DE69823928T2

DE69823928T2 - Brennstoffeinspritzvorrichtung für dieselmotoren

Info

Publication number: DE69823928T2
Application number: DE69823928T
Authority: DE
Inventors: Kazuki Kawasaki-ku FUNAKURA; Shinichi Kawasaki-ku NAKANISHI
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1997-01-16
Filing date: 1998-01-16
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2018-01-17
Also published as: EP0892170A1; JPH10196482A; DE69823928D1; EP0892170B1; EP0892170A4; US6314946B1; WO1998031932A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Treibstoffeinspritzsystem für Dieselmotoren einer Anordnung mit einer gemeinsamen Leitung oder Common Rail für das Aufspeichern von unter Druck von einer Treibstoffzuführpumpe zugeführtem Treibstoff, welcher dann in Verbrennungskammern der Zylinder eingespritzt wird.
Stand der Technik
Bei dem Dieselmotor ist als ein Treibstoffeinspritzsystem ein Common Rail System eingeführt, welches einen integralen Aufbau einer Einspritzpumpe und einer Düse hat und eine Treibstoffeinspritzdüse (oder Einheitseinspritzer) verwendet, die für jeden Zylinder auf einem Zylinderkopf so angebracht ist, daß ein Treibstoff mit relativ hohem Druck in einer Common Rail aufgespeichert wird, die als Druckkammer wirkt, und von einem druckverstärkenden Kolben, der eine Treibstoffeinspritzpumpe bildet, gefördert und von der Treibstoffeinspritzdüse eingespritzt wird.
Bei diesem Common Rain System gemäß Darstellung in 3 wird der Treibstoff von einer Treibstoffzuführpumpe 3 zu einem Treibstofftank 11 auf eine Druckhöhe gefördert, die von einem von einer Steuereinrichtung 13 gesteuerten Drucksteuerventil 10' gesteuert wird, und wird in einer als Druckspeicher wirkenden Common Rail 4 gespeichert. Der Treibstoff in dieser Common Rail 4 wird durch Treibstoffrohre 5 und Solenoidventile 14 von Treibstoffeinspritzdüsen 6 in Verbrennungskammern 15 eingespritzt. Die Mengen und zeitliche Verteilung der Treibstoffeinspritzungen werden durch Ein-/Ausschalten der Solenoidventile 14 durch die Steuereinrichtung 13 eingestellt, welche von einer Vielzahl von Sensoren 12 Signale empfängt.
In diesem Fall müssen alle Treibstoffrohre 5 für das Verbinden der Abgangsöffnungen 7 der Common Rail 4 und Treibstoffeinspritzdüsen 6 gleiche Längen haben, um die Verbreitung in dem Druckansprechverhalten unter den Treibstoffeinspritzdüsen 6 zu verhindern, d. h. zu verhindern, daß die zeitlichen Einstellungen der Treibstoffeinspritzung außer Betrieb geraten oder gestört werden.
Bei dem Treibstoffeinspritzsystem des Common Rail Systems nach dem Stand der Technik sind jedoch die Treibstoffzuführpumpe und die Common Rail 4 nicht mit irgendeiner Überlappung angeordnet, sondern eben auf der oberen Fläche des Zylinderkörpers 2, wie man aus den Draufsichten eines Motors 1 gemäß Darstellung in den 4 und 5 sieht.
Da die Treibstoffrohre 5, welche die Common Rail 4 und die Treibstoffeinspritzdüsen 6 verbinden, so angeordnet werden müssen, daß sie die Treibstoffzuführpumpe 3 umgehen, haben sie große und unterschiedliche Längen.
Um den Treibstoff mit einem konstanten Druck zu den Treibstoffeinspritzdüsen 6 zuzuführen, muß auf der anderen Seite jedes Treibstoffrohr 5 verlängert werden, um die größte Länge zu haben und die Druckverluste und das Druckansprechverhalten gleichmäßig zu machen. Diese Notwendigkeit verlängert die Treibstoffrohre 5 als Ganzes und kompliziert Montage- und Reparaturarbeiten. Da die Gesamtlängen der Treibstoffrohre 5 von der Common Rail 4, die als Druckquelle zu den Treibstoffeinspritzdüsen 6 wirkt, vergrößert sind, ergibt sich ferner ein Problem dadurch, daß das Ansprechverhalten auf den Einspritzdruck entsprechend herabgesetzt wird.
Diese Treibstoffrohre 5 müssen aus ausreichend dicken und festen Metallrohren hergestellt werden, damit sie hohem Druck und Vibrationen widerstehen, so daß sie auf dem vibrierenden Motor 1 angeordnet werden, um den Treibstoff mit dem hohen Druck zuzuführen. Wenn die Treibstoffrohre 5 aus diesem Grund verlängert werden, ergibt sich ein Problem dahingehend, daß die Treibstoffrohre 5 eine nicht vernachlässigbare Zunahme ihres Gesamtgewichts schaffen.
Aus diesen Gründen müssen die Treibstoffrohre 5 zwischen der Common Rail 4 und den Treibstoffeinspritzdüsen 6, die verwendet werden sollen, für eine Verringerung des Gewichtes des Motors so kurz wie möglich sein.
Bei dem Montageverfahren der Common Rail und der Treibstoffzuführpumpe 3 sind ferner individuell Träger für die Montage der Treibstoffzuführpumpe 3 auf einem Zylinderkörper 2 und die Träger für die Montage der Common Rainl 4 auf dem Zylinderkörper 2 erforderlich. Hierdurch erhöht sich auch das Problem, daß das Motorgewicht vergrößert wird.
Das Dokument JP08135462A beschreibt ein Treibstoffeinspritzsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie dem einleitenden Teil dieser Beschreibung. Bei einer Ausführungsform ist der Druckspeicher über der Hochdrucktreibstoffpumpe angeordnet. Sowohl der Druckspeicher als auch die Treibstoffpumpe sind in einem offenen Raum in den V-Reihen angeordnet, um einen möglichst kompakten Aufbau zu realisieren. Während die Zuführrohre zu den Einspritzeinrichtungen der linken und rechten Reihen relativ kurz gemacht werden können, hat dieses herkömmliche System den Nachteil, daß weil die Pumpe unter dem Druckspeicher im Sinne einer Common Rail angeordnet ist, die Wartung der Pumpe schwer auszuführen ist und nicht bequem erfolgen kann. Im Vergleich mit der Common Rail ist es erforderlich, daß die Zuführpumpe weit häufiger gewartet werden muß. Die Pumpe ist jedoch unter der Common Rail angeordnet, so daß die Demontage der Pumpe für die Wartung erforderlich ist, um auch die Common Rail abzubauen, und um die Common Rail zu de montieren, ist es erforderlich, alle mit den Einspritzeinrichtungen verbundene Rohre zu demontieren. Deshalb ist die Betriebsleistung für die Wartung äußerst gering.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Treibstoffeinspritzsystem für Dieselmotoren gemäß dem einleitenden Teil dieser Beschreibung vorzusehen, um zu einem Dieselmotor zu führen, der in der Lage ist, einen kleinen Raum, eine reduzierte Teileanzahl, ein leichtes Gewicht und exzellente Reparaturmöglichkeit zu haben durch Anordnen einer solchen Common Rail in einer praktischen Weise, wobei das System in die Lage versetzt wird, die Treibstoffrohre als Ganzes kurz zu gestalten.
Beschreibung der Erfindung
Zur Lösung der Aufgabe und Beseitigung der oben erwähnten Probleme wird gemäß dieser Erfindung ein Treibstoffeinspritzsystem für Dieselmotoren für eine Anordnung vorgesehen, die eine Common Rail für das Aufspeichern von Treibstoff aufweist, der unter Druck von einer Treibstoffzuführpumpe zugeführt wird, wobei der Treibstoff dann in Brennkammern der Zylinder eingespritzt wird, mit den kennzeichnenden Merkmalen, daß die Common Rail auf einem Zylinderkörper montiert ist, die Treibstoffzuführpumpe auf der Common Rail angebracht ist und die Treibstoffzuführpumpe über der Common Rail liegt.
Gemäß der Erfindung ist die Common Rail an einer Bodenposition der V-Reihen angeordnet, und die Pumpe ist auf der Common Rail angebracht, die Pumpe ist nämlich aufwärts von der Common Rail so angeordnet, daß die Wartung der Pumpe leichter durchgeführt werden kann und bequemer erfolgen kann. Für die Demontage der Pumpe für eine Wartung braucht man keine Demontage zuerst der Common Rail mit den mit den Einspritzeinrichtungen verbundenen Rohren. Deshalb kann die Wartung merklich erleichtert werden.
Gemäß der Erfindung ist es auch in vorteilhafter Weise möglich, die Common Rail als Träger für die Montage der Pumpe auf dieser zu benutzen. Dementsprechend ist es möglich, die Anzahl der Maschinenteile zu verringern, und deshalb kann der Gesamtaufbau ferner kompakter werden.
Weiterhin ist die Common Rail in der Mitte in der längsrichtung des Motors angeordnet. Dann kann der längste Abstand zwischen den einzelnen Abgangsöffnungen der Common Rail und den an den Verbrennungskammern der einzelnen Zylinder angeordneten Treibstoffeinspritzdüsen verringert werden, um die Treibstoffrohre entsprechend jenem längsten Abstand zu verkürzen.
Wenn dieser Dieselmotor ein V-Motor ist, können ferner die Rohre symmetrisch nicht nur in der Längsrichtung, sondern auch in der Querrichtung so gemacht werden, daß die symmetrischen Treibstoffrohre vergrößert werden können, um die Teileanzahl zu reduzieren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt schematische Konstruktionsdarstellungen eines Common Rail Systems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, und die Darstellung (a) ist eine Draufsicht, während die Darstellung (b) eine Vorderansicht ist.
2 ist eine erläuternde Darstellung, welche den Zusammenbau einer Common Rail und einer Treibstoffzuführpumpe bei der Ausführungsform der Erfindung zeigt.
3 ist eine Konstruktion unter schematischer Darstellung des Common Rail Systems.
4 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels eines bekannten Common Rail Systems.
5 ist eine schematische Darstellung eines anderen bekannten Beispiels des Common Rail Systems.
Die beste Betriebsart zur Ausführung der Erfindung
Gemäß Darstellung in den 1 und 2 ist ein Treibstoffeinspritzsystem für einen erfindungsgemäßen Dieselmotor in Mehrschichtaufbau angeordnet, wobei eine Common Rail 4 auf einen Zylinderkörper 2 durch Montagebolzen 8a montiert ist und eine Treibstoffzuführpumpe 3 für das Pumpen eines Treibstoffes zu dem Motor auf der Common Rail 4 durch Montagebolzen 8b montiert ist. Weiterhin wird der von der Treibstoffpumpe 3 zu pumpende Treibstoff zu einzelnen Treibstoffeinspritzdüsen 6 geführt, nachdem er von der Common Rail 4 aufgespeichert war, so daß er in Verbrennungskammern 15 in den oberen Abschnitten der einzelnen Zylinder eingespritzt wird.
Als Folge braucht kein Träger für die Montage der Common Rail 4 auf dem Zylinderkörper 2 verwendet zu werden, sondern die Common Rail 4 ist direkt auf dem Zylinderkörper 2 angebracht. Weiterhin ist die Treibstoffzuführpumpe 3 so auf der Common Rail 4 befestigt, daß diese Common Rail 4 selbst als Träger für die Montage der Treibstoffzuführpumpe 3 wirkt.
Auf der anderen Seite kann die Common Rail 4 notwendigenfalls mit einem Drucksteuerbegrenzer, einem Temperatursensor und einem Drucksensor, wenngleich diese nicht gezeigt sind, ausgestattet sein.
Um die Komplexität zu vermeiden, sind in 2 nur zwei Abgangsöffnungen 7 gezeigt, die von der Common Rail 4 zu den Treibstoffeinspritzdüsen 6 führen, und es sind die Rohre zwischen der Treibstoffzuführpumpe 3 und der Common Rail 4 weggelassen. Es ist jedoch natürlich, die Abführöffnungen 7 in einer Anzahl entsprechend der Zylinderanzahl vorzusehen und die Rohre zwischen der Treibstoffzuführpumpe 3 und der Common Rail 4 vorzusehen: Obwohl schematisch dargestellt, ist andererseits die Treibstoffzuführpumpe 3 mit einem Kupplungsmechanismus ausgestattet, der an dem Längsendteil derselben angeordnet ist, d. h. auf dieser Seite der 2, um von der Kurbelwel le eine Antriebskraft aufzunehmen. Weiterhin ist die Common Rail 4 in einer Position angeordnet, um den längsten Abstand der Rohre zwischen den Abführöffnungen 7 und den Treibstoffeinspritzdüsen 6 zu reduzieren, die in den Verbrennungskammern in den oberen Abschnitten der Zylinder 9 montiert sind. Speziell ist die Common Rail 4 im Mittelabschnitt in der Längsrichtung des Motors 1 angeordnet.
Wenn der Dieselmotor oder der Gegenstand der Erfindung beispielsweise ein V-Motor ist, wie in den 1 und 2 gezeigt ist, ist die Common Rail 4 im Mittelabschnitt der Längsrichtung des Motors 1 und im Mittelabschnitt der V-Reihe angeordnet, d. h. im Mittelabschnitt der Breitenrichtung des Zylinderblockes. Bei diesem Aufbau sind die Treibstoffrohre 5 nicht nur in Längsrichtung symmetrisch gemacht, sondern auch in Breitenrichtung, so daß die Anzahl der Treibstoffrohre, die man gewöhnlich benutzen muß, erhöht werden kann, um die Anzahl der Teile des Motors 1 drastisch zu reduzieren.
Gemäß der in so weit beschriebenen Konstruktion ist die Common Rail 4 direkt auf dem Zylinderkörper 2 montiert, und die Treibstoffzuführpumpe 3 ist auf der Common Rail 4 dadurch montiert, daß die Common Rail 4 selbst als Träger der Treibstoffzuführpumpe 3 verwendet wird. Infolgedessen ist es möglich, die Träger sowohl für die Common Rail 4 als auch für die Treibstoffzuführpumpe 3 wegzulassen.
Im Ergebnis ist es möglich, die Arbeiten für die Montage der Common Rail 4 und der Treibstoffzuführpumpe 3 auf dem Zylinderkörper 2 und die Reparatur zu vereinfachen, wodurch der Zusammenbau und die Reparatur eines Motors 1 verbessert werden. Weil kein Träger oder keine Stütze erforderlich ist, wie oben beschrieben, ist es möglich, den Motor 1 leicht zu gestalten und die Teileanzahl zu reduzieren.
Durch Anordnen der Common Rail 4 in der Mitte in der Längsrichtung des Motors 1 kann weiterhin der längste Abstand der Treibstoffeinspritzdüsen 6 zwischen den einzelnen Abgangsöffnungen 7 der Common Rail 4 und der Treibstoffeinspritzdüsen 6 an den Verbrennungskammern in den oberen Abschnitten der einzelnen Zylinder 9 verkürzt werden, um die gesamte Länge der Treibstoffrohre 5, die entsprechend dem längsten Abstand angeordnet sind, weit kürzer zu machen als jene des bekannten Motors. Infolgedessen ist es möglich, das Ansprechverhalten der Treibstoffeinspritzdüsen zu verbessern und das Gesamtgewicht der Treibstoffrohre 5 zu verringern.
Weil die Treibstoffrohre, die in den symmetrischen Positionen über dem Zylinderkörper 2 angeordnet werden sollen, gemeinsam verwendet werden können, ist es weiterhin möglich, die Teileanzahl des Motors 1 zu verringern.
Da der Abstand zwischen einer Kurbelwelle 10 und der Treibstoffzuführpumpe 3 von dem Übersetzungsverhältnis, wie durch die Drehzahl des Motors 1 und die Drehzahl der Treibstoffzuführpumpe 3 bestimmt ist, und die Größen der Zahnräder auf der anderen Seite abhängt, beläßt der Aufbau einen Raum zwischen der Treibstoffzuführpumpe 3 und dem Zylinderkörper 2. Erfindungsgemäß kann die Common Rail 4 in diesem Raum so angeordnet werden, daß der Raum wirksam genutzt werden kann. Dieser Aufbau bietet einen hervorragenden Effekt insbesondere in dem Fall, bei welchem der in Rede stehende Dieselmotor ein V-Motor ist, kann aber auch bei einem Reihenmotor sein ähnlich wirksam.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Gemäß der vorstehend beschriebenen Erfindung ist ein Aufbau vorgesehen, bei welchem die Common Rail direkt auf dem Zylinderkörper und die Treibstoffzuführpumpe auf der Common Rail montiert ist, indem man die Common Rail selbst als den Träger für die Treibstoffzuführpumpe verwendet. Infolgedessen können die Treibstoffrohre, welche die Common Rail und die Treibstoffeinspritzdüsen verbinden, frei angeordnet werden, ohne von der Treibstoffzuführpumpe verbaut zu sein, und das längste Treibstoffrohr kann verkürzt werden, um das Anspruchverhalten der Treibstoffeinspritzung zu verbessern.
Da die Träger oder Stützen weder für die Common Rail noch für die Treibstoffzuführpumpe erforderlich sind, ist es andererseits möglich, die Montage- und Reparaturleistung zu verbessern und die Teilezahl sowie das Motorgewicht zu reduzieren.
Da die Common Rail in der Mitte in der Längsrichtung des Motors angeordnet ist, kann andererseits die ganze Länge der Treibstoffrohre verkürzt werden, um das Ansprechverhalten der Treibstoffeinspritzdüsen zu verbessern. Zusätzlich kann das Gesamtgewicht der Treibstoffrohre verringert werden, um das Motorgewicht zu reduzieren.
Da die Treibstoffrohre in der symmetrischen Position gemeinsam verwendet werden können, ist es weiterhin möglich, die Teileanzahl des Motors zu reduzieren.

Claims

Anordnung für Dieselmotoren, die ein Kraftstoffeinspritzsystem und einen Zylinderkörper (2) aufweist, wobei das Kraftstoffeinspritzsystem eine Kraftstoffzuführungspumpe (3) und eine gemeinsame Leitung bzw. Common Rail (4) aufweist für das Sammeln des unter Druck durch die Treibstoffzuführungspumpe (3) zugeführten Treibstoffs, wobei der Treibstoff dann in die Verbrennungskammern (15) der Zylinder (9) injiziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Common Rail (4) auf dem Zylinderkörper (2) montiert ist, die Kraftstoffzuführungspumpe (3) auf der Common Rail (4) montiert ist und die Treibstoffzuführungspumpe (3) auf der Common Rail (4) aufliegt.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Common Rail (4) im Zentrum in der Längsrichtung des Motors (1) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dieselmotor (1) ein V-Motor ist.