DE10128283A1

DE10128283A1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung

Info

Publication number: DE10128283A1
Application number: DE2001128283
Authority: DE
Inventors: Hans-Christoph Magel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-06-12
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2003-01-02

Abstract

Eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (3) einer Brennkraftmaschine weist je nach Anzahl der Zylinder mindestens ein lokales, jedem Injektor (2) zugeordnetes Pumpenelement (1) einer Pumpe-Düse-Einheit oder eines Pumpe-Leitung-Düse-Systems zur Verdichtung des Kraftstoffs auf. Es sind Mittel zur Beeinflussung des in einem Steuerraum (14) ausgebildeten Steuerdrucks vorgesehen, der das Öffnen und Schließen einer Düsennadel (11) beim Einspritzvorgang steuert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zum besseren Verständnis der Beschreibung und der Patentansprüche werden nachfolgend einige Begriffe erläutert: Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß der Erfindung ist druckgesteuert ausgebildet. Im Rahmen der Erfindung wird unter einer hubgesteuerten Kraftstoffeinspritzeinrichtung verstanden, dass das Öffnen und Schließen der Einspritzöffnung mit Hilfe einer verschieblichen Düsennadel aufgrund des hydraulischen Zusammenwirkens der Kraftstoffdrücke in einem Düsenraum und in einem Steuerraum erfolgt. Eine Druckabsenkung innerhalb des Steuerraums bewirkt einen Hub der Düsennadel. Alternativ kann das Auslenken der Düsennadel durch ein Stellglied (Aktor, Aktuator) erfolgen. Bei einer druckgesteuerten Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß der Erfindung wird durch den im Düsenraum eines Injektors herrschenden Kraftstoffdruck die Düsennadel gegen die Wirkung einer Schließkraft (Feder) bewegt, so dass die Einspritzöffnung für eine Einspritzung des Kraftstoffs aus dem Düsenraum in den Zylinder freigegeben wird. Der Druck, mit dem Kraftstoff aus dem Düsenraum in einen Zylinder austritt, wird als Einspritzdruck bezeichnet, während unter einem Systemdruck der Druck verstanden wird, unter dem Kraftstoff innerhalb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung zur Verfügung steht bzw. bevorratet ist. Kraftstoffzumessung bedeutet, dem Düsenraum Kraftstoff mittels eines Zumessventils zuzuleiten. Bei einer kombinierten Kraftstoffzumessung wird ein gemeinsames Ventil genutzt, um verschiedene Einspritzdrücke zuzumessen. Bei der Pumpe-Düse-Einheit (PDE) bilden die Einspritzpumpe und der Injektor eine Einheit. Pro Zylinder wird eine derartige Einheit in den Zylinderkopf eingebaut und entweder direkt über einen Stößel oder indirekt über Kipphebel von der Motornockenwelle angetrieben. Das Pumpe- Leitung-Düse-System (PLD) arbeitet nach dem gleichen Verfahren. Eine Hochdruckleitung führt hier zum Düsenraum oder Düsenhalter.
Zur Reduzierung der Emissionen durch einen hohen maximalen Einspritzdruck und einen linearen Druckanstieg werden PDE oder PLD verwendet. Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Einspritzdruck von der Drehzahl und Last des Motors unabhängig ist und im Kennfeld variabel eingestellt werden kann.

Vorteile der Erfindung

Zur Beeinflussung des Einspritzdrucks und zur Anpassung des Einspritzdrucks an die Bedürfnisse des Motors wird eine PDE/PDL-Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Patentanspruch 1 bis 5 vorgeschlagen. Es wird ein variabler Öffnungsdruck der Düsennadel des Injektors realisiert.

Zeichnung

Drei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einem Ausgleichsraum zur Bereitstellung eines zentralen Steuerdrucks;
Fig. 2 eine zweite Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einer Nutzung von Absteuermengen für den Steuerdruck;
Fig. 3 eine dritte Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit mehreren Steuerräumen für den Steuerdruck.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Jedem Zylinder ist eine Pumpe-Düse-Einheiten (PDE) oder ein Pumpe-Leitung-Düse- System (PLD) zugeordnet. Jede Pumpe-Düse-Einheit setzt sich aus einem Pumpenelement 1 und einem Injektor 2 zusammen. Pro Motorzylinder wird eine Pumpe-Düse-Einheit in einen Zylinderkopf eingebaut. Das Pumpenelement 1 wird entweder direkt über einen Stößel oder indirekt über Kipphebel von einer Motornockenwelle angetrieben. Elektronische Regeleinrichtungen gestatten es, die Menge eingespritzten Kraftstoffs (Einspritzverlauf) gezielt zu beeinflussen. Bei dem in der Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel einer druckgesteuerten Kraftstoffeinspritzeinrichtung 3 fördert eine Niederdruckpumpe 4 Kraftstoff 5 aus einem Vorratstank 6 über eine Förderleitung 7 zu den Pumpenelementen 1. Ein Steuerventil 8 dient der Befüllung eines Pumpenraums 9 der Pumpenelemente. Die Hochdruckerzeugung erfolgt unter Schließen des Steuerventils während des Nockenhubs. Damit beginnt der Druckaufbau und der unter Druck stehende Kraftstoff wird zum Injektor 2 geleitet.
Die Einspritzung erfolgt über eine Kraftstoff-Zumessung mit Hilfe eines in einer Führungsbohrung axial verschiebbaren Düsennadel 11 mit einer konischen Ventildichtfläche 12 an ihrem einen Ende, mit der sie mit einer Ventilsitzfläche am Injektorgehäuse zusammenwirkt. An der Ventilsitzfläche des Injektorgehäuses sind Einspritzöffnungen vorgesehen. Es sind ein Düsenraum 13 und ein Steuerraum 14 ausgebildet. Innerhalb des Düsenraums 13 ist eine in Öffnungsrichtung der Düsennadel 11 weisende Druckfläche dem dort herrschenden Druck ausgesetzt, der über eine Druckleitung 15 dem Düsenraum 13 zugeführt wird. Die Düsennadel 11 wird zum Öffnen gegen die Kraft einer Druckfeder 16 bewegt. Über den Druck im Steuerraum 14 wird die Düsennadel 11 mit einer zusätzlichen Kraft in Schließrichtung beaufschlagt. Der Druck im Steuerraum 14 kann durch den Zulauf 17 aus einem Druckspeicherraum 18 beeinflusst werden. Übersteigt der Druck im Düsenraum 13 den Öffnungsdruck im Steuerraum 14, der sich aus dem Druck im Raum 14 und der Federkraft ergibt, gibt die Düsennadel 11 die Einspritzöffnung frei. Durch eine Änderung des Drucks im Steuerraum lässt sich somit der Düsenöffnungsdruck und damit die Einspritzung beeinflussen. Als Schließkraft auf die Düsennadel 11 wirkt die Druckfeder 16 und der hydraulische Druck im Steuerraum 14. Eine Druckregelung im Speicherraum 18 kann durch nicht dargestellte Ventileinheiten erfolgen. Das notwendige Druckniveau ist vom Flächenverhältnis zwischen der druckbeaufschlagten Fläche 19 im Düsenraum und der druckbeaufschlagten Fläche 20 im Steuerraum abhängig. Der Steuerraum ist im Ausführungsbeispiel durch den Federraum 14 ausgebildet. Es kann auch ein anderer separater Steuerraum vorgesehen sein.
Der Steuerdruck im Raum 14 kann durch eine separate Druckquelle bereitgestellt werden. Alternativ kann der Steuerdruck aus dem zur Einspritzung verdichteten Kraftstoff erzeugt werden. Dazu können im System auftretende Leckageverluste des Kraftstoffes verwendet werden, z. B. der durch die Führung des Ventilgliedes 11 in den Raum 14 entweichende Kraftstoff. Wenn die Leckageverluste nicht ausreichen, kann zusätzlich eine Absteuerdrossel aus dem Hochdruckbereich in den Raum 14 vorgesehen werden.
Gemäß der zweiten in der Fig. 2 gezeigten Ausführungsform wird der Steuerdruck aus den Absteuermengen der Einspritzungen (geöffnetes Steuerventil 8) gewonnen, indem ein Rücklauf 21 mit einem Rückschlagventil 22 in den Druckspeicherraum 18 ausgebildet ist. Die Druckregelung im Druckspeicher 18 erfolgt mit Hilfe des Steuerventils 23.
Ein entsprechender Steuerdruck im Steuerraum 14 kann auch mit Hilfe einer entsprechend leistungsfähigen Vorförderpumpe 4 aufgebaut werden. Beispielsweise könnte ein regelbarer Vorförderdruck von 5 bis 25 bar verwendet werden. Dazu muss dann im Steuerraum eine entsprechend große Druckfläche vorhanden sein, um die notwendige Erhöhung der Schließkraft zu realisieren. Es können auch zwei oder mehrere Steuerräume 14a, 14b ausgebildet sein (Ausführungsform gemäß Fig. 3). BEZUGSZEICHENLISTE 1 Pumpenelement
2 Injektor
3 Kraftstoffeinspritzeinrichtung
3' Kraftstoffeinspritzeinrichtung
3" Kraftstoffeinspritzeinrichtung
4 Niederdruckpumpe
5 Kraftstoff
6 Vorratstank
7 Förderleitung
8 Steuerventil
9 Pumpenraum
10 Rückschlagventil
11 Düsennadel
12 Ventildichtfläche
13 Düsenraum
14 Steuerraum
14a Steuerraum
14b Steuerraum
15 Druckleitung
16 Druckfeder
17 Zulauf zum Steuerraum
18 Druckspeicherraum
19 Druckfläche
20 Druckfläche
21 Rücklauf
22 Rückschlagventil
23 Ventileinheit

Claims

1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung (3) einer Brennkraftmaschine mit je nach Anzahl der Zylinder mindestem einem lokalen, jedem Injektor (2) zugeordneten Pumpenelement (1) einer Pumpe-Düse-Einheit oder eines Pumpe-Leitung-Düse- Systems zur Verdichtung des Kraftstoffs und mit Mitteln zur Beeinflussung des in einem Steuerraum (14) ausgebildeten Steuerdrucks, der das Öffnen und Schließen einer Düsennadel (11) beim Einspritzvorgang steuert.

2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel durch einen zentralen Druckspeicherraum (18) und eine Zuleitung (17) aus dem Druckspeicherraum (18) in den Steuerraum (14) ausgebildet sind.

3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ventileinheit (23) zur Regelung des Drucks im Druckspeicherraum (18) vorgesehen ist.

4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerdruck aus dem zur Einspritzung verdichteten Kraftstoff gewonnen wird.

5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Steuerräume (14a, 14b) ausgebildet sind.

6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rücklauf (21) zur Befüllung des Druckspeicherraums (18) mit abgesteuertem Kraftstoff vorgesehen ist.