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Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit einer Mehrzahl von Verbrennungszylindern, an denen jeweils eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung vorgesehen ist, und wenigstens einer Kraftstoffpumpe zum Bereitstellen eines vorbestimmten Kraftstoffdrucks.
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Solch ein Verbrennungsmotor kann mit einem Common-Rail-Kraftstoffsystem ausgerüstet sein, welches im Wesentlichen aus den Komponenten Kraftstoffpumpe, Kraftstoffdruckspeicher bzw. Kraftstoffspeicher, Kraftstoffeinspritzeinrichtungen bzw. -injektoren sowie Kraftstoffleitungen besteht.
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Bei einigen Verbrennungsmotoren, wie insbesondere mittelschnelllaufenden Dieselmotoren, ist es aus konstruktiven, fertigungstechnischen und logistischen Gründen sinnvoll, statt einen einzigen Kraftstoffspeicher über die gesamte Motorlänge hinweg vorzusehen, diesen in mehrere kleine Kraftstoffspeicher zu unterteilen und diese mehreren Kraftstoffspeicher mittels Kraftstoffleitungen miteinander zu verbinden. Die Kraftstoffdruckerzeugung kann durch mehrere auf einer Pumpenbank angeordnete Kraftstoffpumpen (wie z. B. Hochdruckpumpen) erfolgen.
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In
DE 101 57 135 B4 und
EP 0 959 245 B1 sind jeweils Verbrennungsmotoren mit einem Common-Rail-Kraftstoffsystem beschrieben. Bei diesen Verbrennungsmotoren werden aus einem Kraftstoffdruckspeicher grundsätzlich zwei Verbrennungszylinder mit Kraftstoff versorgt, weshalb bei ungeraden Zylinderzahlen ein Kraftstoffdruckspeicher für die Kraftstoffversorgung nur eines einzigen Verbrennungszylinders bereitgestellt werden muss. Außerdem sind bei diesen Common-Rail-Kraftstoffsystemen, da diese aus mehreren separaten (Hochdruck-)Kraftstoffpumpen und Kraftstoffdruckspeichern aufgebaut sind, eine Vielzahl von für Hochdruck ausgelegten Kraftstoffleitungen mit unterschiedlicher Biegelinie und Länge erforderlich, was die Herstellungskosten erhöht und die Ersatzteilversorgung erschwert.
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Da bei den in den o. g. Dokumenten beschriebenen Common-Rail-Kraftstoffsystemen die Kraftstoffpumpen über eine oder zwei für Hochdruck ausgelegte Kraftstoffleitung(en) in die Kraftstoffdruckspeicher fördern stellt jede Kraftstoffleitung für sich eine Drosselstelle dar. Dies führt zu hohen Druckspitzen in der jeweils angeschlossenen Kraftstoffpumpe. Somit steigt die Gefahr der Überlastung von Bauteilen sowie von Undichtheiten an Hochdruckdichtstellen. Die diskontinuierliche Förderung der Kraftstoffpumpen führt zu einer massiven Schwingungsanregung in den von den Kraftstoffpumpen abgehenden Kraftstoffleitungen. Somit steigt die Gefahr von Leitungsbrüchen aufgrund von Frettingerscheinungen bzw. Reibverschleiß an den Befestigungsstellen infolge der hohen Schwingungsbelastung.
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Der Erfindung legt die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor mit einer Mehrzahl von Verbrennungszylindern, an denen jeweils eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung vorgesehen ist, und wenigstens einer Kraftstoffpumpe zum Bereitstellen eines vorbestimmten Kraftstoffdrucks so bereitzustellen, dass Druckspitzen in der Kraftstoffpumpe und Schwingungsanregungen reduziert bzw. minimiert werden.
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Dies wird mit einem Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1 erreicht. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Gemäß der Erfindung wird bereitgestellt ein Verbrennungsmotor mit einer Mehrzahl von Verbrennungszylindern, an denen jeweils eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung vorgesehen ist, wobei für jeden Verbrennungszylinder eine eigene Vorschalteinheit mit darin integriertem Kraftstoffspeicher vorgesehen ist, der mit der dem jeweiligen Verbrennungszylinder zur Kraftstoffversorgung dessen zugeordneten Kraftstoffeinspritzeinrichtung über eine von einer Mehrzahl von ersten Kraftstoffleitungen bevorzugt direkt (ohne Zwischenschaltung weiterer Komponenten) verbunden ist, wobei in wenigstens eine der Vorschalteinheiten eine mit einer Kraftstoffquelle verbindbare Kraftstoffpumpe zum Bereitstellen eines vorbestimmten Kraftstoffdrucks integriert ist und Kraftstoff unmittelbar bzw. direkt in den Kraftstoffspeicher der betreffenden Vorschalteinheit hinein fordert, wobei der Kraftstoffspeicher jeder Vorschalteinheit so eingerichtet ist, dass er eine druckstabile (unter Einhaltung einer vorgegebenen Einspritzdrucktoleranz) Versorgung der jeweils zugehörigen Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit von der Kraftstoffpumpe gefördertem Kraftstoff gewährleistet, und wobei die jeweiligen Kraftstoffspeicher der Vorschalteinheiten über eine Mehrzahl von zweiten Kraftstoffleitungen bevorzugt direkt (ohne Zwischenschaltung weiterer Komponenten) miteinander verbunden sind.
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Dadurch, dass bei jeder mit integrierter Kraftstoffpumpe ausgebildeten Vorschalteinheit der Kraftstoff direkt bzw. unmittelbar in den Kraftstoffspeicher (Druckspeicher) der betreffenden Vorschalteinheit gefördert wird, werden Druckspitzen in der Kraftstoffpumpe und Schwingungsanregungen in den Kraftstoffleitungen deutlich reduziert bzw. minimiert.
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Die Kraftstoffspeicher weisen bevorzugt einen Speicherraum mit einem Volumen auf, welches gegenüber der Kraftstoffabnahme durch die jeweils angeschlossene Kraftstoffeinspritzeinrichtung ausreichend Puffermenge und damit Pufferdruck zur Gewährleistung einer druckstabilen Kraftstoffversorgung bietet.
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Bevorzugt ist der Verbrennungsmotor als Dieselmotor ausgebildet, insbesondere als Großdieselmotor für z. B. maritime Anwendungen und/oder Kraftwerksanwendungen. Außerdem ist bevorzugt jede Kraftstoffpumpe als Hochdruckpumpe ausgebildet, und sind die ersten und die zweiten Kraftstoffleitungen bevorzugt für Hochdruck ausgelegt und z. B. als Druckrohre ausgebildet.
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Wie für den Fachmann erkennbar ist, realisieren die Vorschalteinheiten, die ersten und zweiten Kraftstoffleitungen und die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem für den erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor.
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Erfindungsgemäß wird ein Verbrennungsmotor mit einem modular aufgebauten Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem so bereitgestellt, dass eine optimale Anpassung des Systems an die zylinderabhängige Motorausführung, insbesondere von mittelschnellaufenden Dieselmotoren, möglich ist. Zentrales Element sind die Vorschalteinheiten mit darin jeweils integriertem Kraftstoffspeicher bzw. Druckspeicher, welcher eine Dämpfung der Druckschwingungen im bevorzugt mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoffsystem bewirkt, und in wenigstens eine Vorschalteinheit zusätzlich integrierter Kraftstoffpumpe.
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Die Vorschalteinheiten können erfindungsgemäß so ausgestaltet sein, dass sie neben der Druckspeicherfunktion unterschiedliche weitere Funktionen realisieren. Solche Vorschalteinheiten bzw. Funktionseinheiten können zum Beispiel mit Kraftstoffspeicher und Hochdruckpumpe, mit Kraftstoffspeicher und Druckbegrenzungsventil, mit Kraftstoffspeicher und Spülventil, mit Kraftstoffspeicher und Druckmessstellen, mit Kraftstoffspeicher und Mengenbegrenzungsventil oder auch nur mit Kraftstoffspeicher und ohne weitere Funktionselemente ausgebildet sein.
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Es ist gemäß der Erfindung auch eine Kombination von mehreren Funktionen in einer Vorschalteinheit z. B. Spülventil und Druckbegrenzungsventil möglich.
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Möglich ist gemäß der Erfindung auch die Integration einer Schalteinheit zur Steuerung der Einspritzung an jeder Vorschalteinheit.
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Am Verbrennungsmotor werden diese Vorschalteinheiten bzw. Funktionseinheiten gemäß der Erfindung vor jedem Verbrennungszylinder bzw. jeder Zylindereinheit angeordnet. Da grundsätzlich jede Art Vorschalteinheit vor jedem Verbrennungszylinder platziert werden kann, ist ein optimaler Aufbau des Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystems für alle Zylinderzahlen auf Basis gleicher bzw. nahezu gleicher Vorschalteinheiten umsetzbar. Somit können z. B. die integral mit Kraftstoffspeicher und Hochdruckpumpe versehenen Vorschalteinheiten so angeordnet werden, dass entsprechend der hydraulischen Auslegung eine optimale Funktion des Gesamtsystems erreicht wird.
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Bei schweröltauglichen Verbrennungsmotoren (Dieselmotoren) ist aus funktionstechnischen Gründen gemäß der Erfindung bevorzugt eine integral mit Kraftstoffspeicher und Spülventil versehene Vorschalteinheit vor einem ersten oder einem letzten Verbrennungszylinder in einer Reihe von Zylindern bzw. in einem Kraftstoffförderstrom zu platzieren.
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Die Verbindung der Vorschalteinheiten untereinander erfolgt gemäß der Erfindung über die bevorzugt als Druckrohre ausgebildeten zweiten Kraftstoffleitungen. Desweiteren erfolgt gemäß der Erfindung die Verbindung zwischen Vorschalteinheit und Kraftstoffeinspritzeinrichtung mittels der bevorzugt als Druckrohre ausgebildeten ersten Kraftstoffleitungen. Es werden somit alle Zylinderzahlen mit nur zwei Druckrohrausführungen abgedeckt. Der Systemaufbau ermöglicht die Verwendung von schwingungs- und fertigungstechnisch günstigen, in einer Ebene gebogenen Kraftstoffleitungen.
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Bevorzugt ist gemäß der Erfindung in mehrere der Vorschalteinheiten jeweils eine mit der Kraftstoffquelle verbindbare Kraftstoffpumpe integriert, die Kraftstoff unmittelbar bzw. direkt in den Kraftstoffspeicher der betreffenden Vorschalteinheit hinein fördert.
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Außerdem ist bevorzugt gemäß der Erfindung in wenigstens eine der Vorschalteinheiten ein Mengenbegrenzungsventil zur Begrenzung einer der zugehörigen Kraftstoffeinspritzeinrichtung pro Zeiteinheit zuführbaren Kraftstoffmenge integriert.
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Bevorzugt ist gemäß der Erfindung in wenigstens eine Vorschalteinheit mit integrierter Kraftstoffpumpe ein Mengenbegrenzungsventil zur Begrenzung einer der zugehörigen Kraftstoffeinspritzeinrichtung pro Zeiteinheit zuführbaren Kraftstoffmenge integriert.
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Weiterhin ist gemäß der Erfindung bevorzugt in wenigstens eine der Vorschalteinheiten ein Druckbegrenzungsventil zur Begrenzung des Kraftstoffdrucks integriert.
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Gemäß der Erfindung sind bevorzugt in wenigstens eine der Vorschalteinheiten ein Mengenbegrenzungsventil zur Begrenzung einer der zugehörigen Kraftstoffeinspritzeinrichtung pro Zeiteinheit zuführbaren Kraftstoffmenge und ein Druckbegrenzungsventil zur Begrenzung des Kraftstoffdrucks integriert.
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Außerdem sind gemäß der Erfindung bevorzugt zumindest einige der Verbrennungszylinder zueinander in Reihe angeordnet, wobei in die Vorschalteinheit eines ein vorderes oder ein hinteres Ende der Reihe von Verbrennungszylindern bildenden Verbrennungszylinders ein Spülventil integriert ist.
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Bevorzugt ist gemäß der Erfindung in die Vorschalteinheit mit integriertem Spülventil außerdem ein Druckbegrenzungsventil zur Begrenzung des Kraftstoffdrucks integriert.
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Weiter ist gemäß der Erfindung bevorzugt in wenigstens eine der Vorschalteinheiten wenigstens eine Druckmessstelle zum Anschluss wenigstens eines Kraftstoffdrucksensors zum Messen des Kraftstoffdrucks in dem Kraftstoffspeicher der betreffenden Vorschalteinheit integriert.
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Ferner sind gemäß der Erfindung bevorzugt die ersten Kraftstoffleitungen alle zueinander identisch (gleiches Material, gleiche Form, gleicher Querschnitt und gleiche Länge) ausgebildet, wobei außerdem die zweiten Kraftstoffleitungen alle zueinander identisch ausgebildet sind.
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Die Erfindung erstreckt sich ausdrücklich auch auf solche Ausführungsformen, welche nicht durch Merkmalskombinationen aus expliziten Rückbezügen der Ansprüche gegeben sind, womit die offenbarten Merkmale der Erfindung – soweit dies technisch sinnvoll ist – beliebig miteinander kombiniert sein können.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren detaillierter beschrieben.
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1 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführung der Vorschalteinheiten eines Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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2 zeigt eine Schnittansicht einer weiteren Ausführung der Vorschalteinheiten eines Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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3 zeigt eine Schnittansicht noch einer weiteren Ausführung der Vorschalteinheiten eines Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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4 zeigt in schematischer Teildarstellung einen Verbrennungsmotor mit zugehörigen Vorschalteinheiten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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5 zeigt in schematischer Teildarstellung einen Verbrennungsmotor mit zugehörigen Vorschalteinheiten gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt eine gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung aufgebaute Vorschalteinheit bzw. Funktionseinheit 10 für einen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor 1 bzw. 1a (siehe die 4 und 5).
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In die Vorschalteinheit 10 sind ein Kraftstoffspeicher (Druckspeicher) 20 mit einem Speicherraum 21 und ein Mengenbegrenzungsventil 30, welches den Verbrennungsmotor 1 bzw. 1a vor einer unkontrollierten Einspritzung schützen soll, integriert. Die Vorschalteinheit 10 weist außerdem einen Deckel 40 auf, in dem gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung als Raumerweiterung ein Teilraum 21a des Speicherraums 21 ausgebildet ist und der den Kraftstoffspeicher 20 bzw. dessen Speicherraum 21 verschließt.
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An dem Kraftstoffspeicher 20 befinden sich zwei mit dem Speicherraum 21 verbundene Leitungsanschlüsse 23, 24 für zwei Kraftstoffleitungen 100, 100 (siehe die 4 bzw. 5) zu benachbarten Vorschalteinheiten. An dem Kraftstoffspeicher 20 befindet sich außerdem ein weiterer (über das Mengenbegrenzungsventil 30) mit dem Speicherraum 21 verbundener Leitungsanschluss 25 für eine Kraftstoffleitung 110 (siehe die 4 bzw. 5) zu einer direkt an die Vorschalteinheit 10 angeschlossenen Kraftstoffeinspritzeinrichtung 120, welche hier in Form eines Injektors bzw. einer Einspritzdüse ausgebildet ist.
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2 zeigt eine gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung aufgebaute Vorschalteinheit bzw. Funktionseinheit 10a für den erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor 1 bzw. 1a (siehe die 4 und 5). Die Vorschalteinheit 10a nach 2 ist bis auf einige Unterschiede identisch zu der Vorschalteinheit 10 nach 1 aufgebaut. Gleiche oder ähnliche Bezugszeichen bezeichnen demnach in 2 gleiche oder ähnliche Komponenten wie in 1.
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In die Vorschalteinheit 10a sind ein Kraftstoffspeicher (Druckspeicher) 20 mit einem Speicherraum 21, ein Mengenbegrenzungsventil 30, welches den Verbrennungsmotor 1 bzw. 1a vor einer unkontrollierten Einspritzung schützen soll, und eine mit einer Kraftstoffquelle wie einem Kraftstofftank (nicht gezeigt) verbindbare Kraftstoffpumpe 50 zum Bereitstellen eines vorbestimmten Kraftstoffdrucks integriert. Die Kraftstoffpumpe 50 ist durch Anflanschen so mit dem Kraftstoffspeicher 20 verbunden, dass sie Kraftstoff direkt bzw. unmittelbar in den Speicherraum 21 des Kraftstoffspeichers 20 fördern kann und (anstatt des Deckels 40) den Kraftstoffspeicher 20 bzw. dessen Speicherraum 21 verschließt. Somit ist keine zusätzliche Kraftstoffleitung (z. B. in Form eines Druckrohrs) zur Verbindung der Kraftstoffpumpe 50 und des Speicherraums 21 des Kraftstoffspeichers 20 erforderlich.
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An dem Kraftstoffspeicher 20 befinden sich zwei mit dem Speicherraum 21 verbundene Leitungsanschlüsse 23, 24 für zwei Kraftstoffleitungen 100, 100 (siehe die 4 bzw. 5) zu benachbarten Vorschalteinheiten. An dem Kraftstoffspeicher 20 befindet sich außerdem ein weiterer (über das Mengenbegrenzungsventil 30) mit dem Speicherraum 21 verbundener Leitungsanschluss 25 für eine Kraftstoffleitung 110 (siehe die 4 bzw. 5) zu einer direkt an die Vorschalteinheit 10a angeschlossenen Kraftstoffeinspritzeinrichtung 120, welche hier in Form eines Injektors bzw. einer Einspritzdüse ausgebildet ist.
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3 zeigt eine gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung aufgebaute Vorschalteinheit bzw. Funktionseinheit 10b für den erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor 1 bzw. 1a (siehe die 4 und 5). Die Vorschalteinheit 10b nach 3 ist bis auf einige Unterschiede identisch zu der Vorschalteinheit 10 nach 1 aufgebaut. Gleiche oder ähnliche Bezugszeichen bezeichnen demnach in 3 gleiche oder ähnliche Komponenten wie in 1.
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In die Vorschalteinheit 10b sind ein Kraftstoffspeicher (Druckspeicher) 20 mit einem Speicherraum 21, ein Mengenbegrenzungsventil 30, welches den Verbrennungsmotor 1 bzw. 1a vor einer unkontrollierten Einspritzung schützen soll, und ein Druckbegrenzungsventil 60 zur Begrenzung des Kraftstoffdrucks integriert. Die Vorschalteinheit 10b weist außerdem einen Deckel 40b auf, in dem ein mit dem Speicherraum 21 verbundener Anschluss 41b für das Druckbegrenzungsventil 60 ausgebildet ist und der den Kraftstoffspeicher 20 bzw. dessen Speicherraum 21 verschließt.
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An dem Kraftstoffspeicher 20 befinden sich zwei mit dem Speicherraum 21 verbundene Leitungsanschlüsse 23, 24 für zwei Kraftstoffleitungen 100, 100 (siehe die 4 bzw. 5) zu benachbarten Vorschalteinheiten. An dem Kraftstoffspeicher 20 befindet sich außerdem ein weiterer (über das Mengenbegrenzungsventil 30) mit dem Speicherraum 21 verbundener Leitungsanschluss 25 für eine Kraftstoffleitung 110 (siehe die 4 bzw. 5) zu einer direkt an die Vorschalteinheit 10a angeschlossenen Kraftstoffeinspritzeinrichtung 120, welche hierin Form eines Injektors bzw. einer Einspritzdüse ausgebildet ist.
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4 zeigt in schematischer Teildarstellung einen Verbrennungsmotor 1 mit zugehörigen Vorschalteinheiten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Der in 4 dargestellte Verbrennungsmotor 1 weist weitere Ausführungsformen von Vorschalteinheiten auf, welche im Folgenden kurz erläutert werden sollen und welche alternativ oder zusätzlich zu den mit Bezug auf die 1–3 beschriebenen Vorschalteinheiten 10, 10a, 10b verwendet sein können.
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Die in 4 erste Vorschalteinheit 10c von links ist ähnlich der Vorschalteinheit 10b von 3 aufgebaut, kann jedoch ohne Mengenbegrenzungsventil 30 ausgeführt sein. Die in 4 zweite Vorschalteinheit 10d von links (ebenso die zweite Vorschalteinheit 10d von rechts) ist ähnlich der Vorschalteinheit 10a von 2 aufgebaut, kann jedoch ohne Mengenbegrenzungsventil 30 ausgeführt sein. Die in 4 mittlere Vorschalteinheit 10e ist ähnlich der Vorschalteinheit 10 von 1 aufgebaut, kann jedoch ohne Mengenbegrenzungsventil 30 ausgeführt sein. Die in 4 erste Vorschalteinheit 10f von rechts ist ähnlich der Vorschalteinheit 10b von 3 aufgebaut, weist jedoch statt des Druckbegrenzungsventils 60 ein Spülventil 70 auf und kann ohne Mengenbegrenzungsventil 30 ausgeführt sein.
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Der Verbrennungsmotor 1 weist eine Mehrzahl (hier fünf) von Verbrennungszylindern (flicht im Detail gezeigt und daher nicht separat bezeichnet) auf, an denen jeweils eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 120 vorgesehen ist.
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Für jeden Verbrennungszylinder ist eine eigene Vorschalteinheit 10c, 10d, 10e, 10f (oder wenn gewünscht zusätzlich oder alternativ eine der in den 1–3 gezeigten Vorschalteinheiten 10, 10a, 10b) mit darin integriertem Kraftstoffspeicher 20 vorgesehen, wobei der Kraftstoffspeicher 20 über den stirnseitigen Leitungsanschluss 25 (siehe 1–3) mit der dem jeweiligen Verbrennungszylinder zur Kraftstoffversorgung dessen zugeordneten Kraftstoffeinspritzeinrichtung 120 direkt über eine Kraftstoffleitung 110 verbunden ist.
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Gemäß der Erfindung ist in wenigstens eine der Vorschalteinheiten 10c, 10d, 10e, 10f (hier in zwei der Vorschalteinheiten 10d) eine mit einer Kraftstoffquelle (wie einem nicht gezeigten Kraftstofftank) verbindbare Kraftstoffpumpe 50 (siehe 2) zum Bereitstellen eines vorbestimmten Kraftstoffdrucks integriert.
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Der Kraftstoffspeicher 20 jeder der in den 1–4 gezeigten Vorschalteinheiten 10c, 10d, 10e, 10f ist jeweils so eingerichtet, dass er eine druckstabile Versorgung der jeweils zugehörigen Kraftstoffeinspritzeinrichtung 120 mit von der bzw. den Kraftstoffpumpe(en) 50 gefördertem Kraftstoff gewährleistet.
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Die jeweiligen Kraftstoffspeicher 20 der in 4 gezeigten Vorschalteinheiten 10c, 10d, 10e, 10f (oder wenn gewünscht zusätzlich oder alternativ der in den 1–3 gezeigten Vorschalteinheiten 10, 10a, 10b) sind über ihre seitlichen Leitungsanschlüsse 23, 24 (siehe 1–3) und über eine Mehrzahl von Kraftstoffleitungen 100 direkt miteinander verbunden.
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Bevorzugt ist der Verbrennungsmotor 1 als schweröltauglicher Dieselmotor ausgebildet, insbesondere als Großdieselmotor für z. B. maritime Anwendungen und/oder Kraftwerksanwendungen. Außerdem ist bevorzugt jede Kraftstoffpumpe 50 als Hochdruckpumpe ausgebildet, und sind alle Kraftstoffleitungen 100, 110 bevorzugt für Hochdruck ausgelegt und z. B. als Druckrohre ausgebildet.
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Wie aus 4 ersichtlich, sind die die Verbindung zwischen Vorschalteinheiten 10c, 10d, 10e, 10f und Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 120 herstellenden Kraftstoffleitungen 110 alle zueinander identisch ausgebildet und sind die die Verbindung zwischen benachbarten Vorschalteinheiten 10c, 10d, 10e, 10f herstellenden Kraftstoffleitungen 100 ebenfalls alte zueinander identisch ausgebildet.
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5 zeigt in schematischer Teildarstellung einen Verbrennungsmotor 1a mit zugehörigen Vorschalteinheiten gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
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Der in 5 dargestellte Verbrennungsmotor 1a weist eine weitere Ausführungsform einer Vorschalteinheit auf, welche im Folgenden kurz erläutert werden soll und welche zusätzlich zu den mit Bezug auf die 1–4 beschriebenen Vorschalteinheiten 10, 10a, 10b, 10c, 10d, 10f verwendet sein kann.
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Die in 5 erste Vorschalteinheit 10g von rechts ist ähnlich der mittleren Vorschalteinheit 10e von 4 aufgebaut, weist jedoch zusätzlich darin integriert zwei Druckmessstellen 80, 80 zum Anschluss von Kraftstoffdrucksensoren (nicht gezeigt) zum Messen des Kraftstoffdrucks in dem Kraftstoffspeicher 20 der betreffenden Vorschalteinheit 10g auf.
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Der Verbrennungsmotor 1a nach 5 ist bis auf einige Unterschiede identisch zu dem Verbrennungsmotor 1 nach 4 aufgebaut, weshalb in 5 gleiche oder ähnliche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Komponenten wie in 4 bezeichnen.
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Die in 5 erste Vorschalteinheit 10f von links ist ähnlich der Vorschalteinheit 10b von 3 aufgebaut, weist jedoch statt des Druckbegrenzungsventils 60 das Spülventil 70 auf und kann ohne Mengenbegrenzungsventil 30 ausgeführt sein. Die in 5 zweite Vorschalteinheit 10d von links (ebenso die mittlere und die zweite Vorschalteinheit 10d von rechts) ist ähnlich der Vorschalteinheit 10a von 2 aufgebaut, kann jedoch ohne Mengenbegrenzungsventil 30 ausgeführt sein. Die in 5 dritte Vorschalteinheit 10e von links ist ähnlich der Vorschalteinheit 10 von 1 aufgebaut, kann jedoch ohne Mengenbegrenzungsventil 30 ausgeführt sein. Die in 5 dritte Vorschalteinheit 10c von rechts ist ähnlich der Vorschalteinheit 10b von 3 aufgebaut, kann jedoch ohne Mengenbegrenzungsventil 30 ausgeführt sein.
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Der Verbrennungsmotor 1a weist eine Mehrzahl (hier sieben) von Verbrennungszylindern (nicht im Detail gezeigt und daher nicht separat bezeichnet) auf, an denen jeweils eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 120 vorgesehen ist.
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Für jeden Verbrennungszylinder ist eine eigene Vorschalteinheit 10c, 10d, 10e, 10f, 10g (oder wenn gewünscht zusätzlich oder alternativ eine der in den 1–3 gezeigten Vorschalteinheiten 10, 10a, 10b) mit darin integriertem Kraftstoffspeicher 20 vorgesehen, wobei der Kraftstoffspeicher 20 über den stirnseitigen Leitungsanschluss 25 (siehe 1–3) mit der dem jeweiligen Verbrennungszylinder zur Kraftstoffversorgung dessen zugeordneten Kraftstoffeinspritzeinrichtung 120 direkt über eine Kraftstoffleitung 110 verbunden ist.
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Gemäß der Erfindung ist in wenigstens eine der Vorschalteinheiten 10c, 10d, 10e, 10f, 10g (hier in drei der Vorschalteinheiten 10d) eine mit einer Kraftstoffquelle (wie einem nichtgezeigten Kraftstofftank) verbindbare Kraftstoffpumpe 50 (siehe 2) zum Bereitstellen eines vorbestimmten Kraftstoffdrucks integriert.
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Analog zu 4 ist der Kraftstoffspeicher 20 jeder der in 5 gezeigten Vorschalteinheiten 10c, 10d, 10e, 10f, 10g jeweils so eingerichtet, dass er eine druckstabile Versorgung der jeweils zugehörigen Kraftstoffeinspritzeinrichtung 120 mit von der bzw. den Kraftstoffpumpe(en) 50 gefördertem Kraftstoff gewährleistet. Die jeweiligen Kraftstoffspeicher 20 der in 5 gezeigten Vorschalteinheiten 10c, 10d, 10e, 10f, 10g (oder wenn gewünscht zusätzlich oder alternativ der in den 1–3 gezeigten Vorschalteinheiten 10, 10a, 10b) sind über ihre seitlichen Leitungsanschlüsse 23, 24 (siehe 1–3) und über eine Mehrzahl von Kraftstoffleitungen 100 direkt miteinander verbunden.
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Bevorzugt ist der Verbrennungsmotor 1a als schweröltauglicher Dieselmotor ausgebildet, insbesondere als Großdieselmotor für z. B. maritime Anwendungen und/oder Kraftwerksanwendungen. Außerdem ist bevorzugt jede Kraftstoffpumpe 50 als Hochdruckpumpe ausgebildet, und sind alle Kraftstoffleitungen 100, 110 bevorzugt für Hochdruck ausgelegt und z. B. als Druckrohre ausgebildet.
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Wie aus 5 ersichtlich, sind die die Verbindung zwischen Vorschalteinheiten 10c, 10d, 10e, 10f, 10g und Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 120 herstellenden Kraftstoffleitungen 110 alle zueinander identisch ausgebildet und sind die die Verbindung zwischen benachbarten Vorschalteinheiten 10c, 10d, 10e, 10f, 10g herstellenden Kraftstoffleitungen 100 ebenfalls adle zueinander identisch ausgebildet.
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Hinsichtlich der Funktion eines Druckbegrenzungsventils, eines Mengenbegrenzungsventils, eines Spülventils, eines Kraftstoffspeichers und einer Kraftstoffpumpe bzw. Hochdruckpumpe in dem Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem wird zusätzlich z. B. auf das Dokument
DE 101 57 135 B4 verwiesen, aus dem bei Bedarf weitere diesbezügliche Einzelheiten entnehmbar sind.
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Zusammenfassend kann gemäß der Erfindung in wenigstens eine der Vorschalteinheiten 10, 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g ein Mengenbegrenzungsventil 30 zur Begrenzung einer der zugehörigen Kraftstoffeinspritzeinrichtung pro Zeiteinheit zuführbaren Kraftstoffmenge integriert sein. Ferner kann in eine Vorschalteinheit 10d mit integrierter Kraftstoffpumpe 50 ein Mengenbegrenzungsventil 30 zur Begrenzung einer der zugehörigen Kraftstoffeinspritzeinrichtung 120 pro Zeiteinheit zuführbaren Kraftstoffmenge integriert sein. Außerdem kann in wenigstens eine der Vorschalteinheiten 10b, 10c ein Druckbegrenzungsventil 60 zur Begrenzung des Kraftstoffdrucks integriert sein. Desweiteren kann in wenigstens eine der Vorschalteinheiten 10b ein Mengenbegrenzungsventil 30 zur Begrenzung einer der zugehörigen Kraftstoffeinspritzeinrichtung 120 pro Zeiteinheit zuführbaren Kraftstoffmenge und ein Druckbegrenzungsventil 60 zur Begrenzung des Kraftstoffdrucks integriert sein.
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Wie aus den 4 und 5 entnehmbar, können zumindest einige der Verbrennungszylinder zueinander in Reihe angeordnet sein, wobei in die Vorschalteinheit 10f eines ein Ende der Reihe von Verbrennungszylindern bildenden Verbrennungszylinders ein Spülventil 70 integriert sein kann. Darüber hinaus kann in die Vorschalteinheit 10f mit integriertem Spülventil 70 außerdem ein Druckbegrenzungsventil 60 zur Begrenzung des Kraftstoffdrucks integriert sein.
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Weiterhin kann in wenigstens eine der Vorschalteinheiten 10g wenigstens eine Druckmessstelle 80 zum Anschluss wenigstens eines Kraftstoffdrucksensors zum Messen des Kraftstoffdrucks in dem Kraftstoffspeicher 20 der betreffenden Vorschalteinheit 10g integriert sein.
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Abschließend ist zu bemerken, sich die Vorschalteinheiten bzw. Funktionseinheiten in beliebiger bzw. jeweils gewünschter oder erforderlicher Reihenfolge platzieren lassen, womit das Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem für jede Zylinderanzahl optimal entsprechend konstruktiver, technischer und hydraulischer Anforderungen zusammengestellt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbrennungsmotor
- 1a
- Verbrennungsmotor
- 10
- Vorschalteinheit
- 10a–10g
- Vorschalteinheit
- 20
- Kraftstoffspeicher
- 21
- Speicherraum
- 21a
- Teilraum
- 23
- Leitungsanschluss
- 24
- Leitungsanschluss
- 25
- Leitungsanschluss
- 30
- Mengenbegrenzungsventil
- 40
- Deckel
- 40b
- Deckel
- 41b
- Anschluss
- 50
- Kraftstoffpumpe
- 60
- Druckbegrenzungsventil
- 70
- Spülventil
- 80
- Druckmessstelle
- 100
- Kraftstoffleitung
- 110
- Kraftstoffleitung
- 120
- Kraftstoffeinspritzeinrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10157135 B4 [0004, 0066]
- EP 0959245 B1 [0004]
