • the inventive storage injection system for the intermittent injection of high-pressure fuel into the combustion chambers of an internal combustion engine has a high-pressure conveyor, which supplies a number of injection units, each with an injection valve and a discrete storage chamber associated therewith with high-pressure fuel.
  • the high-pressure conveying device has a high-pressure pump, which is preferably driven mechanically and at a fixed speed ratio by the internal combustion engine.
  • the injection units are by means of hydraulic line elements with each other and with the
  • At least some of the injection units are associated with throttle devices which at least approximately allow the flow of high pressure fuel toward the injection valve of the respective injection unit and throttle in the opposite direction, such that each injector during a injection operation high pressure fuel from both the associated discrete storage chamber and from the discrete Storage chamber of other injection units and from the high pressure conveyor zufHessen can.
  • This allows the discrete storage chambers can be carried out small volume and can be dispensed with long, volume-large Commonrails.
  • each injection valve actuated by means of an electrically controlled actuator assembly and a hydraulic control device
  • Injection valve member for controlling the injection process from the high-pressure fuel through nozzle injection openings of a nozzle of the injection valve.
  • At least two external individual accumulators fed by the high-pressure conveyor are present in the accumulator injection system, which in turn feed at least two of the injection units with high-pressure fuel.
  • At least one of these two injection units which are supplied jointly by an external individual store, is associated with a throttle device.
  • at least one of these two external individual memory is associated with a further throttle device and this further throttle device allows the flow of high-pressure fuel in the direction of the
  • Single memory at least approximately unhindered and throttles in the opposite direction, the flow of high-pressure fuel.
  • Each injection valve can thus flow during an injection process and high-pressure fuel from the external individual storage.
  • the throttle devices and the other throttle devices are constructed identically.
  • they have a check valve and in parallel to a bypass throttle.
  • the external individual memories are part of the line elements.
  • the storage volume of the high-pressure pipes of the hydraulic line element can be reduced, thanks to the external individual storage, which allows the formation of the high-pressure lines with a smaller diameter and thus leads to considerable cost savings.
  • High-pressure conveyor to all injection units, including the external individual memory much lower, as can inject fuel from both the associated discrete storage chamber and from the discrete storage chamber of other injection units, from the high-pressure conveyor and the external individual storage for the injection operations.
  • each of the external individual memory is assigned an (equivalent) further throttle device. This further increases the symmetry or conformity of the transient pressure oscillations and thus of the injection processes.
  • Each external individual store preferably has a high-pressure storage inlet and at least one
  • Each injection unit is preferably assigned an (equivalent) throttle device. Also this measure increases the symmetry or equality of the transient pressure fluctuations and thus the
  • each injection unit has a common housing for the injection valve and the discrete storage chamber.
  • This housing is provided with a high-pressure fuel inlet and preferably the throttle device is located at this
  • the injection units can be exactly the same design and dimensioned, as is known from the document WO 2007/009297 AI. Further, it is possible to form this housing in two parts, namely with a valve housing in which the components of the injection valve are arranged, and a discharge nozzle housing, in which at least a portion of the discrete storage chamber and the
  • High-pressure fuel inlet are present, wherein the pressure nozzle housing sealingly abuts the valve housing to supply the high-pressure fuel to the injection valve.
  • This embodiment is known from the document WO 2009/033304 AI. The disclosure of these two references is incorporated by reference into the present disclosure.
  • the external individual memories have a separate high-pressure accumulator outlet for each assigned injection unit. From each one of these High-pressure accumulator outlets leads an individual high-pressure line to the assigned injection unit.
  • This embodiment enables the formation of the external individual memories in the manner of a miniaturized rail, wherein at least two such mini-rails are present.
  • Each external individual store preferably has a single high-pressure accumulator outlet, which is connected to a distributor. From this distributor leads to each of the associated injection units own high-pressure line.
  • the distributor is mounted on the external individual storage housing of the external individual memory or formed on this itself. It is also possible that the high-pressure accumulator outlet of the external individual accumulator leads a high-pressure line to the distributor, from which in turn to each assigned injection unit a high-pressure line goes away.
  • each injection unit has a common housing for the injection valve and the discrete storage chamber provided with a high-pressure fuel inlet, wherein the throttle devices associated with the injection units are not in the common housing, but the external individual storage for each associated
  • each throttle device is connected via a separate high-pressure line with the associated injection unit.
  • the present invention also includes preferred embodiments in which not every injection unit must have a throttle device.
  • at least one of the external individual storage supplies three injection units, two of these
  • Injection units a common throttle device and the remaining third injection unit is associated with its own throttle device.
  • the first-mentioned throttle device is connected on the output side to two injection units.
  • At least one of the external individual storage units to supply four injection units and for each of these two injection units to be associated with a common throttle device, that is to say for each of the two throttle devices
  • the throttle devices are preferably in the distributor housing installed or attached to this, or the throttle devices are installed in the external single storage enclosure of the external single memory or attached to this. Simulations have shown that even in these latter two embodiments reproducible same injection operations of the injectors can be achieved.
  • the hydraulic line elements which also comprise all high-pressure lines, the external individual stores and possibly the distributors, are designed in such a way that the fuel standing at very high pressure up to about 2000 bar or more is as low-loss as possible from the high-pressure conveyor can flow to the injectors.
  • the throttle device may be designed such that it has a check valve with a large flow cross section and next to it separately, connected in parallel, a throttle passage, as shown in Figure 3 of the document WO 2007/009279 AI.
  • a needle-shaped closure member cooperates with the non-return valve seat.
  • the front side of the closure member, the bypass throttle is formed, which leads into a bore in the closure member.
  • Valve member as a plate or disc form, which cooperates with an annular valve seat and through which passes through the bypass throttle forming hole.
  • WO 2009/033304 AI As is known, for example, from the document WO 2009/033304 AI.
  • Figure 1 in longitudinal section a memory unit with a
  • Injection valve a discrete storage chamber and a throttle device
  • FIG. 3 shows a first embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows a second embodiment of the invention
  • Figure 5 shows a third embodiment of
  • Figure 6 shows a fourth embodiment with two external
  • Throttle devices are located at the distributor
  • FIG. 7 shows a fifth embodiment of the invention
  • FIG. 8 compared to FIG. 7, enlarges a part of the fifth embodiment of the invention shown there
  • FIG. 9 shows the simulation calculation of the
  • Embodiment according to Figure 4 calculated pressure profiles immediately before the nozzle injection openings (in the nozzle blind hole) and in the corresponding storage chambers of
  • FIG. 10 shows the corresponding pressure curves under exactly the same conditions as for the
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of an injection unit 10 which has an injection valve 12 and a discrete storage chamber 14 assigned to it.
  • Injector 12 and the discrete feed chamber 14 arranged in a common housing 16 The structure and operation of the injection unit 10 is the same as disclosed in document WO 2007/009279 Al.
  • the housing 16 is shown simplified in two parts, wherein it has a housing part 18, in which the discrete storage chamber 14 is formed and in which an electromagnetic actuator assembly 20 is received. Next, the housing 16 has a nozzle body 22 which abuts the front side of the housing part 18 and is held by a union nut 24 sealingly thereto.
  • the housing 16 or the housing part 18 has a high-pressure fuel inlet 28 with a throttle device 30.
  • a throttle device 30 This consists in the illustrated embodiment of a check valve 32 and a bypass throttle 34 in parallel thereto.
  • the check valve 32, and thus the throttle device 30, allows the flow of the high-pressure fuel supplied via a high-pressure line 36, shown schematically, in the direction of the discrete storage chamber 14 and the injection valve 12 unhindered, in the opposite direction the
  • Check valve 32 is closed and the flow of high fuel from the discrete storage chamber 14 and the injection valve 12 in the high pressure line 36 is only possible through the bypass throttle 34.
  • High-pressure fuel inlet 28 with an equal throttle device 30 is known from the document WO 2014/131497 AI.
  • the throttle device 30 opens into the discrete storage chamber 14, from which a fuel channel 38 extends in the longitudinal direction of the housing 16 through the housing part 18, which continues in the nozzle body 22 and opens into a longitudinal recess 40 in the nozzle body 22.
  • Injection valve member 42 which is acted upon by means of a compression spring 44 with a directed towards an injection valve seat 46 closing force.
  • the conical injection valve seat 46 cooperating with the injection valve member 42 is formed on the nozzle body 22. Downstream of the injection valve seat 46, the nozzle body 22 is designed as a nozzle 48 with nozzle spray openings 50.
  • the compression spring 44 is supported on a sleeve 52, in which a trained on the injection valve member 42, double-acting piston 54 is guided in close sliding fit.
  • the piston 54 and the sleeve 52 define a control chamber 56 of a hydraulic Control device 58, to which in the embodiment shown, an intermediate valve 60 belongs.
  • the actuator assembly 20 For an injection of high pressure fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine, the actuator assembly 20 is energized, whereby from the control chamber 56 fuel can flow into a fuel return 62 and thus the pressure in the control chamber 56 drops. This has the consequence that the injection valve member 42 from
  • Injector seat 46 is lifted and high pressure fuel is injected through the nozzle injection ports 50 into the combustion chamber.
  • the actuator assembly 20 is de-energized, whereby the control chamber 56 is separated from the fuel return 62 and via the intermediate valve 60 fuel flows into the control chamber 56 to increase the pressure in the control chamber 56.
  • FIG. 2 shows a throttle device 30 with the check valve 32 and the bypass throttle 34 with respect to Figure 1 increased. It is also possible to install the throttle device 30 in the high pressure line 36, wherein each part of the high pressure line by means of a high pressure connection on the input side or output side is fixed to the body 64 of the throttle device 30. In this case, the downstream leads lying part of the high pressure line 36 to the injection unit 10, which is associated with the throttle device 30.
  • FIG. 3 shows a first embodiment of a storage injection system according to the invention.
  • This has, like any other embodiment also, a high-pressure conveyor 66.
  • the high pressure conveyor 66 is a high pressure pump which is driven by the engine mechanically and at a fixed speed ratio.
  • Within the high-pressure pump may be a high pressure compensating volume and additionally a pressure sensor for detecting and regulating the system high pressure.
  • Injection units 10 are provided, as explained in connection with the description of FIG are on the input side of each injection unit 10, a throttle device 30 is present.
  • the storage injection system has four external individual memories 70.
  • Each of these external individual memories 70 is provided with a high-pressure accumulator inlet 72 and two high-pressure accumulator outlets 74. All individual memories 70, the high-pressure feed line 68 is common.
  • each external individual storage 70 At the high-pressure storage inlet 72 of each external individual storage 70 is another throttle device 76, which is preferably identical, as described above in connection with Figure 2, and which at least approximately unhindered the flow of high-pressure fuel from the high-pressure conveyor 66 into the external individual memory 70 allows and throttles in the opposite direction.
  • On the input side is each other
  • Throttle device 76 is connected to the high-pressure feed line 68.
  • a high-pressure line 36 leads to one of the injection units 10 with throttle device 30.
  • Each external single memory 70 has
  • Individual storage housing 78 in which, as indicated by dashed lines in Figure 3, the associated further throttle device 76 may be installed. However, it is also possible to grow the further throttle device 76 to the individual storage housing 78.
  • the high-pressure feed line 68 The high-pressure feed line 68, the other
  • Throttle devices 76, the external individual memory 70 and the high-pressure lines 36 form line elements 80 which connect the injection units 10 to each other and to the high-pressure conveyor 66.
  • These hydraulic line elements 80 have too low a storage volume for high-pressure fuel in order to ensure the required, reproducible same injection processes of the injectors.
  • Throttle devices 30 and other throttling devices 76 allow each injector to receive high pressure fuel from both the associated discrete storage chamber 14 and the discrete storage chamber 14 of other injection units 10 from the external individual reservoirs 70 and from the high pressure conveyor 66 during its injection process. This allows reproducible same injection operations of all injection units 10th
  • the diameter of the high-pressure lines 66 and the high-pressure feed line 68 can be kept smaller than the storage injection system known from document WO 2007/009279 A1. Due to the very high pressures of up to 2000 bar or more, the reduction in the diameter of these lines leads to a significant reduction in costs.
  • high pressure accumulator inlets 72 and high pressure accumulator outlets 74 are preferably formed by detachable high pressure connections known type.
  • the embodiment of the accumulator injection system according to FIG. 4 has two external individual accumulators 70 which each feed four injection units 10, each with one throttle device 30.
  • a further throttle device 76 is provided. These further throttle devices 76 are over the
  • High-pressure conveyor 66 connected.
  • Each external individual memory 70 has only one high-pressure accumulator outlet 74, which is connected to a manifold 82 indicated by dash-dotted lines. From this distributor 82 leads to each of the associated injection units 10, which are of the same design as shown in Figure 1, a separate high-pressure line 36th
  • the two external individual memories 70 are in contrast to
  • Embodiment according to the figure 4 tubular formed in the manner of a mini-rail.
  • each external individual storage 70 there is again a further throttle device 76, these throttle devices 76 in turn being connected to the high-pressure delivery device 66 via the high-pressure feed line 68.
  • Each external individual memory 70 has for each associated injection unit 10 - shown - IS
  • Embodiment there are four injection units on their own Hochbuch arrivedauslass 74. From each of these high pressure accumulator outlets 74 leads to the associated injection unit 10, a separate high pressure line 36th
  • Each injection unit 10 is in turn associated with a throttle device 30, which may be arranged in the same manner as in the embodiments according to Figures 3 and 4 on the housing 16 or in the housing 16 of the injection unit 10.
  • the throttle device 30 associated with each injection unit 10 is located at the respective one
  • the further throttle devices 76 may be attached to the individual storage housing 78 or installed in this, as indicated in the dash-dotted lines indicated embodiment of the individual storage housing 78.
  • the embodiment according to FIG. 6 corresponds to that according to FIG. 4, but now the throttle device 30 assigned to each injection unit 10 is no longer located at or in the housing 16 of the injection unit 10, but is located in the distributor housing of the distributor 82 indicated by dashed lines. However, it is also possible to arrange the throttle devices 30 outside of the manifold 82, but to attach to the manifold housing.
  • the accumulator injection system according to FIG. 7 again has two external individual accumulators 70, which communicate with the unit via the high-pressure feed line 68
  • High-pressure conveyor 66 are connected. When high-pressure accumulator inlet 72 of each external individual memory 70 is in turn depending on a further throttle device 30. The only
  • each external single memory 70 is a manifold 82, in whose distributor housing two, the corresponding
  • Injection units 10 associated throttle devices 30 are arranged. Each of these throttle devices 30 is connected via a high-pressure line 36 to an injection unit 10 and via a separate second high-pressure line 36 to a second injection unit 10. In this embodiment, each two injection units 10 is thus assigned a common throttle device 30.
  • FIG. 8 shows, enlarged in comparison with FIG. 7, a part of the embodiment of the storage injection system shown there.
  • both the high-pressure lines 36 and the high-pressure feed line 68 can be formed with a double jacket with an inner tube 84 for the flow of the high-pressure fuel and an outer tube 86. Between the inner tube 84 and the outer tube 86 there is a leakage return gap 88 for any fuel leaking through leaks to a low-pressure
  • the high-pressure feed lines 68, the further throttle devices 76, the external individual memories 70 and the high-pressure lines 36 form line elements 80 which connect the injection units 10 to each other and to the high-pressure conveyor 66.
  • These hydraulic line elements 80 have too low a storage volume for high-pressure fuel in order to ensure the required, reproducible same injection processes of the injectors.
  • throttle devices 30 and the further throttle devices 76 allow each injector 12 during its injection high-pressure fuel both from the associated discrete storage chamber 14 and from the discrete storage chamber 14 of other injection units 10, from the external individual memories 70 and of the
  • High-pressure conveyor 66 can flow, the influence of the transient pressure fluctuations is minimized. This allows reproducible same injection operations of all injection units 10th
  • FIG. 9 shows the result of a simulation calculation of the accumulator injection system according to FIG. 4 during a three-quarter injection cycle, the better one
  • the pressure curves are given only for the cylinders 1 to 4 associated injection units 10.
  • These four injection units 10 are fed together by one of the external individual memories 70.
  • the pressure profiles are the same.
  • Both external individual memories 70 each have a further throttle device 76 at their high-pressure storage inlets 72. Furthermore, each injection unit 10 is associated with a throttle device 36, which is located in or at the housing 16.
  • the line corresponding to the "blind hole pressure" indicates the pressure distribution in the space between the injection valve seat and the nozzle injection ports 50 of the nozzle 48, i.e., immediately upstream of the nozzle
  • FIG. 10 is a simulation computation of the same accumulator injection system according to FIG. 4, the only difference being that there are no further throttling devices 76 compared to FIG. The external individual memory 70 are thus without the interposition of a further throttle device 76 of fed to the high-pressure conveyor 60. Otherwise, all parameters are identical.
  • both the pressure profiles in the discrete storage chambers 14 of the injection units 10 and the pressure profiles in the space between the injection valve seat 46 and the nozzle injection openings 50 are massively different for all injection units 10. There are no reproducible same injection operations guaranteed. Simulation calculations have further shown that, thanks to the further throttle devices 76, the storage capacity of the external individual memories 70 can be less than half the storage capacity of a conventional common rail and nevertheless the required reproducibly identical injection processes can be achieved. This leads to massive cost savings as the external
  • Storage chambers 14 further massively reduced, in a hitherto impossible extent.
  • injection units 10 with a maximum injection quantity of 1.5 cm 3 per stroke can be used with discrete storage chambers 14 with a volume of only 6 cm 3 (ie only four times the maximum injection quantity per injection); without the equality of injection operations one of an external Single memory 70 fed group of four
  • Injection units 10 is measurably changed.
  • the inventive storage injection system can be designed for engines with less than eight cylinders as well as those with a larger number of cylinders.
  • a single memory 70 is preferably provided for at most four injection units 10.
  • Throttle device 30 is associated with an injection unit 10.
  • the external individual memory 70 together with the high pressure lines 36 of a 2 or 4 group of injection units 10 as one-piece, solid metal part, for example as a forged part, with a cavity corresponding to the volume of the external single memory 70 and the high pressure lines 36 corresponding holes is formed.
  • This metal part has the connection for the
  • High-pressure feed line 68 and the connections for connecting to the high-pressure fuel injectors 28 on.

Abstract

Das Speichereinspritzsystem weist Einspritzeinheiten (10) mit je einem Einspritzventil (12) und einer diskreten Speicherkammer (14) auf. Den Einspritzeinheiten (10) sind Drosselvorrichtungen (30) zugeordnet, welche den Fluss des Hochdruckbrennstoffs in Richtung zum Einspritzventil (10) ungehindert zulassen und in entgegengesetzter Richtung drosseln. Weiter weist das Speichereinspritzsystem mindestens zwei externe Einzelspeicher (70) auf. Diesen ist eine weitere Drosselvorrichtung (76) vorgeschaltet, welche den Fluss des Hochdruckbrennstoffs von der Hochdruckfördereinrichtung (66) in die externen Einzelspeicher (70) ungehindert zulässt und in entgegengesetzter Richtung drosselt. Dies ermöglicht, dass jedem Einspritzventil während seines Einspritzvorgangs Hochdruckbrennstoff sowohl aus der zugeordneten diskreten Speicherkammer als auch aus der diskreten Speicherkammer anderer Einspritzeinheiten und den externen Einzelspeichern (70) und von der Hochdruckfördereinrichtung zufliessen kann. Dies ermöglicht reproduzierbar gleiche Einspritzvorgänge bei kleinem Speichervolumen der Leitungselemente (80).

Description

Speichereinspritzsystem für Verbrennungskraftmaschinen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein
Speichereinspritzsystem zur intermittierenden Einspritzung von Hochdruckbrennstoff in Brennräume einer Brennstoffkraftmaschine .
Ein Speichereinspritzsystem dieser Art ist aus dem Dokument WO 2007/009279 AI bekannt. Um auch mit kleineren Speicherkammern einen optimalen Einspritzvorgang zu ermöglichen, auch wenn die hydraulischen Leitungselemente eine zu geringe Speicherwirkung aufweisen, um die geforderten, reproduzierbar gleichen Einspritzvorgänge der Einspritzventile zu gewährleisten, sind den je ein Einspritzventil und eine diskrete Speicherkammer aufweisenden Einspritzeinheiten Drosselvorrichtungen zugeordnet, welche den Fluss des Hochdruckbrennstoffs in Richtung zum Einspritzventil wenigstens annähernd ungehindert zulassen und in entgegengesetzter Richtung drosseln, derart, dass jedem Einspritzventil während eines Einspritzvorgangs Hochdruckbrennstoff sowohl aus der zugeordneten Speicherkammer als auch aus der Speicherkammer anderer Einspritzeinheiten und von einer Hochdruckfördereinrichtung zufliesst. Derartige
Speichereinspritzsysteme bewähren sich im Einsatz.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei Beibehaltung der vorteilhaften Eigenschaften des bekannten Speichereinspritzsystems, eine Alternative vorzuschlagen, welche auch kostengünstiger herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird mit einem Speichereinspritzsystem gelöst, welches die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Das erfindungsgemässe Speichereinspritzsystem zur intermittierenden Einspritzung von Hochdruckbrennstoff in die Brennräume einer Brennkraftmaschine weist eine Hochdruckfördereinrichtung auf, welche eine Anzahl Einspritzeinheiten mit je einem Einspritzventil und einer diesem zugeordneten diskreten Speicherkammer mit Hockdruckbrennstoff versorgt. In der Regel weist die Hochdruckfördereinrichtung eine Hochdruckpumpe auf, welche bevorzugt von der Brennkraftmaschine mechanisch und mit festem Drehzahlverhältnis angetrieben ist.
Die Einspritzeinheiten sind mittels hydraulischen Leitungselementen miteinander und mit der
Hochdruckfördereinrichtung verbunden, wobei die hydraulischen Leitungselemente eine zu geringe Speicherwirkung aufweisen um die geforderten, reproduzierbar gleichen Einspritzvorgänge der
Einspritzventile zu gewährleisten.
Wenigstens einigen der Einspritzeinheiten sind Drosselvorrichtungen zugeordnet, welche den Fluss des Hochdruckbrennstoffs in Richtung zum Einspritzventil der betreffenden Einspritzeinheit wenigstens annähernd ungehindert zulassen und in entgegengesetzter Richtung drosseln, derart, dass jedem Einspritzventil während eines Einspritzvorgangs Hochdruckbrennstoff sowohl aus der zugeordneten diskreten Speicherkammer als auch aus der diskreten Speicherkammer anderer Einspritzeinheiten und von der Hochdruckfördereinrichtung zufHessen kann. Dies ermöglicht, dass die diskreten Speicherkammern kleinvolumig ausgeführt werden können und dass auf lange, volumengrosse Commonrails verzichtet werden kann. In bekannter Art und Weise weist jedes Einspritzventil ein mittels einer elektrisch gesteuerten Aktuatoranordnung und einer hydraulischen Steuereinrichtung betätigtes
Einspritzventilglied zur Steuerung des Einspritzvorgangs vom Hochdruckbrennstoff durch Düsen-Spritzöffnungen einer Düse des Einspritzventils auf.
Erfindungsgemäss sind im Speichereinspritzsystem mindestens zwei, von der Hochdruckfördereinrichtung gespeiste, externe Einzelspeicher vorhanden, welche ihrerseits je mindestens zwei der Einspritzeinheiten mit Hochdruckbrennstoff speisen. Wenigstens einer dieser zwei, gemeinsam von einem externen Einzelspeicher gespeisten Einspritzeinheiten ist eine Drosselvorrichtung zugeordnet. Weiter ist wenigstens einem dieser zwei externen Einzelspeicher eine weitere Drosselvorrichtung zugeordnet und diese weitere Drosselvorrichtung lässt den Fluss des Hochdruckbrennstoffs in Richtung von der
Hochdruckfördereinrichtung zu diesem externen
Einzelspeicher wenigstens annähernd ungehindert zu und drosselt in entgegengesetzter Richtung den Fluss des Hochdruckbrennstoffs .
Jedem Einspritzventil kann somit während eines Einspritzvorgangs auch Hochdruckbrennstoff aus den externen Einzelspeichern zufliessen. Vorzugsweise sind die Drosselvorrichtungen und die weiteren Drosselvorrichtungen identisch aufgebaut. Bevorzugt weisen sie ein Rückschlagventil und in Parallelschaltung dazu eine Bypassdrossel auf.
Die externen Einzelspeicher sind Teil der Leitungselemente. Gegenüber dem aus dem Dokument WO 2007/009279 AI bekannten Speichereinspritzsystem lässt sich, Dank der externen Einzelspeicher, das Speichervolumen der Hochdruckrohre der hydraulischen Leitungselement verkleinern, was die Ausbildung der Hochdruckleitungen mit einem kleineren Durchmesser zulässt und somit zu erheblichen Kosteneinsparungen führt.
Gegenüber von Brennstoffeinspritzsystemen mit klassischen Commonrails ist beim erfindungsgemässen Speichereinspritzsystem das totale Speichervolumen der hydraulischen Leitungselemente von der
Hochdruckfördereinrichtung zu allen Einspritzeinheiten, inklusive der externen Einzelspeicher, wesentlich geringer, da für die Einspritzvorgänge Brennstoff sowohl aus der zugeordneten diskreten Speicherkammer als auch aus der diskreten Speicherkammer anderer Einspritzeinheiten, von der Hochdruckfördereinrichtung und von den externen Einzelspeichern zufliessen kann.
Bevorzugt ist jedem der externen Einzelspeicher eine (gleichwirkende) weitere Drosselvorrichtung zugeordnet. Dies erhöht die Symmetrie beziehungsweise Übereinstimmung der transienten Druckschwingungen und somit der Einspritzvorgänge weiter.
Bevorzugt weist jeder externe Einzelspeicher einen Hochdruckspeichereinlass und mindestens einen
Hochdruckspeicherauslass auf, wobei die gegebenenfalls dem externen Einzelspeicher zugeordnete Drosselvorrichtung sich beim Hochdruckspeichereinlass befindet.
Dies ermöglicht den direkten Anbau oder den Einbau der weiteren Drosselvorrichtung an beziehungsweise in das Gehäuse des externen Einzelspeichers, das
Einzelspeichergehäuse .
Bevorzugt ist jeder Einspritzeinheit eine (gleichwirkende) Drosselvorrichtung zugeordnet. Ebenfalls diese Massnahme erhöht die Symmetrie beziehungsweise Gleichheit der transienten Druckschwankungen und somit der
Einspritzvorgänge .
Bevorzugt weist jede Einspritzeinheit ein gemeinsames Gehäuse für das Einspritzventil und die diskrete Speicherkammer auf. Dieses Gehäuse ist mit einem Hochdruckbrennstoffeinlass versehen und bevorzugt befindet sich die Drosselvorrichtung bei diesem
Hochdruckbrennstoffeinlass .
Die Einspritzeinheiten können genau gleich ausgebildet und dimensioniert sein, wie dies aus dem Dokument WO 2007/009297 AI bekannt ist. Weiter ist es möglich, dieses Gehäuse zweiteilig auszubilden, nämlich mit einem Ventilgehäuse, in welchem die Komponenten des Einspritzventils angeordnet sind, und einem Druckstutzengehäuse, in welchem mindestens ein Teil der diskreten Speicherkammer und der
Hochdruckbrennstoffeinlass vorhanden sind, wobei das Druckstutzengehäuse dichtend am Ventilgehäuse anliegt, um den Hochdruckbrennstoff dem Einspritzventil zuzuführen. Diese Ausführungsform ist aus dem Dokument WO 2009/033304 AI bekannt. Die Offenbarung dieser beiden Druckschriften gilt durch Referenznahme in die vorliegende Offenbarung aufgenommen .
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die externen Einzelspeicher für jede zugeordnete Einspritzeinheit einen separaten Hochdruckspeicherauslass auf. Von jedem dieser Hochdruckspeicherauslässe führt eine individuelle Hochdruckleitung zur zugeordneten Einspritzeinheit. Diese Ausführungsform ermöglicht die Ausbildung der externen Einzelspeicher in der Art eines miniaturisierten Rails, wobei mindestens zwei derartige Mini-Rails vorhanden sind.
An dieser Stelle sei erwähnt, dass die externen Einzelspeicher parallel und nicht Serie geschaltet sind, das heisst, dass jeder externe Einzelspeicher von der Hochdruckfördereinrichtung ohne den Umweg über einen andern externen Einzelspeicher gespeist wird, wobei die externen Einzelspeicher miteinander strömungsverbunden sind .
Bevorzugt weist jeder externe Einzelspeicher einen einzigen Hochdruckspeicherauslass auf, welcher mit einem Verteiler verbunden ist. Von diesem Verteiler führt zu jeder der zugeordneten Einspritzeinheiten eine eigene Hochdruckleitung. Bevorzugt ist der Verteiler am externen Einzelspeichergehäuse des externen Einzelspeichers angebaut oder an diesem selber ausgebildet. Es ist auch möglich, dass vom Hochdruckspeicherauslass des externen Einzelspeichers eine Hochdruckleitung zum Verteiler führt, von welchem seinerseits zu jeder zugeordneten Einspritzeinheit wiederum eine Hochdruckleitung weggeht.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist jede Einspritzeinheit ein mit einem Hochdruckbrennstoffeinlass versehenes gemeinsames Gehäuse für das Einspritzventil und die diskrete Speicherkammer auf, wobei die den Einspritzeinheiten zugeordneten Drosselvorrichtungen sich nicht beim gemeinsamen Gehäuse befinden, sondern die externen Einzelspeicher für jede zugeordnete
Einspritzeinheit einen Hochdruckspeicherauslass aufweisen und bei jedem Hochdruckspeicherauslass die entsprechende Drosselvorrichtung angeordnet ist, welche wiederum über eine separate Hochdruckleitung mit der zugeordneten Einspritzeinheit verbunden ist. Auch in diesem Fall ist es möglich, die Drosselvorrichtung im externen
Einzelspeichergehäuse des externen Einzelspeichers anzuordnen oder an dieses anzubauen.
Entsprechend ist es in bevorzugter Weise auch möglich, die den Einspritzeinheiten zugeordneten Drosselvorrichtungen in das Verteilergehäuse des Verteilers einzubauen oder an dieses anzubauen, wobei wiederum jede Drosselvorrichtung über eine separate Hochdruckleitung mit der zugeordneten Einspritzeinheit verbunden ist.
Die vorliegende Erfindung umfasst auch bevorzugte Ausführungsformen, bei welchen nicht jede Einspritzeinheit eine Drosselvorrichtung aufweisen muss. So ist es möglich, dass mindestens einer der externen Einzelspeicher drei Einspritzeinheiten speist, wobei zwei dieser
Einspritzeinheiten eine gemeinsame Drosselvorrichtung und der verbleibenden dritten Einspritzeinheit eine eigene Drosselvorrichtung zugeordnet ist. In diesem Fall ist die erstgenannte Drosselvorrichtung ausgangsseitig mit zwei Einspritzeinheiten verbunden.
Entsprechend ist es auch möglich, dass mindestens einer der externen Einzelspeicher vier Einspritzeinheiten speist und je zwei dieser Einspritzeinheiten eine gemeinsame Drosselvorrichtung zugeordnet ist, das heisst, über die zwei Drosselvorrichtungen werden je zwei
Einspritzeinheiten gespiesen.
Bei den beiden letztgenannten Ausführungsformen werden die Drosselvorrichtungen bevorzugt im Verteilergehäuse eingebaut oder an dieses angebaut, oder werden die Drosselvorrichtungen in das externe Einzelspeichergehäuse des externen Einzelspeichers eingebaut oder an dieses angebaut . Simulationen haben gezeigt, dass auch in diesen beiden letztgenannten Ausführungsformen reproduzierbar gleiche Einspritzvorgänge der Einspritzventile erzielbar sind.
Selbstverständlich ist es auch denkbar, die Drosselvorrichtungen in die Hochdruckleitungen zu integrieren, welche entweder vom externen Einzelspeicher oder vom Verteiler zu den zugeordneten Einspritzeinheiten führen .
Der Vollständigkeit halber sei auch erwähnt, dass die hydraulischen Leitungselement, welche auch alle Hochdruckleitungen, die externen Einzelspeicher und gegebenenfalls die Verteiler umfassen, derart ausgebildet sind, dass der unter sehr hohem Druck bis ca. 2000 bar oder mehr stehende Brennstoff möglichst verlustarm von der Hochdruckfördereinrichtung zu den Einspritzventilen strömen kann.
Die Drosselvorrichtung kann derart ausgebildet sein, dass sie ein Rückschlagventil mit grossem Strömungsquerschnitt und daneben separat, parallel geschaltet, einen Drosseldurchlass aufweist, wie dies in Figur 3 des Dokuments WO 2007/009279 AI gezeigt ist. Es ist jedoch auch eine Ausführungsform gemäss Figur 4 dieses WO- Dokuments möglich, bei welcher ein nadeiförmiges Verschlussglied mit dem Rückschlagventilsitz zusammenwirkt. Stirnseitig ist am Verschlussglied die Bypassdrossel ausgebildet, die in eine Bohrung im Verschlussglied führt. Weiter ist es auch denkbar, das Ventilglied als Plättchen beziehungsweise Scheibe auszubilden, welches mit einem ringförmigen Ventilsitz zusammenwirkt und durch welches hindurch eine die Bypassdrossel bildende Bohrung verläuft. Wie dies beispielsweise aus dem Dokument WO 2009/033304 AI bekannt ist .
Die Erfindung wird anhand in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert. Es zeigen rein schematisch:
Figur 1 im Längsschnitt eine Speichereinheit mit einem
Einspritzventil, einer diskreten Speicherkammer und einer Drosselvorrichtung;
Figur 2 im Längsschnitt eine Drosselvorrichtung;
Figur 3 eine erste Ausführungsform des
Speichereinspritzsystems mit vier externen Einzelspeichern, welche je zwei
Einspritzeinheiten speisen und eingangsseitig je eine Drosselvorrichtung aufweisen;
Figur 4 eine zweite Ausführungsform des
Speichereinspritzsystems mit zwei externen Einzelspeichern, welche je vier
Einspritzeinheiten speisen und eingangsseitig je eine Drosselvorrichtung aufweisen;
Figur 5 eine dritte Ausführungsform des
Speichereinspritzsystems mit zwei in der Art eines miniaturisierten Rails ausgebildeten externen Einzelspeichern, welche je vier Einspritzeinheiten speisen, wobei die diesen zugeordneten Drosselvorrichtungen beim externen Einzelspeicher angeordnet sind und jeder externe Einzelspeicher eingangsseitig eine weitere Drosselvorrichtung aufweist;
Figur 6 eine vierte Ausführungsform mit zwei externen
Einzelspeichern, welche eingangsseitig je eine weitere Drosselvorrichtung und ausgangsseitig einen mit einem Verteiler verbundenen Hochdruckspeicherauslass aufweisen, wobei die den Einspritzeinheiten zugeordneten
Drosselvorrichtungen sich beim Verteiler befinden;
Figur 7 eine fünfte Ausführungsform des
Speichereinspritzsystems mit wiederum zwei externen Einzelspeichern, welche eingangsseitig je eine weitere Drosselvorrichtung und ausgangsseitig einen einen Verteiler speisenden
Hochdruckspeicherauslass aufweisen, wobei der Verteiler für jeweils zwei Einspritzeinheiten eine gemeinsame Drosselvorrichtung aufweist;
Figur 8 gegenüber Figur 7 vergrössert einen Teil der dort gezeigten fünften Ausführungsform des
Speichereinspritzsystems ;
Figur 9 die mit einer Simulationsberechnung der
Ausführungsform gemäss Figur 4 errechneten Druckverläufe unmittelbar vor den Düsenspritzöffnungen (im Düsensackloch) und in den entsprechenden Speicherkammern der
Einspritzeinheiten der Zylinder 1 bis 4 einer achtzylindrigen Bank einer 16-zylindrigen Brennkraftmaschine während der Einspritzvorgänge; und Figur 10 die entsprechenden Druckverläufe unter den genau gleichen Bedingungen wie für die
Simulationsberechnung gemäss Figur 9, wobei der einzige Unterschied darin besteht, dass die externen Einzelspeicher eingangsseitig keine weiteren Drosselvorrichtungen aufweisen.
Figur 1 zeigt im Längsschnitt eine Einspritzeinheit 10, welche ein Einspritzventil 12 und eine diesem zugeordnete diskrete Speicherkammer 14 aufweist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Komponenten des
Einspritzventils 12 und die diskrete Speisekammer 14 in einem gemeinsamen Gehäuse 16 angeordnet. Der Aufbau und die Funktionsweise der Einspritzeinheit 10 ist dieselbe, wie dies im Dokument WO 2007/009279 AI offenbart ist. Das Gehäuse 16 ist vereinfacht zweiteilig ausgebildet dargestellt, wobei es einen Gehäuseteil 18 aufweist, in welchem die diskrete Speicherkammer 14 ausgebildet ist und in welchem eine elektromagnetische Aktuatoranordnung 20 aufgenommen ist. Weiter weist das Gehäuse 16 einen Düsenkörper 22 auf, welcher stirnseitig am Gehäuseteil 18 anliegt und mittels einer Überwurfmutter 24 dichtend an diesen gehalten ist.
Auf der dem Düsenkörper 22 abgewandten Stirnseite weist das Gehäuse 16 beziehungsweise der Gehäuseteil 18 einen Hochdruckbrennstoffeinlass 28 mit einer Drosselvorrichtung 30 auf. Diese besteht im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem Rückschlagventil 32 und einer Bypassdrossel 34 in Parallelschaltung dazu. Das Rückschlagventil 32 und somit die Drosselvorrichtung 30 lässt den Fluss des über eine schematisch dargestellte Hochdruckleitung 36 zugeführten Hochdruckbrennstoffs in Richtung zur diskreten Speicherkammer 14 und zum Einspritzventil 12 praktisch ungehindert zu, wobei in Gegenrichtung das
Rückschlagventil 32 geschlossen ist und der Fluss von Hochbrennstoff aus der diskreten Speicherkammer 14 und dem Einspritzventil 12 in die Hochdruckleitung 36 nur noch durch die Bypassdrossel 34 möglich ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform des
Hochdruckbrennstoffeinlasses 28 mit einer gleich wirkenden Drosselvorrichtung 30 ist aus dem Dokument WO 2014/131497 AI bekannt. Die Drosselvorrichtung 30 mündet ausgangsseitig in die diskrete Speicherkammer 14, von welcher in Längsrichtung des Gehäuses 16 durch den Gehäuseteil 18 hindurch ein Brennstoffkanal 38 verläuft, welcher sich im Düsenkörper 22 fortsetzt und in eine Längsausnehmung 40 im Düsenkörper 22 mündet.
In der Längsausnehmung 40 befindet sich in bekannter Art und Weise ein nadeiförmig ausgebildetes
Einspritzventilglied 42, welches mittels einer Druckfeder 44 mit einer in Richtung auf einen Einspritzventilsitz 46 zu gerichteten Schliesskraft beaufschlagt wird.
Der mit dem Einspritzventilglied 42 zusammenwirkende, konisch geformte Einspritzventilsitz 46 ist am Düsenkörper 22 ausgebildet. Stromabwärts des Einspritzventilsitzes 46 ist der Düsenkörper 22 als Düse 48 mit Düsen- Spritzöffnungen 50 ausgebildet.
Andererseits stützt sich die Druckfeder 44 an einer Hülse 52 ab, in welcher ein am Einspritzventilglied 42 ausgebildeter, doppelt wirkender Kolben 54 in enger Gleitpassung geführt ist. Der Kolben 54 und die Hülse 52 begrenzen einen Steuerraum 56 einer hydraulischen Steuereinrichtung 58, zu welcher im gezeigten Ausführungsbeispiel auch ein Zwischenventil 60 gehört.
Für eine Einspritzung von Hochdruckbrennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine wird die Aktuatoranordnung 20 erregt, wodurch aus dem Steuerraum 56 Brennstoff in einen Brennstoffrücklauf 62 ausfliessen kann und somit der Druck im Steuerraum 56 abfällt. Dies hat zur Folge, dass das Einspritzventilglied 42 vom
Einspritzventilsitz 46 abgehoben wird und Hochdruckbrennstoff durch die Düsenspritzöffnungen 50 in den Brennraum eingespritzt wird. Zur Beendigung des Einspritzvorgangs wird die Aktuatoranordnung 20 entregt, wodurch der Steuerraum 56 vom Brennstoffrücklauf 62 abgetrennt wird und über das Zwischenventil 60 Brennstoff in den Steuerraum 56 einströmt, um im Steuerraum 56 den Druck zu erhöhen. Infolgedessen wird das
Einspritzventilglied 42 wieder in Anlage an den Einspritzventilsitz 46 gebracht, was den
Einspritzungvorgang beendet. Die Dimensionierung der diskreten Speicherkammer ist aus dem Dokument WO 2007/009279 AI bekannt.
Für das erfindungsgemässe Speichereinspritzsystem können auch Einspritzeinheiten anderer Bauart eingesetzt werden.
Figur 2 zeigt eine Drosselvorrichtung 30 mit dem Rückschlagventil 32 und der Bypassdrossel 34 gegenüber Figur 1 vergrössert. Es ist auch möglich die Drosselvorrichtung 30 in die Hochdruckleitung 36 einzubauen, wobei je ein Teil der Hochdruckleitung mittels eines Hochdruckanschlusses eingangsseitig beziehungsweise ausgangsseitig am Körper 64 der Drosselvorrichtung 30 befestigt ist. In diesem Fall führt der stromabwärts liegende Teil der Hochdruckleitung 36 zur Einspritzeinheit 10, welcher die Drosselvorrichtung 30 zugeordnet ist.
Sowohl in Figur 1 als auch in Figur 2 ist die Richtung des Flusses des Hochdruckbrennstoffs zur Einspritzeinheit 10 mit einem Pfeil B angegeben.
Alle in den Figuren gezeigten Ausführungsformen des Speichereinspritzsystems sind entweder für eine 8- zylindrige Brennkraftmaschine oder für eine 8-zylindrige Bank einer 16-zylindrigen Brennkraftmaschine vorgesehen, wobei zum Einspritzen von Hochdruckbrennstoff in den Brennraum jedes Zylinders eine Einspritzeinheit 10 vorgesehen ist. Für gleiche oder gleichwirkende Teile werden immer dieselben Bezugszeichen verwendet.
Figur 3 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemässen Speichereinspritzsystems. Dieses weist, wie jede andere Ausführungsform auch, eine Hochdruckfördereinrichtung 66 auf. In der Regel ist die Hochdruckfördereinrichtung 66 eine Hochdruckpumpe, welche von der Brennkraftmaschine mechanisch und mit festem Drehzahlverhältnis angetrieben wird. Innerhalb der Hochdruckpumpe kann sich ein Hochdruck-Ausgleichsvolumen und zusätzlich ein Drucksensor zur Erfassung und Regelung des Systemhochdrucks befinden.
An die Auslassseite der Hochdruckfördereinrichtung schliesst, beispielsweise mittels einer
Hochdruckverschraubung befestigt, eine
Hochdruckspeiseleitung 68 an.
Es sind Einspritzeinheiten 10 vorgesehen, wie sie im Zusammenhang mit der Beschreibung der Figur 1 erläutert sind, wobei eingangsseitig jeder Einspritzeinheit 10 eine Drosselvorrichtung 30 vorhanden ist.
Weiter weist das Speichereinspritzsystem vier externe Einzelspeicher 70 auf. Jeder dieser externen Einzelspeicher 70 ist mit einem Hochdruckspeichereinlass 72 und zwei Hochdruckspeicherauslässen 74 versehen. Allen Einzelspeichern 70 ist die Hochdruckspeiseleitung 68 gemeinsam.
Beim Hochdruckspeichereinlass 72 jedes externen Einzelspeichers 70 befindet sich eine weitere Drosselvorrichtung 76, welche vorzugsweise gleich ausgebildet ist, wie dies weiter oben im Zusammenhang mit Figur 2 erläutert ist, und welche den Fluss von Hochdruckbrennstoff von der Hochdruckfördereinrichtung 66 in die externen Einzelspeicher 70 wenigstens annähernd ungehindert zulässt und in entgegengesetzter Richtung drosselt. Eingangsseitig ist jede weitere
Drosselvorrichtung 76 mit der Hochdruckspeiseleitung 68 verbunden .
Von jedem Hochdruckspeicherauslass 74 führt eine Hochdruckleitung 36 zu einer der Einspritzeinheiten 10 mit Drosselvorrichtung 30.
Jeder externe Einzelspeicher 70 weist ein
Einzelspeichergehäuse 78 auf, in welches, wie in Figur 3 gestrichelt angedeutet, die zugeordnete weitere Drosselvorrichtung 76 eingebaut sein kann. Es ist jedoch auch möglich, die weitere Drosselvorrichtung 76 an das Einzelspeichergehäuse 78 anzubauen.
Es ist auch denkbar, die weitere Drosselvorrichtung 76 jeweils in jenen Teil der Hochdruckspeiseleitung 68 einzubauen, welcher zum betreffenden externen
Einzelspeicher 70 führt.
Die Hochdruckspeiseleitung 68, die weiteren
Drosselvorrichtungen 76, die externen Einzelspeicher 70 sowie die Hochdruckleitungen 36 bilden Leitungselemente 80, welche die Einspritzeinheiten 10 miteinander und mit der Hochdruckfördereinrichtung 66 verbinden. Diese hydraulischen Leitungselemente 80 weisen ein zu geringes Speichervolumen für Hochdruckbrennstoff auf, um die geforderten, reproduzierbar gleichen Einspritzvorgänge der Einspritzventile zu gewährleisten. Die
Drosselvorrichtungen 30 und weiteren Drosselvorrichtungen 76 ermöglichen jedoch, dass jedem Einspritzventil während seines Einspritzvorganges Hochdruckbrennstoff sowohl aus der zugeordneten diskreten Speicherkammer 14 als auch aus der diskreten Speicherkammer 14 anderer Einspritzeinheiten 10 von den externen Einzelspeichern 70 und von der Hochdruckfördereinrichtung 66 zufliessen kann. Dies ermöglicht reproduzierbar gleiche Einspritzvorgänge von sämtlichen Einspritzeinheiten 10.
Durch das Vorsehen von externen Einzelspeichern 70 kann der Durchmesser der Hochdruckleitungen 66 und der Hochdruckspeiseleitung 68 gegenüber dem aus dem Dokument WO 2007/009279 AI bekannten Speichereinspritzsystem kleiner gehalten werden. Aufgrund der sehr hohen Drücke von bis zu 2000 bar oder mehr führt die Reduktion des Durchmessers dieser Leitungen zu einer erheblichen Verringerung der Kosten.
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass Hochdruckspeichereinlässe 72 und Hochdruckspeicherauslässe 74 vorzugsweise durch lösbare Hochdruckanschlüsse bekannter Bauart gebildet sind.
Die Ausführungsform des Speichereinspritzsystems gemäss Figur 4 weist zwei externe Einzelspeicher 70 auf, welche je vier Einspritzeinheiten 10 mit je einer Drosselvorrichtung 30 speisen.
Beim Hochdruckspeichereinlass 72 jedes externen Einzelspeichers 70 ist wiederum eine weitere Drosselvorrichtung 76 vorgesehen. Diese weiteren Drosselvorrichtungen 76 sind über die
Hochdruckspeiseleitung 68 mit der
Hochdruckfördereinrichtung 66 verbunden.
Jeder externe Einzelspeicher 70 weist nur einen Hochdruckspeicherauslass 74 auf, welcher mit einem strichpunktiert angedeuteten Verteiler 82 verbunden ist. Von diesem Verteiler 82 führt zu jeder der zugeordneten Einspritzeinheiten 10, welche gleich ausgebildet sind wie in Figur 1 gezeigt, eine eigene Hochdruckleitung 36.
Bei der Ausführungsform gemäss Figur 5 sind die zwei externen Einzelspeicher 70, im Gegensatz zu
Ausführungsform gemäss der Figur 4, rohrförmig in der Art eines Mini-Rails ausgebildet.
Beim Hochdruckspeichereinlass 72 jedes externen Einzelspeichers 70 befindet sich wiederum eine weitere Drosselvorrichtung 76, wobei diese Drosselvorrichtungen 76 wiederum über die Hochdruckspeiseleitung 68 mit der Hochdruckfördereinrichtung 66 verbunden sind.
Jeder externe Einzelspeicher 70 weist für jede ihm zugeordnete Einspritzeinheit 10 - im gezeigten - IS
Ausführungsbeispiel sind es vier Einspritzeinheiten einen eigenen Hochdruckspeicherauslass 74 auf. Von jedem dieser Hochdruckspeicherauslässe 74 führt zur zugeordneten Einspritzeinheit 10 eine separate Hochdruckleitung 36.
Jeder Einspritzeinheit 10 ist wiederum eine Drosselvorrichtung 30 zugeordnet, welche in gleicher Art und Weise wie bei den Ausführungsbeispielen gemäss Figur 3 und 4 am Gehäuse 16 oder im Gehäuse 16 der Einspritzeinheit 10 angeordnet sein kann.
In der Figur 5 ist jedoch eine andere Lösung gezeigt. Die jeder Einspritzeinheit 10 zugeordnete Drosselvorrichtung 30 befindet sich beim betreffenden
Hochdruckspeicherauslass 74 des externen Einzelspeichers 70, wobei die Drosselvorrichtungen 30 über je eine separate Hochdruckleitung 36 mit der zugeordneten Einspritzeinheit 10 verbunden sind.
Die weiteren Drosselvorrichtungen 76 können an das Einzelspeichergehäuse 78 angebaut oder in dieses eingebaut sein, wie dies bei der strichpunktiert angedeuteten Ausführungsform des Einzelspeichergehäuses 78 angedeutet ist .
Die Ausführungsform gemäss Figur 6 entspricht jener gemäss Figur 4, wobei nun jedoch die jeder Einspritzeinheit 10 zugeordnete Drosselvorrichtung 30 sich nicht mehr beim oder im Gehäuse 16 der Einspritzeinheit 10 befindet, sondern im sich im gestrichelt angedeuteten Verteilergehäuse des Verteiler 82 befindet. Es ist jedoch auch möglich, die Drosselvorrichtungen 30 ausserhalb des Verteilers 82 anzuordnen, jedoch am Verteilergehäuse zu befestigen . Das Speichereinspritzsystem gemäss Figur 7 weist wiederum zwei externe Einzelspeicher 70 auf, welche über die Hochdruckspeiseleitung 68 mit der
Hochdruckfördereinrichtung 66 verbunden sind. Beim Hochdruckspeichereinlass 72 jedes externen Einzelspeichers 70 befindet sich wiederum je eine weitere Drosselvorrichtung 30. Beim einzigen
Hochdruckspeicherauslass 74 jedes externen Einzelspeichers 70 befindet sich ein Verteiler 82, in dessen Verteilergehäuse zwei, den entsprechenden
Einspritzeinheiten 10 zugeordnete Drosselvorrichtungen 30 angeordnet sind. Jede dieser Drosselvorrichtungen 30 ist über eine Hochdruckleitung 36 mit einer Einspritzeinheit 10 und über eine separate zweite Hochdruckleitung 36 mit einer zweiten Einspritzeinheit 10 verbunden. Bei dieser Ausführungsform ist somit jeweils zwei Einspritzeinheiten 10 eine gemeinsame Drosselvorrichtung 30 zugeordnet.
Figur 8 zeigt, gegenüber Figur 7 vergrössert, einen Teil der dort gezeigten Ausführungsform des Speichereinspritzsystems. In Figur 8 ist angedeutet, dass sowohl die Hochdruckleitungen 36 als auch die Hochdruckspeiseleitung 68 doppelmantelig mit einem Innenrohr 84 für den Fluss des Hochdruckbrennstoffs und einem Aussenrohr 86 ausgebildet sein können. Zwischen dem Innenrohr 84 und dem Aussenrohr 86 befindet sich ein Leckagerückführspalt 88 um allfällig durch Lecks austretenden Brennstoff zu einem Niederdruck-
Sammelbehälter und gegebenenfalls einen Lekagesensor zurückzuführen. Derartige, besonders im Marinebereich verlangte, doppelmantelige Ausführungen der Leitungen sind allgemein bekannt und beispielsweise in Dokument WO 2014/131497 AI offenbart. Auch bei den Ausführungsformen gemäss den Figuren 4 bis 8 bilden die Hochdruckspeiseleitungen 68, die weiteren Drosselvorrichtungen 76, die externen Einzelspeicher 70 sowie die Hochdruckleitungen 36 Leitungselemente 80, welche die Einspritzeinheiten 10 miteinander und mit der Hochdruckfördereinrichtung 66 verbinden. Diese hydraulischen Leitungselemente 80 weisen ein zu geringes Speichervolumen für Hochdruckbrennstoff auf, um die geforderten, reproduzierbar gleichen Einspritzvorgänge der Einspritzventile zu gewährleisten.
Die Drosselvorrichtungen 30 und die weiteren Drosselvorrichtungen 76 ermöglichen jedoch, dass jedem Einspritzventil 12 während seines Einspritzvorganges Hochdruckbrennstoff sowohl aus der zugeordneten diskreten Speicherkammer 14 als auch aus der diskreten Speicherkammer 14 anderer Einspritzeinheiten 10, von den externen Einzelspeichern 70 und von der
Hochdruckfördereinrichtung 66 zufliessen kann, wobei der Einfluss der transienten Druckschwankungen minimiert ist. Dies ermöglicht reproduzierbar gleiche Einspritzvorgänge von sämtlichen Einspritzeinheiten 10.
Selbstverständlich können sämtliche Ausführungsformen mit doppelmanteligen Hochdruckspeiseleitungen 68 und
Hochdruckleitungen 36 ausgeführt sein. Vorteilhaft sind sämtliche Hochdruckleitungen 36 gleich lang ausgebildet. Dies erhöht die Symmetrie des Speichereinspritzsystems und somit die Gleichheit der transienten Vorgänge und der Einspritzungen.
Figur 9 zeigt das Ergebnis einer Simulationsberechnung des Speichereinspritzsystems gemäss Figur 4 während ein dreiviertel Einspritzzyklen, wobei der besseren Übersichtlichkeit halber die Druckverläufe nur für die den Zylindern 1 bis 4 zugeordneten Einspritzeinheiten 10 angegeben sind. Diese vier Einspritzeinheiten 10 werden gemeinsam von einem der externen Einzelspeicher 70 gespeist. Für die übrigen Einspritzeinheiten 10 für die Zylinder 5 bis 8 sind die Druckverläufe entsprechend gleich .
Beide externen Einzelspeicher 70 weisen an ihren Hochdruckspeichereinlässen 72 je eine weitere Drosselvorrichtung 76 auf. Weiter ist jeder Einspritzeinheit 10 eine Drosselvorrichtung 36 zugeordnet, welche sich im beziehungsweise beim Gehäuse 16 befindet.
In Figur 9 und 10 gibt die dem „Sacklochdruck" entsprechende Linie den Druckverlauf im Raum zwischen dem Einspritzventilsitz und den Düsenspritzöffnungen 50 der Düse 48, d.h. unmittelbar stromaufwärts der
Düsenspritzöffnungen . „Speicherdruck" gibt den
Druckverlauf in der diskreten Speicherkammer 14 an. Die Bezeichnung „Zyl_Xr" gibt den Hinweis auf den betreffenden Zylinder beziehungsweise den diesem zugeordnete Einspritzeinheit 10. Die Druckangaben sind in „bar".
Aus der Figur 9 ist gut erkennbar, dass die Druckverläufe für sämtliche Einspritzeinheiten 10 gleich sind. Es sind somit reproduzierbar gleiche Einspritzvorgänge ermöglicht. Figur 10 ist eine Simulationsberechnung desselben Speichereinspritzsystems gemäss Figur 4, wobei gegenüber Figur 9 einzig der Unterschied besteht, dass keine weiteren Drosselvorrichtungen 76 vorhanden sind. Die externen Einzelspeicher 70 werden somit ohne Zwischenschaltung einer weiteren Drosselvorrichtung 76 von der Hochdruckfördereinrichtung 60 gespiesen. Ansonsten sind sämtliche Parameter identisch.
Im Unterschied zu Figur 9 ist nun deutlich erkennbar, dass sowohl die Druckverläufe in den diskreten Speicherkammern 14 der Einspritzeinheiten 10 als auch die Druckverläufe im Raum zwischen dem Einspritzventilsitz 46 und den Düsenspritzöffnungen 50 für alle Einspritzeinheiten 10 massiv unterschiedlich sind. Es sind keine reproduzierbar gleichen Einspritzvorgänge mehr gewährleistet. Simulationsberechnungen haben weiter gezeigt, dass dank den weiteren Drosselvorrichtungen 76 die Speicherkapazität der externen Einzelspeicher 70 weniger als die Hälfte der Speicherkapazität eines konventionellen Common-Rails betragen kann und trotzdem die geforderten reproduzierbar gleichen Einspritzvorgänge erzielt werden. Dies führt zu massiven Kosteneinsparungen, da die externen
Einzelspeicher 70 beziehungsweise Mini-Rails in der Grössenordnung von 75% bis 80% günstiger sind als ein bekanntes Commonrail. Ferner können, bei geeigneter Dimensionierung der Hochdruckleitungen 36, auch die Volumen der den Einspritzeinheiten 10 zugeordneten diskreten
Speicherkammern 14 weiter massiv reduziert werden, in einem bis anhin nicht möglichen Ausmass. Beispielsweise können Einspritzeinheiten 10 mit einer maximalen Einspritzmenge von 1,5 cm3 pro Hub mit diskreten Speicherkammern 14 mit einem Volumen von lediglich 6 cm3 eingesetzt werden (also nur viermal die maximale Einspritzmenge pro Einspritzung) ; ohne dass die Gleichheit der Einspritzvorgänge einer von einem externen Einzelspeicher 70 gespeiste Vierergruppe von
Einspritzeinheiten 10 messbar verändert wird.
Das erfindungsgemässe Speichereinspritzsystem kann für Motoren mit weniger als acht Zylindern als auch für solche mit einer grösseren Anzahl von Zylindern ausgeführt werden. Dabei ist bevorzugt höchstens für jeweils vier Einspritzeinheiten 10 ein Einzelspeicher 70 vorzusehen.
Wird die Ausführungsform gemäss Figur 7 für sechs Zylinder vorgesehen, ist es möglich, dass jeweils eine Drosselvorrichtung 30 zwei und die andere
Drosselvorrichtung 30 einer Einspritzeinheit 10 zugeordnet ist .
Die Hochdruckspeichereinlässe 72 und
Hochdruckspeicherauslässe 74 sowie die Hochdruckbrennstoffeinlässe 28 können mit
Hochdruckanschlüssen gleichgesetzt werden, an welche die betreffenden Leitungen angeschlossen werden.
Es ist auch möglich, dass der externe Einzelspeicher 70 zusammen mit den Hochdruckleitungen 36 einer 2er- oder 4er-Gruppe von Einspritzeinheiten 10 als einstückiges, massives Metallteil, beispielsweise als Schmiedeteil, mit einem Hohlraum entsprechend dem Volumen des externen Einzelspeichers 70 und mit den Hochruckleitungen 36 entsprechenden Bohrungen ausgebildet ist. Dieses Metallteil weist den Anschluss für die
Hochdruckspeiseleitung 68 und die Anschlüsse zum Verbinden mit den Hochdruckbrennstoffeinlässen 28 auf.

Claims

Patentansprüche
1. Speichereinspritzsystem zur intermittierenden
Einspritzung von Hochdruckbrennstoff in Brennräume einer Brennkraftmaschine, mit einer Hochdruckfördereinrichtung (66), welche eine Anzahl je ein Einspritzventil (12) und eine diesem zugeordnete diskrete Speicherkammer (14) aufweisende Einspritzeinheiten (10) mit Hochdruckbrennstoff versorgt, wobei die Einspritzeinheiten (10) mittels hydraulischen Leitungselementen (80) miteinander und mit der Hochdruckfördereinrichtung (66) verbunden sind, die hydraulischen Leitungselemente (80) eine zu geringe Speicherwirkung aufweisen, um die geforderten, reproduzierbar gleichen Einspritzvorgänge der Einspritzventile (12) zu gewährleisten, Einspritzeinheiten (10)
Drosselvorrichtungen (30) zugeordnet sind, welche den Fluss des Hochdruckbrennstoffs in Richtung zum Einspritzventil (12) der betreffenden Einspritzeinheit (10) wenigstens annähernd ungehindert zulassen und in entgegengesetzter Richtung drosseln, derart, dass jedem Einspritzventil (12) während seines Einspritzvorgangs
Hochdruckbrennstoff sowohl aus der zugeordneten diskreten Speicherkammer (14) als auch aus der diskreten Speicherkammer (14) anderer
Einspritzeinheiten (10) und von der
Hochdruckfördereinrichtung (66) zufliesst, und jedes Einspritzventil (12) ein mittels einer Aktuatoranordnung (20) und einer hydraulischen
Steuereinrichtung (58) betätigtes
Einspritzventilglied (42) zur Steuerung des Einspritzvorgangs von Hochdruckbrennstoff durch Düsen-Spritzöffnungen (50) des Einspritzventils (12) aufweist, gekennzeichnet durch mindestens zwei von der Hochdruckfördereinrichtung (66) gespeiste, externe Einzelspeicher (70), welche ihrerseits je mindestens zwei Einspritzeinheiten (10) mit Hochdruckbrennstoff speisen, wobei wenigstens einer dieser jeweils zwei Einspritzeinheiten (10) eine Drosselvorrichtung (30) und wenigstens einem dieser zwei externen Einzelspeicher (70) eine weitere Drosselvorrichtung (76) zugeordnet ist und diese weitere Drosselvorrichtung (76) den Fluss des Hochdruckbrennstoffs in Richtung von der
Hochdruckfördereinrichtung (66) zum betreffenden externen Einzelspeicher (70) wenigstens annähernd ungehindert zulässt und in entgegengesetzter Richtung drosselt .
Speichereinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedem externen Einzelspeicher (70) eine weitere Drosselvorrichtung (76) zugeordnet ist .
Speichereinspritzsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder externe Einzelspeicher (70) einen Hochdruckspeichereinlass (72) und mindestens einen Hochdruckspeicherauslass (74) aufweist und die gegebenenfalls zugeordnete weitere Drosselvorrichtung (76) sich beim
Hochdruckspeichereinlass (72) befindet.
4. Speichereinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Einspritzeinheit (10) eine Drosselvorrichtung (30) zugeordnet ist.
Speichereinspritzsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Einspritzeinheit (10) ein mit einem Hochdruckbrennstoffeinlass (28) versehenes, gemeinsames Gehäuse (16) für das Einspritzventil (12) und die diskrete Speicherkammer (14) aufweist und die zugeordnete Drosselvorrichtung (30) sich beim Hochdruckbrennstoffeinlass (28) befindet.
Speichereinspritzsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die externen Einzelspeicher (70) für jede zugeordnete Einspritzeinheit (10) einen Hochdruckspeicherauslass (74) aufweisen, wobei von jedem Hochdruckspeicherauslass (74) eine
Hochdruckleitung (36) zur zugeordneten
Einspritzeinheit (10) führt.
Speichereinspritzsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die externen Einzelspeicher (70) je einen einzigen Hochdruckspeicherauslass (74) aufweisen, welcher mit einem Verteiler (82) verbunden ist, von welchem zu jeder zugeordneten
Einspritzeinheit (10) eine Hochdruckleitung (36) führt .
Speichereinspritzsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Einspritzeinheit (10) ein mit einem Hochdruckbrennstoffeinlass (28) versehenes, gemeinsames Gehäuse (16) für das Einspritzventil (12) und die diskrete Speicherkammer (14) aufweist, die externen Einzelspeicher (70) für jede zugeordnete Einspritzeinheit (10) einen Hochdruckspeicherauslass (74) aufweisen und bei jeden Hochdruckspeicherauslass (74) eine Drosselvorrichtung (30) angeordnet ist, von welcher eine Hochdruckleitung (36) zur zugeordneten Einspritzeinheit (10) führt.
Speichereinspritzsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Einspritzeinheit (10) ein mit einem Hochdruckbrennstoffeinlass (28) versehenes, gemeinsames Gehäuse (16) für das Einspritzventil (12) und die diskrete Speicherkammer (14) aufweist, die externen Einzelspeicher (70) je einen einzigen Hochdruckspeicherauslass (74) aufweisen, welcher mit einem Verteiler (82) verbunden ist, in welchem oder an welchem pro zugeordneter Einspritzeinheit (10) die Drosselvorrichtung (30) angeordnet ist, und von jeder Drosselvorrichtung (30) zur zugeordneten
Einspritzeinheit (10) eine Hochdruckleitung (36) führt .
Speichereinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der externen Einzelspeicher (70) drei
Einspritzeinheiten (10) speist und zwei dieser Einspritzeinheiten (10) eine gemeinsame
Drosselvorrichtung (30) und der verbleibenden Einspritzeinheit (10) eine separate
Drosselvorrichtung (30) zugeordnet ist.
Speichereinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der externen Einzelspeicher (70) vier
Einspritzeinheiten (10) speist und je zwei dieser Einspritzeinheiten (10) eine gemeinsame
Drosselvorrichtung (30) zugeordnet ist. - 2 \
Speichereinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass jede Drosselvorrichtung (30) und weitere
Drosselvorrichtung (76) eine Rückschlagventil (32) und in Parallelschaltung eine Bypassdrossel (34) aufweist .
Speichereinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die externen Einzelspeicher (70) als rohrförmige Gebilde in Form eines Mini-Rails ausgebildet sind.
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