WO1999020892A1 - Kraftstoffeinspritzanlage für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Kraftstoffeinspritzanlage für eine brennkraftmaschine Download PDF

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WO1999020892A1
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fuel injection
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Manfred Ruoff
Horst Harndorf
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/40—Fuel-injection apparatus with fuel accumulators, e.g. a fuel injector having an integrated fuel accumulator

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection system for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • Such fuel injection systems are known for example from DE 43 37 048 C2.
  • a two-component nozzle is provided, which is used for the stratified injection of fuel and an additional fluid, for example diesel fuel and water, in order to reduce the pollutant emissions of the internal combustion engine and, if appropriate, to increase the efficiency.
  • an additional fluid for example diesel fuel and water
  • common rail technology is also implemented in the known injection system, in which all the injection nozzles that operate the internal combustion engine are supplied with fuel under high pressure from a common rail pressure accumulator.
  • a disadvantage of the known fuel injection system is that a complex and relatively expensive 3/2-way valve and a further 3/2-way valve are required for each individual injector for metering the additional liquid.
  • the fuel supply from the common rail pressure accumulator to the injection nozzle is interrupted with the first 3/2 way valve and at the same time a pressure chamber surrounding the injection nozzle, in which fuel under high pressure is stored, by a corresponding position of the first 3 / 2-way valve drained towards the fuel low pressure side. Due to the pressure drop in the pressure Additional fluid is conveyed into the pressure chamber via a corresponding line, which displaces the corresponding fuel volume.
  • the first 3/2-way valve is then brought back into a position which establishes a connection between the common rail pressure accumulator and the pressure chamber in the injection valve.
  • the additional 3/2-way solenoid valve is provided for the precise metering of the quantity of fuel to be injected, which is to follow the upstream additional liquid in the injection burst caused by the next valve opening, which optionally selects the rear of the nozzle needle, which is held in the closed position by a spring either connects to the common rail pressure accumulator or to the low-pressure fuel side, thereby controlling the stroke of the valve needle, the opening and closing of the valve, and thus the desired injection quantity.
  • the known fuel injection system requires the two precisely working and thus complex 3/2 control solenoid valves for each individual injector in order to be able to precisely dose both the desired amount of fuel and the amount of additional fluid required.
  • the fuel injection system according to the invention has the characterizing features of patent claim 1 in order to simplify its construction and therefore to make it more economical to manufacture.
  • the two complex and expensive 3/2 solenoid control valves can be replaced by simpler and cheaper 2/2 directional control valves, which at the same time opens up the possibility of metering quantities for the Transfer additional liquid to a single, precisely working metering valve that can operate a whole group of injectors.
  • the second 2/2-way valve only determines the opening and closing time for the additional liquid pre-storage, the quantity metering for the fuel quantity to be injected is controlled by a corresponding timing of the first 2/2-way valve in the injection line between the common rail pressure accumulator and the pressure chamber.
  • the nozzle needle has a small piston at the blunt end of its injector plunger in radial extension, which projects into a space acted upon by high pressure from the common rail pressure accumulator, which space is in turn pressure-tightly sealed against the space surrounding the nozzle needle.
  • a separating piston adapter is used to convey the additional liquid, which is fed on the one hand by a filling pump with additional liquid from a corresponding storage container and on the other hand is metered in quantity by the operating liquid of a feed pump which is driven by the camshaft of the internal combustion engine is driven and, at a certain crankshaft angle, the supply of the operating fluid, usually diesel fuel, but possibly also another fluid with favorable lubricating properties, is effected.
  • the operating fluid usually diesel fuel, but possibly also another fluid with favorable lubricating properties
  • the feed pump is designed as a preferably electrically and / or hydraulically controlled variable displacement pump, very particularly preferably as an adjustable ball-rotor pump.
  • a ball-rotor pump is known per se from DE 43 12 498 AI. However, the known ball-rotor pump is not adjustable and is therefore not suitable for the above application.
  • the ball-rotor variable displacement pump according to the invention has an annular space in an inner pump housing receiving the rotor-ball, which is divided into a pressure space and a suction space by meridional sealing studs and with a delivery bore or with a suction bore in the interior Pump housing is connected.
  • an additional control slot is required in the hydraulic actuation mimic of the ball-rotor variable displacement pump in the above-described application of the invention, which is realized with technically simple means by corresponding grooves in the rotor-ball can interact with the intake chamber.
  • Fig. 1 is a schematic circuit of a first embodiment of the fuel injection system according to the invention with two 2/2-way valves for quantity control of the delivery or injection of fuel and additional fluid through a two-component nozzle shown schematically in longitudinal section, wherein the additional liquid line to the two-component nozzle is fed by a separating piston system with a constant pressure valve arrangement ;
  • 2 shows a further, particularly preferred exemplary embodiment in which the M pump which feeds the separating piston of the separating piston adapter with operating fluid is replaced by a simpler low-pressure feed pump;
  • FIG. 3a shows a vertical section through an adjustable ball-rotor pump which can be used as a feed pump in the arrangement according to FIG. 2;
  • FIG. 3b shows a partially sectioned top view of the ball-rotor pump according to FIG. 3a;
  • Fig. 3c is a kinked sectional view of a portion of the ball-rotor pump along the lines A-B in Fig. 3a;
  • Fig. 4 is a schematic time or crankshaft angle curve of the volume displaced by the piston of the feed pump and the piston stroke (top) and the corresponding pre-storage of additional liquid (H 2 0) and the switching times of the 2/2 way valves MVl and MV2.
  • a high-pressure pump 1 supplies a common rail pressure accumulator 2 with fuel on a Pressure level of about 1800 bar.
  • a quantity-metering component must now be arranged, since the previously conventional injection pump due to the combination of common-rail pressure accumulator 2 and the simpler high-pressure pump 1 has been replaced and the rail pressure is constantly present at a certain level.
  • this task is performed by a first 2/2-way valve MV1.
  • This should be designed as a fast solenoid valve with good reproducibility and a more or less smooth transition between the two extreme positions, since a time-definable injection quantity curve may be required.
  • the exact amount is metered via the known (measured or controlled) pressure drop between the commom-rail pressure accumulator 2 and the combustion chamber of the internal combustion engine to be supplied by the two-substance nozzle 3 through an exact time window, the size of which depends on other influencing factors, via an electrical control which is not shown in the drawing.
  • a small piston 3.3 is additionally provided on the blunt axial end of the nozzle needle (injector plunger) 3.1 facing away from the nozzle needle tip, which protrudes with its end facing away from the nozzle needle 3.1 into a space 3.6 which communicates directly with the common via a line 4 -Rail pressure accumulator 2 is connected and the high pressure prevailing there is applied.
  • a path for the fuel to be displaced by the additional liquid must be released from the two-substance nozzle 3.
  • This is done by suitably wiring a second 2/2 way valve MV2, the input of which is connected to the injection line 6 via a supply line 7 and the output of which is connected to the low-pressure fuel side via a discharge line 8.
  • the first 2/2 way valve MVl is fired and the second 2/2 way valve is switched to passage.
  • fuel under high pressure escapes from the pressure chamber 3.5 via the injection line 6, the feed line 7, the discharge line 8 and a check valve 9 to the low-pressure fuel side, as a rule the fuel tank.
  • M-pump 13 conveys an operating fluid at a pre-pressure level of approximately 2.5 bar into a separating piston adapter 10 with a separating piston 11 and a constant pressure valve 12.
  • the separating piston adapter 10 separates the operating liquid (usually diesel fuel) of the M pump 13 from the additional liquid to be introduced (usually water).
  • the water side of a barrel cylinder in the separating piston 11 is fed by a filling pump 14 via a check valve 16 with additional fluid at low pressure (p ⁇ 2 bar).
  • the M pump 13 delivers a desired amount of operating fluid to the separating piston 11 at a pressure higher than that with which the check valve 3.4 of the two-component nozzle 3 is set.
  • the amount of additional liquid which corresponds to the amount of operating liquid of the M pump 13 on the other side of the separating piston 11, is passed on to the additional liquid line 15 via the constant pressure valve 12.
  • the constant pressure valve 12 serves for pressure relief or for the correct supply pressure of the additional liquid line 15 between the separating piston adapter 11 and the two-substance nozzle 3.
  • the second 2/2-way valve MV2 can be a relatively simple and less expensive valve than the first 2/2-way valve MVl, since the exactness of the latter is not absolutely essential for the function of the fuel displacement from the pressure chamber 3.5 for the purpose of pre-storing additional liquid is required and otherwise only a clear yes / no behavior of the valve MV2 is required.
  • the second exemplary embodiment of the fuel injection system according to the invention shown in FIG. 2 differs from that shown in FIG. 1 in that the expensive M pump is replaced by a considerably less expensive and simpler variable displacement pump 23. Similar to the M-pump 13, this should deliver quantity-dosed operating fluid to the separating piston 11 of the separating piston adapter 10, but with the restriction that the addition of additional liquid should only be used at a certain operating point of the internal combustion engine to be operated. This operating point should lie in the full load range of the engine, so that an injection of additional liquid is only necessary during a certain crankshaft angle. If the fixed crankshaft angle should also fit for a partial area, the addition of additional liquid can also be carried out here if necessary.
  • the amount of operating fluid can be determined by the adjustability of the feed pump 23.
  • the variable displacement pump 23 is set to "zero delivery", which is preferably done electrically or electro-hydraulically.
  • this adjustment should be able to proceed quickly enough to meet the driver's wishes and the required driving dynamics when the internal combustion engine is used in a vehicle.
  • This adjustment mechanism should therefore also be able to execute an adjustment request during the metering phase of additional liquid, that is to say while the feed pump 23 is working.
  • the adjustment mechanism should therefore be strong enough.
  • variable displacement pump 23 by means of inlet and outlet slots positioned precisely in the correct angular position at the suitable crankshaft angle, for example in the region of the highest pump piston speed, the amount of operating liquid corresponding to the desired pump adjustment on the separating piston 11 to deliver the separating piston adapter 10.
  • the outlet slots of the variable displacement pump 23 can, however, also be replaced by check valves, so that no elaborate slot control is required and nonetheless a backflow of operating fluid during the suction phase of the separating piston 11 is avoided.
  • a safety valve 21 is arranged in a line that branches off from the connection between the feed pump 23 and the separating piston adapter 10 and leads into a container 24 with operating fluid.
  • the adjustable ball-rotor pump 30 shown in FIGS. 3a to 3c in different sectional views is particularly well suited for use as a variable-displacement pump 23 in the fuel injection system according to FIG. 2.
  • an inner pump housing 31 which is longitudinally movable in a guide 32 is housed and can strike against an outer housing 33, a rotor ball 36 in a recess rotatably added.
  • the eccentric dimension "e" shown in the drawing should be approximately zero.
  • the adjustability of the ball-rotor pump 30 is provided by an electric motor 34.1, which moves the latter back and forth relative to the outer housing 33 via a threaded spindle 34.2, which is mounted in the inner pump housing 31, and thereby changes the eccentric dimension "e", which results in different pump delivery rates.
  • the ball-rotor pump 30 is driven by a drive shaft 35.2 rigidly coupled to the camshaft of the internal combustion engine, at the end of which inside the outer housing 33, in which the drive shaft 35.2 is rotatably mounted, a driving flange 35.1 is also fixed at an angle.
  • this driving flange 35.1 in the example shown three), lifting pistons 31.1, 31.2, 31.3 are supported, which are accommodated in the rotor ball 36 so as to be longitudinally movable.
  • the pistons 36.1 to 36.3 not only take the rotor ball 36 with them in a rotational movement when the driving flange 35.1 rotates, but also guide them longitudinally each have an individual stroke movement precisely defined by the eccentric dimension "e”, so that corresponding pressure surges in the operating fluid are brought about within a pressure chamber 31.1 in the inner pump housing 31. If, as suggested above, the eccentric dimension "e” is just zero when the longitudinally movable inner pump housing 31 abuts against the outer housing 33, there are no lifting movements of the lifting pistons 36.1 to 36.3 when the driving flange 35.1 rotates. In this position, the electrical control of the electric motor 34.1 can be set to zero.
  • the number of reciprocating pistons 36.1 to 36.3 determines the number of the group of injectors which, according to the invention, can each be supplied with additional fluid by the adjustable ball-rotor pump 30 via an individual separating piston adapter 11.
  • the hydraulic slot control of the ball-rotor variable displacement pump 30 is divided into a pressure chamber 37.1 in the region of the highest reciprocating piston speed and in by dividing an annular space 37, which is formed by an annular groove in the recess of the inner pump housing 31 receiving the rotor ball 36 designed a suction space 37.2.
  • the pressure space 37.1 is separated from the suction space 37.2 by meridional sealing studs 38.
  • the studs 38 In their line of contact with the rotor ball 36, the studs 38 have fine volume relief grooves which run almost over the entire circumferential length of the studs 38 and which are not shown in the drawing for reasons of clarity.
  • the reciprocating pistons 36.1 to 36.3 can continuously convey as the rotor ball 36 rotates, without jerky movements occurring during pump operation.
  • the pistons 36.1 to 36.3 can still no longer draw in operating fluid, but can now reach the area of the Convey most of the studs 38 (seen in the direction of rotation of the rotor) into the suction chamber 37.2. As soon as the first gallery 38 is exceeded, the respective lifting piston can deliver a real delivery quantity and then continue to deliver it to the separating piston 11.
  • grooves 39 are let in at suitable points on the rotor ball 36, which, during the rotation of the rotor ball 36 at the right time and in the right time period, push back from the side of the separating piston 11 controlled by the variable displacement pump 30 for its suction stroke allow delivered driver volume into a suction hole S connected to the suction space 37.2.
  • the grooves 39 can be created, for example, by plunge grinding at the corresponding points on the rotor ball 36.
  • FIG. 4 illustrates as a function of time or the crankshaft angle in its upper half the volume of operating fluid displaced by the reciprocating pistons 36.1 to 36.3 and the corresponding piston stroke with different settings of the eccentric dimension "e” and the temporal in its lower part Sequence of the storage of operating fluid (H 2 0) as well as the corresponding switching activities of the 2/2-way valves Mvl and Mv2.

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Abstract

Eine Kraftstoffeinspritzanlage mit einem mit Kraftstoff unter Hochdruck gefüllten Common-Rail-Druckspeichers (2) und einer Zweistoffdüse (3) zur bifluiden Einspritzung von Kraftstoff und einer Zusatzflüssigkeit in eine Brennkraftmaschine umfaßt ein erstes 2/2-Wegeventil (MV1) in der Einspritzleitung (6) zwischen dem Common-Rail-Druckspeicher (2) und einem die Düsennadel (3.1) der Zweistoffdüse (3) umgebenden Druckraum (3.5) sowie ein zweites 2/2-Wegeventil (MV2), dessen Eingang über eine Zufuhrleitung (7) mit der Einspritzleitung (6) an einer Stelle zwischen dem ersten 2/2-Wegeventil (MV1) und dem Druckraum (3.5), und dessen Ausgang über eine Abfuhrleitung (8) mit der Kraftstoff-Niederdruckseite verbunden ist. Damit können die sonst üblichen, technisch wesentlich aufwendigeren 3/2-Wege-Magnetsteuerventile durch preisgünstigere 2/2-Wegeventile ersetzt werden. Gleichzeitig wird die Möglichkeit eröffnet, die Mengendosierung für Zusatzflüssigkeit auf ein einziges, eine ganze Gruppe von Injektoren bedienendes Dosierventil zu verlagern.

Description

Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine
Beschreibung
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraf maschine nach der Gattung des Patentanspruchs 1.
Derartige Kraftstoffeinspritzanlagen sind beispielsweise aus der DE 43 37 048 C2 bekannt. Dabei ist einerseits eine Zwei- εtoffdüse vorgesehen, die der geschichteten Einspritzung von Kraftstoff und einer Zusatzflussigkeit, beispielsweise Dieselkraf stoff und Wasser dient, um den Schadstoffausstoß der Brennkraftmaschine zu vermindern und gegebenenfalls den Wirkungsgrad zu erhöhen. Andererseits ist bei der bekannten Einspritzanlage auch die sogenannte Common-Rail-Technik verwirklicht, bei der sämtliche die Brennkraftmaschine bedienenden Einspritzdüsen mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff aus einem Common-Rail-Druckspeicher beschickt werden.
Nachteilig bei der bekannten Kraftstoffeinspritzanlage ist, daß für jeden einzelnen Injektor zur Mengendosierung der Zusatzflüssigkeit ein aufwendiges und relativ teures 3/2 -Wegeventil sowie für die Steuerung der Dieseleinspritzmenge ein weiteres 3/2 -Wegeventil benötigt wird. Zum Vorlagern der Zusatzflüssigkeit wird dabei mit dem ersten 3/2 -Wegeventil die Kraftstoffzufuhr vom Common-Rail-Druckspeicher zur Einspritzdüse unterbrochen und gleichzeitig ein die Einspritzdüse umgebender Druckraum, in dem unter Hochdruck stehender Kraftstoff gelagert ist, durch eine entsprechende Stellung des ersten 3/2-Wegeventils zur Kraftstoff-Niederdruckseite hin abgelassen. Durch den entstehenden Druckabfall im Druck- räum wird über eine entsprechende Leitung Zusatzflüssigkeit in den Druckraum gefördert, die das entsprechende Kraft- Stoffvolumen verdrängt. Anschließend wird das erste 3/2-We- geventil wieder in eine Stellung gebracht, die eine Verbindung zwischen dem Common-Rail-Druckspeicher und dem Druckraum im Einspritzventil herstellt. Zur mengengenauen Dosierung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge, die der vorgelagerten Zusatzflussigkeit bei dem durch die nächste Ventilöffnung hervorgerufenen Einspritzstoß folgen soll, ist das weitere 3/2-Wege-Magnetventil vorgesehen, welches die Rückseite der Düsennadel, die von einer Feder in Schließstellung gehalten wird, wahlweise entweder mit dem Common-Rail-Druckspeicher oder mit der Kraftstoff-Niederdruckseite verbindet und dadurch zeitlich den Hub der Ventilnadel, das Öffnen und Schließen des Ventils und damit die gewünschte Einspritzmen- ge steuert .
Prinzipiell benötigt die bekannte Kraftstoffeinspritzanlage für jeden einzelnen Injektor die beiden genau arbeitenden und damit aufwendigen 3/2 -Steuermagnetventile um sowohl die gewünschte Kraftstoffmenge als auch die erforderliche Menge an Zusatzflussigkeit exakt dosieren zu können.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzanlage weist zur baulichen Vereinfachung und damit zur preisgünstigeren Herstellbarkeit die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 auf . Dadurch können die beiden aufwendigen und teuren 3/2 -MagnetSteuerventile durch einfachere und preiswertere 2/2 -Wegeventile ersetzt werden, wobei gleichzeitig die Möglichkeit eröffnet wird, die Mengendosierung für die Zusatzflüssigkeit auf ein einziges, genau arbeitendes Dosierventil zu verlagern, das eine ganze Gruppe von Injektoren bedienen kann. Während das zweite 2/2-Wegeventil lediglich die Öffnungs- und Schließzeit für die Zusatzflüssig- keitsvorlagerung bestimmt, wird die Mengendosierung für die einzuspritzende Kraftstoffmenge durch eine entsprechende Zeitsteuerung des ersten 2/2-Wegeventils in der Einspritzleitung zwischen dem Common-Rail-Druckspeicher und dem Druckraum bewirkt .
Um gleichbleibende Druckverhältnisse im Leitungssystem zu gewährleisten und insbesondere auch bei hohen Temperaturen ein Ausgasen der Zusatzflüssigkeit, in der Regel Wasser, bei Überschreiten des Siedepunktes zu verhindern, empfiehlt sich der Einsatz eines Rückschlagventils zwischen dem zweiten 2/2-Wegeventil und der Kraftstoff-Niederdruckseite .
Vorteilhaft ist es auch, wenn die Düsennadel am stumpfen Ende ihres Injektorstößels in radialer Verlängerung einen kleinen Kolben trägt, der in einen mit Hochdruck vom Common- Rail-Druckspeicher beaufschlagten Raum ragt, welcher seinerseits druckdicht gegen den die Düsennadel umgebenden Raum abgedichtet ist . Durch die Beaufschlagung der gleichbleibenden Kolbenfläche mit dem Common-Rail-Druck werden die Steuerbewegungen der Düsennadel beim Einspritzvorgang unabhängig von den Absolutdruckverhältnissen im Common-Rail-Druckspeicher, weil zur Bewegung des Injektorstδßels stets der gleiche Widerstand, nämlich die Federkraft der Ventilfeder überwunden werden muß, so daß die Bewegungskräfte konstant bleiben. Dadurch ergeben sich regeltechnisch günstige konstante Schaltzeiten, die durch die jeweilige Bewegungszeit des Injektorstößels bestimmt werden. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Kraftstoffeinspritzanlage, bei der zur Förderung der Zusatzflüssigkeit ein Trennkolben-Adapter eingesetzt wird, der einerseits von einer Füllpumpe mit Zusatzflussigkeit aus einem entsprechenden Vorratsbehälter beschickt wird und andererseits mengendosierend von der Betriebsflüssigkeit einer Förderpumpe angetrieben wird, die mit der Nockenwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird und bei einem bestimmten Kurbelwellenwinkel die Förderung der Betriebsflüssigkeit, in der Regel Dieselkraftstoff, möglicherweise aber auch ein anderes Fluid mit günstigen Schmiereigenschaften, bewirkt.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführungsform ist die Förderpumpe als vorzugsweise elektrisch und/oder hydraulisch angesteuerte Verstellpumpe, ganz besonders bevorzugt als verstellbare Kugel-Rotor-Pumpe ausgeführt.
Eine Kugel-Rotor-Pumpe ist an sich bekannt aus der DE 43 12 498 AI. Die bekannte Kugel-Rotor-Pumpe ist jedoch nicht verstellbar und daher für den obigen Anwendungszweck nicht geeignet. In den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt daher auch eine Kugel-Rotor-Pumpe, die einen Verstellmechanismus zur Verstellung des Exzentermaßes "e" umfaßt.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße Kugel-Rotor-Verstellpumpe in einem die Rotor-Kugel aufnehmenden inneren Pumpengehäuse einen Ringraum aufweist, der durch meridional abdichtende Stollen in einen Druckraum und einen Ansaugraum aufgeteilt ist und mit einer Förderbohrung bzw. mit einer Saugbohrung im inneren Pumpengehäuse verbunden ist. Um dem Trennkolben des Trennkolbenadapters einen Saughub zu ermöglichen, ist ein zusätzlich angebrachter Steuerschlitz in der hydraulischen Ansteuermimik der Kugel-Rotor-Verstell- pumpe bei der oben ausgeführten Anwendung der Erfindung erforderlich, der mit technisch einfachen Mitteln durch entsprechende Nuten in der Rotor-Kugel realisiert werden kann, die mit dem Ansaugraum zusammenwirken können.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen zu entnehmen.
Zeichnung
Vier Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Beschaltung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzanlage mit zwei 2/2-Wegeventilen zur Mengensteuerung der Förderung bzw. Einspritzung von Kraftstoff und Zusatzflussigkeit durch eine schematisch im Längsschnitt dargestellte Zweistoffdüse, wobei die Zusatzflüssigkeitsleitung zur Zweistoffdüse von einem Trennkolbensystem mit Gleichdruckventilanordnung beschickt wird; Fig. 2 ein weiteres, besonders bevorzugtes Ausführungsbei- spiel, bei dem die den Trennkolben des Trennkolben- Adapters mit Betriebsflüssigkeit beschickende M-Pum- pe durch eine einfachere Niederdruck-Förderpumpe ersetzt ist;
Fig. 3a einen Vertikalschnitt durch eine verstellbare Kugel- Rotor-Pumpe, die als Förderpumpe in der Anordnung nach Fig. 2 eingesetzt werden kann;
Fig. 3b eine teilweise geschnittene Draufsicht auf die Kugel-Rotor-Pumpe nach Fig. 3a;
Fig. 3c eine geknickte Schnittansicht eines Teilbereichs der Kugel-Rotor-Pumpe längs der Linien A-B in Fig. 3a; und
Fig. 4 einen schematischen Zeit- bzw. Kurbelwellenwinkel- verlauf des vom Kolben der Förderpumpe verdrängten Volumens sowie des Kolbenhubs (oben) und der entsprechenden Vorlagerung von Zusatzflüssigkeit (H20) sowie der Schaltzeiten der 2/2 -Wegeventile MVl und MV2.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Bei dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine zur bifluiden Einspritzung von Kraftstoff (in der Regel Dieselkraftstoff) und einer Zusatzflüssigkeit (in der Regel Wasser) versorgt eine Hochdruckpumpe 1 einen Common-Rail-Druckspeicher 2 mit Kraftstoff auf einem Druckniveau von etwa 1800 bar. Zwischen dem Common-Rail-Druck- Speicher 2 und einem von diesem über eine Einspritzleitung 6 mit Kraftstoff zu versorgenden Druckraum 3.5, der die Düsennadel 3.1 einer Zweistoffdüse 3 umgibt, muß nun ein mengendosierendes Bauelement angeordnet werden, da ja die früher übliche klassische Einspritzpumpe durch die Kombination aus Common-Rail-Druckspeicher 2 und der einfacheren Hochdruckpumpe 1 ersetzt wurde und der Raildruck auf einem gewissen Niveau ständig vorhanden ist. Diese Aufgabe übernimmt bei der erfindungsgemäßen Anordnung ein erstes 2/2-Wegeventil MVl. Dieses sollte als schnelles Magnetventil mit guter Reproduzierbarkeit und mehr oder weniger fließendem Übergang zwischen den beiden Extremstellungen ausgelegt sein, da eventuell ein zeitlich gestaltbarer Einspritzmengenverlauf benötigt wird. Die genaue Mengendosierung wird über den bekannten (gemessenen oder gesteuerten) Druckabfall zwischen dem Commom-Rail-Druckspeicher 2 und dem von der Zweistoffdüse 3 zu versorgenden Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine durch ein genaues Zeitfenster, dessen Größe von anderen Einflußfaktoren abhängt, über eine elektrische Ansteuerung, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist, ermöglicht.
Der Aufbau und die Wirkungsweise der verwendeten Zweistoffdüse 3 ist abgesehen von kleineren Details aus dem Stand der Technik bekannt. Beim erfindungsgemäßen System ist jedoch zusätzlich an dem der Düsennadelspitze abgewandten stumpfen axialen Ende der Düsennadel (Injektorstößel) 3.1 ein kleiner Kolben 3.3 vorgesehen, der mit seinem der Düsennadel 3.1 abgewandten Ende- in einen Raum 3.6 ragt, welcher über eine Leitung 4 direkt mit dem Common-Rail-Druckspeicher 2 verbunden ist und mit dem dort herrschenden Hochdruck beaufschlagt wird. Dies hat zur Folge, daß zur Bewegung des Injektorstößels 3.1 stets die im wesentlichen gleiche Widerstandskraft überwunden werden muß, da nun bedingt durch die konstanten Kolbenflächenverhältnisse und das Ausschalten der Einflüsse des Absolutdrucks im Common-Rail-Druckspeicher 2 nur ein konstanter Federdruck von einem Druckimpulε aus dem (veränderlichen) Raildruck überwunden werden muß. Damit stellen sich regeltechnisch willkommenere, annähernd konstante Schaltzeiten (Bewegungszeit des Injektorstößels) ein. Zur Belüftung des Raumes 3.2, der das stumpfe axiale Ende der Düsennadel 3.1 aufnimmt, und der gegen den Raum 3.6 hochdruckmäßig abgedichtet ist, ist eine zur Kraftstoff-Niederdruckseite hin führende Belüftungsleitung 5 vorgesehen.
Für die Einbringung von Zusatzflussigkeit muß nun, wie im Prinzip aus dem Stand der Technik an sich bekannt, ein Weg für den durch die Zusatzflussigkeit zu verdrängenden Kraftstoff aus der Zweistoffdüse 3 freigegeben werden. Dies geschieht durch geeignetes Beschälten eines zweiten 2/2 -Wegeventils MV2, dessen Eingang über eine Zufuhrleitung 7 mit der Einspritzleitung 6 und dessen Ausgang über eine Abfuhrleitung 8 mit der Kraftstoff-Niederdruckseite verbunden ist. Wenn Zusatzflüssigkeit zudosiert werden soll, ist das erste 2/2 -Wegeventil MVl geschossen und das zweite 2/2 -Wegeventil wird auf Durchgang geschaltet . Dadurch entweicht unter Hochdruck stehender Kraftstoff aus dem Druckraum 3.5 über die Einspritzleitung 6, die Zufuhrleitung 7, die Abfuhrleitung 8 und ein Rückschlagventil 9 zur Kraftstoff-Niederdruckseite, in der Regel den Kraftstofftank. Dadurch kann Zusatzflüssigkeit von einer zur Zweistoffdüse 3 führenden Zusatzflüssig- keitsleitung 15 über ein Rückschlagventil 3.4 (mit p0 = 15 bar) in den Druckraum 3.5 nachstrδmen. Die fluidführenden Bohrungen der Zweistoffdüse 3 und die Leitungslängen müssen allerdings so dimensioniert werden und die Leitungen so angebracht sein, daß keine Zusatzflussigkeit in den Kraftstofftank gelangen kann. Vor dem eigentlichen Einspritzvorgang der Zusatzflüssigkeit muß die richtige Menge derselben zugemessen und bei noch niedrigem Systemdruck in die Zweistoffdüse 3 gefördert werden. Dies wird mittels einer sogenannten M-Pumpe 13 bewirkt, die eine Betriebsflüssigkeit auf einem Vordruckniveau von ungefähr 2,5 bar in einen Trennkolben-Adapter 10 mit einem Trennkolben 11 und einem Gleichdruckventil 12 fördert. Der Trennkolben-Adapter 10 separiert die Betriebsflüssigkeit (in der Regel Dieselkraftstoff) der M-Pumpe 13 von der einzubringenden Zusatzflüssigkeit (in der Regel Wasser) . Dabei wird die Wasserseite eines LaufZylinders im Trennkolben 11 von einer Füllpumpe 14 über ein Rückschlagventil 16 mit Zusatzflussigkeit auf niedrigem Druck (p < 2 bar) beschickt. Zum richtigen Zeitpunkt vor der eigentlichen Einspritzung, also zwischen den Einspritztakten, wird von der M-Pumpe 13 eine gewünschte Menge an Betriebsflüssigkeit mit einem höheren Druck als demjenigen, mit dem das Rückschlagventil 3.4 der Zweistoffdüse 3 eingestellt ist, an den Trennkolben 11 abgegeben. Dadurch wird die Menge an Zusatzflüssigkeit, die auf der anderen Seite des Trennkolbens 11 der Menge an Betriebsflüssigkeit der M-Pumpe 13 entspricht, über das Gleichdruckventil 12 an die Zusatzflüssigkeitsleitung 15 weitergegeben. Das Gleichdruckventil 12 dient zur Druckentspannung bzw. zur richtigen Vordruckversorgung der Zusatz- flüssigkeitεleitung 15 zwischen dem Trennkolben-Adapter 11 und der Zweistoffdüse 3.
Das zweite 2/2-Wegeventil MV2 kann übrigens ein relativ einfaches und kostengünstigereε Ventil als das erste 2/2 -Wegeventil MVl sein, da die Exaktheit des letzteren für die Funktion der KraftstoffVerdrängung aus dem Druckraum 3.5 zum Zwecke der Vorlagerung von Zusatzflüssigkeit nicht unbedingt benötigt wird und im übrigen nur ein eindeutiges ja/nein- Verhalten des Ventils MV2 erforderlich ist.
Das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeiεpiel der erfindungεgemäßen Kraftstoffeinspritzanlage unterscheidet sich von dem in Fig. 1 gezeigten dadurch, daß die teure M-Pumpe durch eine erheblich preisgünstigere und einfacher aufgebaute Verstellpumpe 23 ersetzt ist. Diese soll ähnlich wie die M-Pumpe 13 mengendosierte Betriebsmittelflüssigkeit an den Trennkolben 11 des Trennkolben-Adapters 10 liefern, jedoch mit der Einschränkung, daß nur in einem bestimmten Betriebspunkt der zu bediendenden Verbrennungskraftmaschine mit der Zugabe von Zusatzflüssigkeit gefahren werden soll. Dieser Betriebspunkt soll im Vollastbereich des Motors liegen, so daß auch nur während eines bestimmten Kurbelwellenwinkels eine Einspritzung von Zusatzflüεsigkeit notwendig ist. Falls der fixierte Kurbelwellenwinkel auch für einen Teillaεtbereich paεsen sollte, so kann hier ebenfalls bei Bedarf mit der Zugabe von Zusatzflüsεigkeit gefahren werden.
Die Betriebsflüssigkeitsmenge kann durch die Verstellbarkeit der Förderpumpe 23 bestimmt werden. Bei Nichtgebrauch einer Einspritzung von Zusatzflüssigkeit wird. die Verstellpumpe 23 auf "Nullförderung" gestellt, was vorzugsweise elektrisch oder elektro-hydraulisch erfolgt. Diese Verstellung sollte allerdings schnell genug vor sich gehen können, um bei Einsatz der Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug den Fahrerwünschen und der geforderten Fahrdynamik zu genügen. Daher sollte dieser Verstellmechanismus auch in der Lage sein, während der Zumessungεphase von Zusatzflüssigkeit, also während der Arbeit der Förderpumpe 23, eine Verstellforderung auszuführen. Der Verstellmechanismus sollte mithin kräftig genug ausgebildet sein. Es ergibt sich also die Möglichkeit, mit einer Verstellpumpe 23 mittels genau in der richtigen Winkellage zum geeigneten Kurbelwellen-Winkel positionierten Einlaß- und Auslaßεchlit- zen, beispielsweise im Bereich der höchsten Pumpenkolben-Ge- εchwindigkeit , die der gewünεchten Pumpenverstellung entsprechende Betriebsflüεsigkeitsmenge an den Trennkolben 11 des Trennkolben-Adapters 10 abzugeben. Die Auslaßschlitze der Verstellpumpe 23 können aber auch durch Rückschlag-Ventile ersetzt sein, so daß keine aufwendige Schlitzsteuerung erforderlich ist und dennoch ein Zurückströmen von Betriebsflüssigkeit während der Ansaugphase des Trennkolbens 11 vermieden wird.
Um das vorher in den Trennkolben-Adapter 10 eingebrachte Zu- meεsungsvolumen an Betriebsflüssigkeit wieder in das Ansauggebiet der Verstellpumpe 23 zurückdrücken zu können, ist ein zusätzlich angebrachter Steuerschlitz in der hydraulischen Ansteuermimik der Verεtellpumpe erforderlich. Die in Fig. 1 gezeigte M-Pumpe 13 erledigt dies über geeignete Bohrungen, die vom Pumpenkolben überfahren werden.
Als Überlastschutz ist in einer Leitung, die von der Verbindung zwischen der Förderpumpe 23 und dem Trennkolben-Adapter 10 abzweigt und in einen Behälter 24 mit Betriebsflüssigkeit führt, ein Sicherheitsventil 21 angeordnet.
Die in den Figuren 3a bis 3c in verschiedenen Schnittansichten gezeigte verstellbare Kugel-Rotor-Pumpe 30 eignet sich besonderε gut für den Einsatz als Verstellpumpe 23 in der Kraftstoffeinspritzanlage nach Fig. 2. Dabei ist in einem inneren Pumpengehäuse 31, das längsbeweglich in einer Führung 32 untergebracht ist und gegen ein äußeres Gehäuse 33 anschlagen kann, in einer Ausnehmung eine Rotor-Kugel 36 drehbar aufgenommen. Beim Anschlag des inneren Pumpengehäuses 31 am äußeren Gehäuse 33 soll das in der Zeichnung gezeigte Exzentermaß "e" annähernd Null sein.
Die Verstellbarkeit der Kugel-Rotor-Pumpe 30 wird durch einen Elektromoter 34.1 besorgt, welcher über eine Gewindespindel 34.2, die im inneren Pumpengehäuεe 31 gelagert ist, das letztgenannte relativ zum äußeren Gehäuse 33 hin- und herbewegt und dabei das Exzentermaß "e" verändert, woraus unterschiedliche Fördermengen der Pumpe resultieren.
Die Kugel-Rotor-Pumpe 30 wird über eine an die Nockenwelle der Brennkraftmaschine winkelstarr angekoppelte Antriebswelle 35.2 angetrieben, an deren Ende innerhalb des äußeren Gehäuses 33, in welcher die Antriebswelle 35.2 drehbar gelagert ist, ein Mitnahmeflansch 35.1 ebenfalls winkelεtarr angebracht iεt. In diesem Mitnahmeflansch 35.1 stützen sich (im gezeigten Beiεpiel drei) Hubkolben 31.1, 31.2, 31.3 ab, welche längεbeweglich in der Rotor-Kugel 36 aufgenommen εind.
Bei einem endlichen Exzentermaß "e", also einer Parallelverschiebung der Achse von Antriebswelle 35.2 und Rotor-Kugel 36, nehmen bei Rotation des Mitnahmeflansches 35.1 die Kolben 36.1 bis 36.3 die Rotor-Kugel 36 nicht nur in einer Drehbewegung mit, sondern führen auch noch längs jeweils eine individuelle, durch das Exzentermaß "e" genau feεtgelegte Hubbewegung aus, so daß entsprechende Druckstöße in der Be- triebesflüssigkeit innerhalb eines Druckraumes 31.1 im inneren Pumpengehäuse 31 bewirkt werden. Wenn, wie oben vorgeschlagen, beim Anschlag des längsbeweglichen inneren Pumpengehäuses 31 gegen das äußere Gehäuse 33 das Exzentermaß "e" gerade Null ist, finden keine Hubbewegungen der Hubkolben 36.1 bis 36.3 bei Umdrehung des Mitnahmeflansches 35.1 statt. In dieser Stellung kann die elektrische Ansteuerung des Elektromotors 34.1 auf Null gesetzt werden .
Die Anzahl der Hubkolben 36.1 bis 36.3 bestimmt die Anzahl der Gruppe von Injektoren, die erfindungsgemäß von der verstellbaren Kugel-Rotor-Pumpe 30 jeweils über einen individuellen Trennkolben-Adapter 11 mit Zusatzflussigkeit versorgt werden können.
Die hydraulische Schlitzsteuerung der Kugel-Rotor-Verstell- pumpe 30 wird mittels Aufteilung eines Ringraumes 37, der durch eine Ringnut in der die Rotor-Kugel 36 aufnehmenden Ausnehmung des inneren Pumpengehäuses 31 gebildet wird, in einen Druckraum 37.1 im Bereich der höchsten Hubkolbengeschwindigkeit und in einen Ansaugraum 37.2 gestaltet. Der Druckraum 37.1 wird vom Ansaugraum 37.2 durch meridional abdichtende Stollen 38 abgetrennt. Die Stollen 38 tragen in ihrer Berührungslinie mit der Rotor-Kugel 36 feine, fast über die gesamte Umfangslänge der Stollen 38 durchgehende Volumenentlastungsnuten, die in der Zeichnung aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt sind. Dadurch können die Hubkolben 36.1 bis 36.3 bei Umdrehung der Rotor-Kugel 36 kontinuierlich fördern, ohne daß es zu ruckartigen Bewegungen während des Pumpenbetriebes kommen könnte .
Nach Überschreiten des unteren Totpunktes können die Hubkolben 36.1 bis 36.3 zwar weiterhin keine Betriebsflüssigkeit mehr ansaugen, aber nunmehr bis in den Bereich des er- sten Stollens 38 (in Bewegungsrichtung der Rotorumdrehung gesehen) in den Ansaugraum 37.2 zurückfördern. Sowie der erste Stollen 38 überschritten wird, kann der jeweilige Hubkolben eine echte Fördermenge bringen und diese dann weiterhin an den Trennkolben 11 abgeben.
Um dem Trennkolben 11 für seinen Saughub Freiheit zu geben, muß das von der Verstellpumpe an den Trennkolben 11 abgegebene Treibervolumen wieder zurückströmen können. Dazu sind an geeigneten Stellen auf der Rotor-Kugel 36 jeweils Nuten 39 eingelassen, die während der Umdrehung der Rotor-Kugel 36 zum richtigen Zeitpunkt und in der richtigen Zeitspanne von der durch die Verstellpumpe 30 angesteuerten Seite des Trennkolbens 11 für dessen Saughub ein Zurückdrücken des geförderten Treibervolumens in eine mit dem Ansaugraum 37.2 verbundene Saugbohrung S ermöglichen. Die Nuten 39 können beispielsweise durch Einstechschleifen an den entsprechenden Stellen auf der Rotor-Kugel 36 erzeugt werden.
Die graphische Darstellung von Fig. 4 veranschaulicht als Funktion der Zeit bzw. des Kurbelwellenwinkels in ihrer oberen Hälfte das von den Hubkolben 36.1 bis 36.3 verdrängte Volumen an Betriebsflüssigkeit sowie den entsprechenden Kolbenhub bei unterschiedlichen Einstellungen des Exzentermaßes "e" und in ihrem unteren Teil die zeitliche Abfolge der Vorlagerung von Betriebsflüssigkeit (H20) sowie die entsprechenden Schaltaktivitäten der 2/2-Wegeventile Mvl und Mv2.

Claims

Patentansprüche
Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine mit einer Hochdruckpumpe (1) zur Förderung des Kraftstoffes, vorzugsweise Dieselkraftstoff, in eine Zweistoffdüse (3) sowie mit einer Fördereinrichtung zur Förderung einer über ein Rückschlagventil (3.4) geführten Zusatzflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, in eine zu der Zweistoffdüse (3) führende Zusatzflüssigkeitslei- tung (15), welche mit einem eine Düsennadel (3.1) der Zweistoffdüse (3) umgebenden Druckraum (3.5) verbunden ist, ferner mit einer Ventilanordnung zum Vorlagern der Zusatzflüsigkeitsmenge in der Zweistoffdüse (3) , wobei das Öffnen und Schließen der Düsennadel (3.1) durch den Druck eines mit Kraftstoff unter Hochdruck gefüllten . Common-Rail-Druckspeichers (2) erfolgt, die Ventilanordnung zumindest teilweise in der Einspritzleitung (6) angeordnet ist und beim Vorlagern der Zusatzflüssigkeit die Kraftstoffzufuhr zur Einspritzdüse (3) unterbricht und den Druckraum (3.5) mit einer Kraftstof -Niederdruckseite verbindet, und ansonsten die Verbindung zur Kraftstoff-Niederdruckseite unterbricht und den Druckraum (3.5) mit Hochdruckkraftstoff beaufschlagt,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein erstes 2/2 -Wegeventil (MVl) in der Einspritzleitung (6) zwischen dem Common-Rail-Druckspeicher (2) und dem Druckraum (3.5) sowie ein zweites 2/2 -Wegeventil (MV2) , dessen Eingang über eine Zufuhrleitung (7) mit der Einspritzleitung (6) an einer Stelle zwischen dem ersten 2/2 -Wegeventil (MVl) und dem Druckraum (3.5), und dessen Ausgang über eine Abfuhrleitung (8) mit der Kraftstoff-Niederdruckseite verbunden ist, vorgesehen sind.
2. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abfuhrleitung (8) zwischen dem zweiten 2/2-Wegeventil (MV2) und der Kraftstoff-Niederdruckseite ein Rückschlagventil (9) vorgesehen ist.
3. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem der Düsennadelspitze abgewandten stumpfen axialen Ende der Düsennadel (3.1) in deren axialer Verlängerung ein Kolben (3.3) fest, vorzugsweise einstückig mit der Düsennadel (3.1) verbunden ist, welcher mit seinem der Düsennadel (3.1) abgewandten axialen Ende in einen Raum (3.6) ragt, der gegen den das stumpfe axiale Ende der Düsennadel (3.1) aufnehmenden Raum (3.2) der Zweistoffdüse (3) druckfest abgedichtet und mit dem im Common-Rail-Druckspeicher (2) herrschenden Hochdruck beaufschlagt ist.
4. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der das stumpfe axiale Ende der Düsennadel (3.1) aufnehmende Raum (3.2) über eine Belüf- tungεleitung (5) mit der Kraftstoff-Niederdruckseite verbunden iεt.
5. Kraftεtoffeinεpritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Zweistoffdüse (3) führende Zusatzflüsεigkeitεleitung (15) andernendε in einen Trennkolben-Adapter (10) mündet, der einen Trennkolben (11) , deεsen eine Seite von einer Förderpumpe (13; 23; 30) mit einer Betriebsflüssigkeit, vorzugsweise Dieselkraftstoff, und dessen andere Seite von einer Füllpumpe (14) mit Zusatzflüssigkeit beschickt wird, sowie ein Gleichdruckventil (12) umfaßt.
6. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß von der Leitung zwischen Förderpumpe (13; 23; 30) und Trennkolben-Adapter (10) eine mit einem Sicherheitsventil (21) versehene Leitung abzweigt, die in einen Behälter (24) mit Betriebsflüssigkeit mündet.
7. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (23; 30) einen Antriebsanschluß an die Stirnseite einer
Nockenwelle der Brennkraftmaschine aufweist.
8. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (23; 30) eine, vorzugsweise elektrisch und/oder hydrauliεch angesteuerte Verstellpumpe ist.
9. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellpumpe statt Auslaßschlitzen Rückschlagventile aufweist.
10. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellpumpe eine hydraulische Ansteuermimik mit einem zusätzlichen Steuerschlitz aufweist, der ein Zurückfließen von Betriebsflüssigkeit in die Verstellpumpe während eines Saughubs des Trennkolben (11) ermöglicht.
11. Kraftstoffeinεpritzanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellpumpe
(23; 30) ein inneres Pumpengehäuse (31) umfaßt, das längsbeweglich in einer Führung (32) untergebracht ist, und daß ein das Pumpengehäuse (31) umgebendes äußeres Gehäuse (33) vorgesehen ist, gegen welches das bewegliche Pumpengehäuse (31) in einer Endstellung anεchlagen kann.
12. Kraftstoffeinεpritzanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektromotor (34.1) vorgesehen ist, der die Verstellung der Förderpumpe (23; 30) durch Antreiben einer im Pumpengehäuse (31) gelagerten Gewindespindel (34.2) bewirken kann.
13. Kraftstoffeinspritzanlage nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fδrderpumpe (23; 30) eine verstellbare Kugel-Rotor-Pumpe ist.
14. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel-Rotor-Verstellpumpe (30) eine Rotor-Kugel (36) enthält, die in einer Ausnehmung des inneren Pumpengehäuses (31) drehbar aufgenommen ist und ihrerseits einen oder mehrere Hubkolben (36.1 bis
36.3) längsbeweglich aufnimmt, die sich einenends über Kugeln in einem Mit ähmeflanεch (35.1) abεtützen, der an eine drehbare Antriebswelle (35.2) εtarr angekoppelt iεt, und andernendε in einen Druckraum (31.1) im inneren Pumpengehäuεe (31) ragen, daß das innere Pumpengehäuse (31) in der Ausnehmung einen durch eine Ringnut gebildeten Ringraum (37) aufweist, der durch meridional abdichtende Stollen (38) in einen Druckraum (37.1) und einen Ansaugraum (37.2) aufgeteilt ist, und daß der Druckraum (37.1) mit einer Förderbohrung (P) , der Ansaugraum (37.2) mit einer Saugbohrung (S) im inneren Pumpengehäuse (31) verbunden ist.
15. Kraftstoffeinεpritzanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Stollen (38) feine, fast über die gesamte Umfangεlänge der Stollen (38) durchgehende Volumenentlastungsnuten tragen.
16. Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 10 und einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Rotor-Kugel (36) Nuten (39) eingelassen sind, die bei entsprechender Stellung der Rotor-Kugel (36) mit dem Ansaugraum (37.2) zusammenwirken können.
17. Verfahren zum Betrieb einer Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 7 und einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (23; 30) durch entsprechende Ankopplung des Antriebsanschlusses an einen bestimmten Nockenwellenwinkel im Vollast-Bereich der Brennkraftmaschine eine Förderung von Zusatz- flüssigkeit bewirkt.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Förderung von Zusatzflüssigkeit auch in einem Teillastbereich der Brennkraftmaschine von der Förderpumpe (23; 30) bewirkt wird, falls der fixierte Nockenwellenwinkel dazu paßt.
19. Verfahren nach Anεpruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß bei Nichtgebrauch einer Zuεatzflüssig- keitεeinεpritzung die Verstellpumpe (23; 30) auf Nullförderung gestellt wird.
20. Kugel -Rotor-Pumpe, insbesondere mit einem oder mehreren Merkmalen nach den Ansprüchen 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel-Rotor-Pumpe (30) eine Versteilvorrichtung zur Verstellung des Exzentermaßes (e) umfaßt.
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CN98801575A CN1242821A (zh) 1997-10-22 1998-07-22 内燃机喷油装置
JP52292399A JP2001506730A (ja) 1997-10-22 1998-07-22 内燃機関のための燃料噴射装置
EP98945023A EP0974006A1 (de) 1997-10-22 1998-07-22 Kraftstoffeinspritzanlage für eine brennkraftmaschine
BR9806282-4A BR9806282A (pt) 1997-10-22 1998-07-22 Instalação de injeção de combustìvel para um motor de combustão interna

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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19959851C2 (de) * 1999-12-10 2002-07-11 Daimler Chrysler Ag Zweistoffinjektor, insbesondere für Verbrennungsmotoren, und Einspritzverfahre n
FR2971016B1 (fr) * 2011-02-02 2015-08-07 Filtrauto Dispositif de distribution d'un additif
DE102015214700A1 (de) * 2015-07-31 2017-02-02 Mtu Friedrichshafen Gmbh Brennkraftmaschine sowie Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
WO2018007865A1 (en) 2016-07-04 2018-01-11 Dominique Bosteels Stratified charge combustion engine
WO2017085524A1 (en) 2015-11-20 2017-05-26 Dominique Bosteels Stratified charge combustion engine
DE102018201564A1 (de) * 2018-02-01 2019-08-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Zuführung einer gefriergefährdeten Flüssigkeit in die Brennräume einer Brennkraftmaschine
DE102018007614B4 (de) 2018-09-25 2023-04-27 Otto-Von-Guericke-Universität Magdeburg Injektor und Verfahren zur Einspritzung von Kraftstoff und einer Zusatzflüssigkeit sowie Verwendung des Injektors

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3618447A1 (de) * 1986-05-31 1987-12-03 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzvorrichtung fuer brennkraftmaschinen
DE4312498A1 (de) * 1993-04-16 1994-10-20 Bosch Gmbh Robert Förderpumpe
DE4407052C1 (de) * 1994-03-03 1995-03-09 Mtu Friedrichshafen Gmbh Einspritzanlage für die Einspritzung eines Kraftstoffs und einer Zusatzflüssigkeit in die Brennräume einer Brennkraftmaschine
DE4337048A1 (de) * 1993-10-29 1995-05-04 Daimler Benz Ag Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine
DE19609800C1 (de) * 1996-03-13 1996-11-21 Mtu Friedrichshafen Gmbh Brennstoffeinspritzsystem für Emulsionsbetrieb
GB2305693A (en) * 1995-09-26 1997-04-16 Mtu Friedrichshafen Gmbh System for fuel-injecting a diesel engine with a first fuel and a second fuel, eg an emulsion

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5174247A (en) * 1992-01-22 1992-12-29 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Water injection diesel engine
DE4230641A1 (de) * 1992-09-12 1994-03-17 Bosch Gmbh Robert Kraftstoff-Einspritzdüse mit Additiveinspritzung für Dieselmotoren
DE4422552C1 (de) * 1994-06-28 1995-11-30 Daimler Benz Ag Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine
DE4445980C2 (de) * 1994-12-22 1999-12-30 Mtu Friedrichshafen Gmbh Einspritzsystem
DE19738397A1 (de) * 1997-09-03 1999-03-18 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3618447A1 (de) * 1986-05-31 1987-12-03 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzvorrichtung fuer brennkraftmaschinen
DE4312498A1 (de) * 1993-04-16 1994-10-20 Bosch Gmbh Robert Förderpumpe
DE4337048A1 (de) * 1993-10-29 1995-05-04 Daimler Benz Ag Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine
DE4337048C2 (de) 1993-10-29 1996-01-11 Daimler Benz Ag Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine
DE4407052C1 (de) * 1994-03-03 1995-03-09 Mtu Friedrichshafen Gmbh Einspritzanlage für die Einspritzung eines Kraftstoffs und einer Zusatzflüssigkeit in die Brennräume einer Brennkraftmaschine
GB2305693A (en) * 1995-09-26 1997-04-16 Mtu Friedrichshafen Gmbh System for fuel-injecting a diesel engine with a first fuel and a second fuel, eg an emulsion
DE19609800C1 (de) * 1996-03-13 1996-11-21 Mtu Friedrichshafen Gmbh Brennstoffeinspritzsystem für Emulsionsbetrieb

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