DE102006014035A1

DE102006014035A1 - Kraftstoffeinspritzsystem mit Kraftstoffhochdruckspeicher

Info

Publication number: DE102006014035A1
Application number: DE200610014035
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Buchhauser; Adolf Einberger; Christoph Klesse; Georg Weigl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-03-27
Filing date: 2006-03-27
Publication date: 2007-10-04
Also published as: EP2002107A1; WO2007110305A1; CN101454561A; US20090095257A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem, umfassend einen Kraftstoffhochdruckspeicher 1 mit wenigstens einem Kraftstoffzulauf 2 und wenigstens einem Kraftstoffablauf 3.1; 3.2; 3.3 und 3.4, wobei der Kraftstoffzulauf 2 mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe und der Kraftstoffablauf 3.1; 3.2; 3.3 und 3.4 mit einem Kraftstoffeinspritzventil in Wirkverbindung steht. Im Kraftstoffablauf 3.1; 3.2; 3.3 und 3.4 und/oder im Kraftstoffzulauf 2 des Kraftstoffhochdruckspeichers ist ein Spaltfilter 4 angeordnet, der geometrisch derart ausgestaltet ist, dass er eine vorgegebene Drosselwirkung erzielt. Durch die Verwendung des Spaltfilters 4 im Kraftstoffablauf 3.1; 3.2; 3.3 und 3.4 und/oder im Kraftstoffzulauf 2 wird verhindert, dass Schmutzpartikel in den Injektor gelangen können und dort zu Funktionsstörungen führen. Des Weiteren wird durch die Drosselwirkung des Spaltfilters 4 eine Dämpfung von Druckschwingungen, welche infolge des Einspritzvorgangs bzw. infolge der Kraftstoffhochdruckpumpe im System eingebracht werden, gedämpft.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem, umfassend einen Kraftstoffhochdruckspeicher mit wenigstens einem Kraftstoffzulauf und wenigstens einem Kraftstoffablauf, wobei der Kraftstoffzulauf mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe und der Kraftstoffablauf mit einem Kraftstoffeinspritzventil in Wirkverbindung steht.
Solche Kraftstoffeinspritzsysteme werden auch als Common-Rail-Systeme bezeichnet und heutzutage weit verbreitet in Kraftfahrzeugen mit Dieselmotoren eingesetzt. Die Kraftstoffhochdruckpumpe komprimiert dabei in Dieselkraftstoff auf Drücke von derzeit bis zu 1800 Bar. Aufgrund der hohen Drücke werden besonders hohe mechanische Anforderungen an die Hochdruckpumpe gestellt. Aufgrund der mechanischen Beanspruchung der Kraftstoffhochdruckpumpe kommt es insbesondere im Bereich des Kolbens zu mechanischem Abrieb (Schmutzpartikel) welcher über die Kraftstoffleitung, den Kraftstoffhochdruckspeicher zum Kraftstoffeinspritzventil gelangen kann. Obwohl die Schmutzpartikel in der Regel sehr klein sind, können auch schon feinste Schmutzpartikel (kleiner als 2μ) zu Funktionsstörungen am Injektor führen. Die Schmutzpartikel lagern sich dabei zwischen Düsennadel und Ventilsitz ab und verhindern das vollständige Schließen des Injektors. Hierdurch gelangt ständig Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine. Eine saubere Einspritzung ist dadurch nicht möglich und die Schadstoffemissionen nehmen erheblich zu. Um dies zu verhindern werden häufig Spaltfilter am Eingang des Injektors angeordnet. Die Spaltfilter sind in der Lage auch kleinste Schmutzpartikel aus dem Kraftstoffsystem herauszufiltern und so zu verhindern, dass sich die Schmutzpartikel im Bereich des Nadelsitzes ablagern können.
Ein weiteres Problem welches häufig bei modernen Kraftstoffeinspritzsystemen mit Kraftstoffhochdruckspeichern auftritt, ist das, dass aufgrund der Einfach- bzw. Mehrfacheinspritzung am Injektor Druckschwingungen ausgelöst werden, die sich stromaufwärts weiterpflanzen und sich auf die Einspritzmengengenauigkeit auswirken. Diese Druckschwingungen werden zum einen per Software und mittels einer TI-Ansteuerkorrekturfunktion, welche im Steuergerät abgelegt ist, kompensiert, zum anderen über eine Drosselblende, die vorzugsweise am Railausgang angeordnet ist und so für eine Dämpfung der Druckschwingungen sorgt. Da die beschriebenen Maßnahmen zum Teil einen erheblichen Montageaufwand zum anderen einen technischen Aufwand hinsichtlich der Softwareoptimierung erfordern, wird nach einer Möglichkeit gesucht, die vorgenannten Probleme auf einer einfacheren Art zu bewältigen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit auf einfache Weise Schmutzpartikel vom Injektor fernzuhalten und Druckschwingungen die aufgrund der Einspritzung verursacht werden zu dämpfen.
Die Aufgabe wird gelöst durch den unabhängigen Patentanspruch 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, die einzeln oder in Kombination miteinander einsetzbar sind, sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzsystem, umfassend einen Kraftstoffhochdruckspeicher mit wenigstens einem Kraftstoffzulauf und wenigstens einem Kraftstoffablauf, wobei der Kraftstoffzulauf mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe und der Kraftstoffablauf mit einem Kraftstoffeinspritzventil in Wirkverbindung steht, zeichnet sich dadurch aus, das im Kraftstoffablauf und/oder im Kraftstoffzulauf des Kraftstoffhochdruckspeichers ein Spaltfilter angeordnet ist, der geometrisch derart ausgebildet ist, dass er eine vorgegebene Drosselwirkung erzielt. Aufgrund der Ausbildung und Anordnung des Spaltfilters können somit mit einem einzigen Bauteil sowohl der Injektor gegen Verschmutzung geschützt werden, als auch durch den gleichzeitigen Drosseleffekt des Spaltfilters die Druckschwingungen im Kraftstoffeinspritzsystem reduziert und damit die Einspritzmengengenauigkeit erhöht werden. Aufgrund der Tatsache, dass zur Lösung der dargestellten Problematik nur noch ein Bauteil notwendig ist, können die Kosten des Kraftstoffeinspritzsystems erheblich reduziert werden. Der Spaltfilter ist darüber hinaus sehr robust und dadurch wenig störungsanfällig.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Kraftstoffeinspritzsystems sieht vor, dass der Spaltfilter in einem Hochdruckadapter integriert ist und gemeinsam mit dem Hochdruckadapter im Kraftstoffablauf und/oder im Kraftstoffzulauf des Kraftstoffhochdruckspeichers angeordnet ist. Besonders vorteilhaft kann dabei der Hochdruckadapter als Normteil ausgebildet sein. Durch die Anordnung des Spaltfilters im Hochdruckadapter wird die Befestigung im Kraftstoffhochdruckspeicher vereinfacht. Die Befestigung des Spaltfilters im Hochdruckadapter vor der Montage erleichtert zudem die Montage des Kraftstoffeinspritzsystems.
Ausführungsbeispiele und weitere Vorteile der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert.
Es zeigt schematisch:
1: einen Kraftstoffhochdruckspeicher mit Spaltfiltern im Kraftstoffablauf sowie im Kraftstoffzulauf; und
2: eine Detailansicht eines Kraftstoffhochdruckspeichers bei dem der Spaltfilter in einem Hochdruckadapter integriert ist und gemeinsam mit dem Hochdruckadapter im Kraftstoffablauf angeordnet ist.
Gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile werden nachfolgend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
1 zeigt in vereinfachter Form einen Kraftstoffhochdruckspeicher 1. Der Kraftstoffhochdruckspeicher 1 ist als länglicher Hohlkörper ausgebildet. Der Kraftstoffhochdruckspeicher 1 weist einen Kraftstoffzulauf 2 auf. Der Kraftstoffzulauf steht über einer nicht weiter dargestellten Zulaufleitung mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe (ebenfalls nicht dargestellt) in Wirkverbindung. Die Kraftstoffhochdruckpumpe komprimiert den Kraftstoff und speist ihn in den Kraftstoffhochdruckspeicher 1 ein. Der Druck im Kraftstoffhochdruckspeicher 1 wird über ein Druckregelventil 6 geregelt. Der Kraftstoffhochdruckspeicher 1 weist ferner mehrere (im Ausführungsbeispiel insgesamt 4) Kraftstoffabläufe 3.1; 3.2; 3.3 und 3.4 auf. Jeder Kraftstoffablauf ist über eine ebenfalls nicht dargestellte Kraftstoffleitung mit jeweils einem Kraftstoffeinspritzventil verbunden. Im Kraftstoffzulauf 2 ist ein erster Spaltfilter 4 angeordnet. Der Spaltfilter 4 verhindert dass Verschmutzungen insbesondere mechanischer Abrieb der Kraftstoffhochdruckpumpe in den Kraftstoffhochdruckspeicher 1 und von dort aus weiter zu den Kraftstoffinjektoren gelangen können und dort Funktionsstörungen des Kraftstoffeinspritzventils bewirken können. Zudem ist der Spaltfilter 4 geometrisch derart ausgebildet, dass er eine vorgegebene Drosselwirkung erzielt. Diese Drosselwirkung kann Druckschwankungen, die auf Grund der Kraftstoffhochdruckpumpe erzeugt und ins System eingeleitet werden, dämpfen.
In den Kraftstoffabläufen 3.1; 3.2; 3.3 und 3.4 sind ebenfalls Spaltfilter 4 eingesetzt. Die Spaltfilter 4 sorgen wiederum dafür, dass Verschmutzungen aus dem Rail nicht weiter über die Ablaufleitungen zu den Kraftstoffventilen gelangen können. Die Verschmutzungen können daher rühren, dass sie entweder den ersten Spaltfilter 4 passiert haben oder dass es sich um Verschmutzungen handelt die bei der Herstellung des Kraftstoffhochdruckspeichers 1 angefallen sind und bei der anschließenden Reinigung vor der Montage nicht vollständig entfernt wurden. Der Spaltfilter 4 in den Kraftstoffabläufen 3.1; 3.2; 3.3 und 3.4 ist geometrisch derart ausgebildet, dass er wiederum eine vorgegebene Drosselwirkung erfüllt. Die Drosselwirkung ist derart ausgelegt, dass Druckschwankungen die durch den Einspritzvorgang, das heißt durch das Öffnen und Einspritzen des Kraftstoffs in den Brennraum, erzeugt werden, sich nicht in das gesamte Kraftstoffeinspritzsystem fortpflanzen können, sondern am Ausgang bzw, am Kraftstoffablauf 3.1; 3.2; 3.3 und 3.4 vom Spaltfilter 4 wirkungsvoll gedämpft werden und sich so nicht in die parallelen Verzweigun gen zu den übrigen Kraftstoffeinspritzventilen fortpflanzen können. Hierdurch erhöht sich die Einspritzgenauigkeit des gesamten Kraftstoffsystems erheblich. Durch den Spaltfilter im Kraftstoffzulauf 2 kann unter Umständen auf zusätzliche Drosseln an der Kraftstoffhochdruckpumpe verzichtet werden. Diese Drosseln werden häufig am Ausgang der Kraftstoffhochdruckpumpe eingesetzt, um die bauartbedingten Pulsationsschwankungen der Kraftstoffhochdruckpumpe zu verringern.
2 zeigt eine Detailansicht eines Kraftstoffhochdruckspeichers 1, bei dem in den Kraftstoffablauf 3.1 ein Hochdruckadapter 5 eingesetzt ist. Ein solcher Hochdruckadapter 5 ist als Normteil erhältlich und dient dazu die Ablaufleitung zum Kraftstoffeinspritzsystem sicher mit dem Kraftstoffhochdruckspeicher 1 zu verbinden. In dem Hochdruckadapter 5 ist ein Spaltfilter 4 eingesetzt. Das Einsetzen des Spaltfilters 4 erfolgt vor der Montage des Hochdruckadapters 5 an den Hochdruckspeicher 1. Hierdurch vereinfacht sich die Montage des Kraftstoffeinspritzsystems erheblich.
Die Befestigung des Spaltfilters 4 im Hochdruckadapter 5 bzw. direkt im Kraftstoffablauf 3.1; 3.3; 3.3 und 3.4 oder im Kraftstoffzulauf 2 erfolgt vorzugsweise durch einpressen. Hierdurch wird der Spaltfilter auf besonders einfache Weise sicher befestigt.
Durch die Anordnung des Spaltfilters 4 im Kraftstoffablauf 3.1; 3.2; 3.3 und 3.4 und/oder im Kraftstoffzulauf 2 werden auf besonders einfache und kostengünstige Weise zwei bestehende Probleme beim Betreiben des Kraftstoffeinspritzsystems vermieden oder zumindest verringert. Zum einen verhindert der Spaltfilter 4 das Eindringen von Schmutzpartikeln in das Kraftstoffeinspritzventil und dadurch Funktionsstörungen beim Schließen der Einspritznadel und zum anderen wird durch die entsprechende geometrische Ausgestaltung des Spaltfilters 4 eine Drosselwirkung erzielt, welche Druckschwankungen dämpfen kann. Solche Druckschwankungen können entweder durch den Einspritzvorgang oder durch die Kraftstoffhochdruckpumpe entstehen. Die vorgeschlagene Lösung sorgt somit für eine sehr ge naue Einspritzmengensteuerung und für einen sicheren und langlebigen Betrieb des Kraftstoffeinspritzsystems.

Claims

Kraftstoffeinspritzsystem, umfassend einen Kraftstoffhochdruckspeicher (1) mit wenigstens einem Kraftstoffzulauf (2) und wenigstens einem Kraftstoffablauf (3.1; 3.2; 3.3; 3.4), wobei der Kraftstoffzulauf (2) mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe und der Kraftstoffablauf (3.1; 3.2; 3.3; 3.4) mit einem Kraftstoffeinspritzventil in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass im Kraftstoffablauf (3.1; 3.2; 3.3; 3.4) und/oder im Kraftstoffzulauf (2) des Kraftstoffhochdruckspeichers (1) ein Spaltfilter (4) angeordnet ist, der geometrisch derart ausgebildet ist, dass er eine vorgegebene Drosselwirkung erzielt.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spaltfilter (4) in einem Hochdruckadapter (5) integriert ist und gemeinsam mit dem Hochdruckadapter (5) im Kraftstoffablauf (3.1; 3.2; 3.3; 3.4) und/oder im Kraftstoffzulauf (2) des Kraftstoffhochdruckspeichers (2) angeordnet ist.
Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruckadapter (5) als Normteil ausgebildet ist.