WO2001033070A1 - Kraftstoffeinspritzsystem für brennkraftmaschinen mit konstantem lecköldruck im injektor - Google Patents

Kraftstoffeinspritzsystem für brennkraftmaschinen mit konstantem lecköldruck im injektor Download PDF

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Dieter Kienzler
Wolfgang Stoecklein
Friedrich Boecking
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    • F02M61/14—Arrangements of injectors with respect to engines; Mounting of injectors

Definitions

  • the invention is based on a fuel injection system for internal combustion engines with at least one injector, which are connected to an unpressurized fuel return.
  • the control and leakage quantities of the injector or injectors are discharged via an unpressurized fuel return line and fed into the fuel tank.
  • the leak oil in the injector must have a defined pressure.
  • injectors include piezo-controlled common rail injectors.
  • a hydraulic coupler is arranged between the piezo actuator and the control valve, which increases the travel range of the piezo actuator. This is a
  • Coupler space available the filling of which requires a defined leakage oil pressure that is above the ambient pressure.
  • the invention is therefore based on the object of providing a fuel injection system for internal combustion engines in which the leakage oil in the injectors always has a pressure which is above the ambient pressure.
  • This object is achieved according to the invention by a fuel injection system for internal combustion engines with at least one injector, which is or are connected to an unpressurized fuel return, wherein means for maintaining a leakage oil pressure above the ambient pressure are present in the injector or injectors between the injector (s) and the fuel return ,
  • the fuel injection system according to the invention has the advantage that there is always a leakage oil pressure in each injector which is above the ambient pressure. This improves the functioning of the injector or injectors, or makes their function possible. This applies in particular to actuators with a piezo actuator. In addition, the dimensioning of the injection quantities can be improved if the leakage oil pressure in the injector is kept constant.
  • a variant of the invention provides that at each
  • Injector means for maintaining a leakage oil pressure are present, so that the leakage oil pressure in each injector can be kept constant with a high control quality.
  • the arrangement of the means for maintaining a leakage oil pressure directly on the injector prevents that
  • the means for maintaining a leakage oil pressure are integrated in the injector, so that a particularly compact design of the injector is achieved and the number of sealing surfaces and thus the number of possible leakage points is reduced.
  • a collecting line is present between each injector and the means for maintaining a leak oil pressure, so that the
  • Leakage oil pressure of all injectors is controlled centrally. In addition to the cost advantages that result from the fact that the means for maintaining a leakage oil pressure only have to be present, this has the further advantage that the leakage oil pressure is the same in all injectors, so that the injectors of the different cylinders work particularly evenly.
  • connecting line so that the collecting line can be short and of simple geometry and the spatial distance between the collecting line and injectors is bridged by connecting lines which can be produced inexpensively.
  • Another variant of the invention provides that the manifold is arranged in the cylinder head of the internal combustion engine, so that the number of components in the engine compartment is reduced, a particularly compact design of the internal combustion engine and the fuel injection system according to the invention is achieved, and the accessibility of the fuel injection system and the internal combustion engine is improved becomes.
  • Injectors have the same leakage oil pressure above the ambient pressure.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a fuel injection system according to the invention
  • Fig. 2 shows a second embodiment of a fuel injection system according to the invention
  • Fig. 3 shows a third embodiment of a fuel injection system according to the invention.
  • FIG. 1 shows a section of a fuel injection system according to the invention.
  • Two injectors 3 are supplied with fuel from high-pressure fuel store 1 via high-pressure lines 5.
  • the occurring leakage quantities and the control quantities are fed back into a fuel tank 9, which is only indicated, via a fuel return 7. So that the control and leakage quantities in the injector 3 a certain
  • Retain leakage oil pressure 7 pressure control valves 11 are arranged between injectors 3 and each fuel return.
  • the control and leakage quantities are also referred to as leak oil.
  • the pressure control valves 11 block the flow of fuel from the injector 3 into the fuel return 7, as long as the leakage oil pressure in the injector 3 is lower than that Opening pressure of the pressure maintaining valve 11 is.
  • the leakage within the injector 3 leads to the build-up of a leakage oil pressure in the leakage oil area of the injector 3. It is particularly advantageous in the embodiment shown here that each injector 3 has its own pressure-maintaining valve 11, so that the leakage oil pressure in each injector 3 can be kept particularly constant.
  • the fuel return 7 is depressurized, so that no pressure vibrations emanating from it are transmitted to the injectors 3.
  • FIG. 2 shows another exemplary embodiment of a fuel injection system according to the invention.
  • the same components have been given the same reference numbers as in FIG. 1.
  • the essential difference between the exemplary embodiment according to FIG. 1 and the exemplary embodiment according to FIG. 2 is that there is only one centrally arranged pressure-maintaining valve 11.
  • Injectors 3 are manufactured via connecting lines 13 and a collecting line 15. This eliminates the need to provide a pressure control valve 11 on each injector 3. This leads to a cost saving and also to the leakage oil pressure being the same in all injectors 3. This property is particularly advantageous with regard to the best possible combustion and favorable exhaust gas values.
  • the manifold 15 can extend over the entire length of the cylinder bank, so that the connecting lines 13 can be kept short as a result. In other spaces in the engine compartment, the manifold 15 can be shortened to a collector, which only has the task of combining the connecting lines 15, so that a common leakage oil flow Pressure maintaining valve 11 happens.
  • hydraulic factors, in particular possible pressure fluctuations within the connecting lines 13 or the collecting line 15 can also be taken into account when deciding the relationship between the collecting line 15 and connecting lines 13.
  • Fig. 3 shows an embodiment of a fuel injection system according to the invention, in which the manifold 15 in a cylinder head 17 of the
  • this variant is particularly advantageous in that the injectors 3 can be designed with a smooth surface, which simplifies their manufacture and increases reliability.
  • This type of leakage oil discharge via a manifold 15 in the cylinder head can of course also be used in fuel injection systems whose injectors or injectors do not necessarily require a high leakage oil pressure.
  • Fuel injection systems can be dispensed with the pressure holding valve 11 and the manifold 15 can be connected directly to a fuel return 7, not shown. All the features shown in the description, the following claims and the drawing can be essential to the invention both individually and in any combination with one another.

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Abstract

Es wird ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen vorgeschlagen, bei dem das Lecköl in den Injektoren (3) stets einen über dem Umgebungsdruck liegenden Druck hat.

Description

Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraf maschinen mit konstantem Lecköldruck im Injektor
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit mindestens einem Injektor, der oder die mit einem drucklosen Kraftstoffrücklauf verbunden sind.
Bei diesen Einspritzsystemen nach dem Stand der Technik werden die Steuer- und Leckagemengen des oder der Injektoren über einen drucklosen Kraftstoffrücklauf abgeführt und in den Kraftstofftank eingespeist. Bei manchen Injektoren für Dieselmotoren muss das Lecköl im Injektor jedoch einen definierten Druck haben. Zu diesen Injektoren zählen piezogesteuerte Common Rail- Injektoren. Bei diesen Injektoren ist zwischen Piezoaktor und Steuerventil ein hydraulischer Koppler angeordnet, der den Stellweg des Piezo-Aktors vergrößert. Dazu ist ein
Kopplerraum vorhanden, dessen Befüllung einen definierten, über dem Umgebungsdruck liegenden Lecköldruck erfordert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen bereitzustellen, bei welchem das Lecköl in den Injektoren stets einen über dem Umgebungsdruck liegenden Druck hat. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit mindestens einem Injektor, der oder die mit einem drucklosen Kraftstoffrücklauf verbunden sind, wobei zwischen dem oder den Injektoren und dem Kraftstoffrücklauf Mittel zum Aufrechterhalten eines über dem Umgebungsdruck liegenden Lecköldrucks in dem oder den Injektoren vorhanden sind.
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzsystem hat den Vorteil, dass in jedem Injektor stets ein Lecköldruck herrscht, der über dem Umgebunsgsdruck liegt. Dadurch wird die Funktionsweise des oder der Injektoren verbessert, bzw. wird deren Funktion erst ermöglicht. Dies gilt insbesondere für Aktoren mit Piezoaktor. Außerdem kann die Bemessung der Einspritzmengen verbessert werden, wenn der Lecköldruck im Injektor konstant gehalten wird.
Eine Variante der Erfindung sieht vor, dass an jedem
Injektor Mittel zum Aufrechterhalten eines Lecköldrucks vorhanden sind, so dass der Lecköldruck in jedem Injektor mit hoher Regelgüte konstant gehalten werden kann. Außerdem verhindert die Anordnung der Mittel zum Aufrechterhalten eines Lecköldrucks direkt am Injektor, dass
Druckschwingungen in den Verbindungsleitungen zwischen Injektor und Kraftstoffrücklauf entstehen, welche die Funktion des Injektors beeinträchtigen können.
In Ergänzung der Erfindung sind die Mittel zum
Aufrechterhalten eines Lecköldrucks an dem Injektor angeflanscht, so dass, ohne wesentliche konstruktive Änderungen an dem Injektor vorzunehmen, ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzsystem bereitgestellt werden kann. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die Mittel zum Aufrechterhalten eines Lecköldrucks in den Injektor integriert, so dass eine besonders kompakte Bauweise des Injektors erreicht wird und die Zahl der Dichtflächen und damit auch die Zahl möglicher Leckagestellen verringert wird.
Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen jedem Injektor und den Mitteln zum Aufrechterhalten eines Lecköldrucks eine Sammelleitung vorhanden, so dass der
Lecköldruck aller Injektoren zentral geregelt wird. Dies hat neben den Kostenvorteilen, die daraus resultierten, dass die Mittel zum Aufrechterhalten eines Lecköldrucks nur einfach vorhanden sein müssen, den weiteren Vorteil, dass der Lecköldruck in allen Injektoren gleich ist, so dass die Injektoren der verschiedenen Zylinder besonders gleichmäßig arbeiten.
In Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens zwischen einem Injektor und der Sammelleitung eine
Verbindungsleitung vorhanden ist, so dass die Sammelleitung kurz und von einfacher Geometrie sein kann und die räumliche Entfernung zwischen Sammelleitung und Injektoren durch kostengünstig herstellbare Verbindungsleitungen überbrückt wird.
Eine andere Variante der Erfindung sieht vor, dass die Sammelleitung im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordnet ist, so dass die Zahl der Bauteile im Motorraum verringert wird, eine besonders kompakte Bauweise der Brennkraftmaschine und des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems erzielt wird und die Zugänglichkeit des Kraftstoffeinspritzssytems und der Brennkraftmaschine verbessert wird. t t o o LΠ UI
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Injektoren ein gleicher, über dem Umgebungsdruck liegender Lecköldruck vorhanden ist .
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung sowie den Ansprüchen entnehmbar.
Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems ,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems und
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems .
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems . Aus einem Kraftstoffhochdruckspeicher 1 werden zwei Injektoren 3 über Hochdruckleitungen 5 mit Kraftstoff versorgt. Die auftretenden Leckagemengen und die Steuermengen werden über je einen Kraftstoffrücklauf 7 in einen nur andeutungsweise dargestellten Kraftstofftank 9 zurückgeführt. Damit die Steuer- und Leckagemengen im Injektor 3 einen bestimmten
Lecköldruck behalten, sind zwischen Injektoren 3 und jeden Kraftstoffrücklauf 7 Druckhalteventile 11 angeordnet. Die Steuer- und Leckagemengen werden auch als Lecköl bezeichnet. Die Druckhalteventile 11 sperren den Durchfluss von Kraftstoff aus dem Injektor 3 in den Kraftstoffrücklauf 7, solange der Lecköldruck im Injektor 3 niedriger als der Öffnungsdruck des Druckhalteventils 11 ist. Während des Betriebs des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems führt die Leckage innerhalb des Injektors 3 zum Aufbau eines Lecköldrucks im Leckölbereich des Injektors 3. Besonders vorteilhaft an der hier gezeigten Ausführungsform ist, dass jeder Injektor 3 über ein eigenes Druckhalteventil 11 verfügt, so dass der Lecköldruck in jedem Injektor 3 besonders konstant gehalten werden kann. Außerdem ist der Kraftstoffrücklauf 7 drucklos, so dass keine von ihm ausgehenden Druckschwingungen auf die Injektoren 3 übertragen werden.
In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems dargestellt. Gleiche Bauteile wurden mit den gleichen Bezugszahlen wie in Fig. 1 versehen. Der wesentliche Unterschied zwischen dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 besteht darin, dass nur ein zentral angeordnetes Druckhalteventil 11 vorhanden ist. Die Verbindung zwischen Druckhalteventil 11 und den
Injektoren 3 wird über Verbindungsleitungen 13 und eine Sammelleitung 15 hergestellt. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, an jedem Injektor 3 ein Druckhalteventil 11 vorzusehen. Dies führt zu einer Kostenersparnis und außerdem dazu, dass der Lecköldruck in allen Injektoren 3 gleich ist. Diese Eigenschaft ist insbesondere im Hinblick auf eine möglichst gute Verbrennung und günstige Abgaswerte von Vorteil .
Je nach den Gegebenheiten kann die Sammelleitung 15 über die ganze Länge der Zylinderbank verlaufen, so dass in Folge dessen die Verbindungsleitungen 13 kurz gehalten werden können. Bei anderen Platzverhältnissen im Motorraum kann die Sammelleitung 15 zu einem Sammler verkürzt werden, der lediglich die Aufgabe hat, die Verbindungsleitungen 15 zusammenzufassen, so dass ein gemeinsamer Leckölstrom das Druckhalteventil 11 passiert . Selbstverständlich können bei der Entscheidung, in welchem Verhältnis Sammelleitung 15 und Verbindungsleitungen 13 zueinander stehen, auch hydraulische Gesichtspunkte, insbesondere mögliche Druckschwingungen innerhalb der Verbindungsleitungen 13 oder der Sammelleitung 15, berücksichtigt werden.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems, bei dem die Sammelleitung 15 in einem Zylinderkopf 17 der
Brennkraftmaschine integriert ist. Bei der Montage der Injektoren 3 im Zylinderkopf 17, werden die Austrittsöffnungen 19, durch die das Lecköl die Injektoren 3 verlässt, mit der Sammelleitung 15 verbunden. Bei dieser Variante entfallen die Verbindungsleitungen 13 vollständig. Am in Fig. 3 rechten Ende der Sammelleitung 15 ist ein Druckhalteventil 11 angeordnet, welches den Lecköldruck in den Injektoren 3 einstellt. Um eine gute Abdichtung zwischen Injektor 3 und Sammelleitung 15 zu erzielen, sind in die Bohrungen im Zylinderkopf 17, welche die Injektoren
3 aufnehmen, Nuten eingestochen, in denen sich O-Ringe 21 befinden. Neben den kurzen Leitungswegen und dem einfachen Aufbau ist an dieser Variante besonders vorteilhaft, dass die Injektoren 3 glattflächig gestaltet werden können, was deren Herstellung vereinfacht und die Zuverlässigkeit erhöht. Diese Art der Leckölabfuhr über eine Sammelleitung 15 im Zylinderkopf kann selbstverständlich auch bei Kraf stoffeinspritzsystemen angewandt werden, deren Injektoren oder Einspritzdüsen nicht notwendigerweise einen hohen Lecköldruck erfordern. Bei diesen
Kraftstoffeinspritzsystemen kann auf das Druckhalteventil 11 verzichtet werden und die Sammelleitung 15 kann direkt mit einem nicht dargestellten Kraftstoffrücklauf 7 verbunden werden. Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims

Ansprüche
1. Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit mindestens einem Injektor (3) , der oder die mit einem drucklosen Kraftstoffrücklauf (7) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem oder den Injektoren (3) und dem Kraftstoffrücklauf (7) Mittel (11) zum Aufrechterhalten eines Lecköldrucks in dem oder den Injektoren (3) vorhanden sind.
2. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Injektor (3) Mittel (11) zum Aufrechterhalten eines Lecköldrucks vorhanden sind.
3. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (11) zum Aufrechterhalten eines Leckδldrucks an den Injektor (3) angeflanscht sind.
4. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (11) zum Aufrechterhalten eines Lecköldrucks in den Injektor (3) integriert sind.
5. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jedem Injektor (3) und den
Mitteln (11) zum Aufrechterhalten eines Lecköldrucks eine Sammelleitung (15) vorhanden ist.
6. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwischen einem Injektor [ 3 ] und der Sammelleitung (15) eine Verbindungsleitung (13) vorhanden ist.
7. Kraf stoffeinspritzsystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelleitung (13) im
Zylinderkopf (17) der Brennkraftmaschine angeordnet ist.
8. Kraftstoffeinspritzsystem nach /Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelleitung (15) im Zylinderkopf (17) mit Austrittsöffnungen (19) für Kraftstoff in den Injektoren (3) hydraulisch in Verbindung stehen.
9. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (11) zum Aufrechterhalten eines Lecköldrucks in dem oder den Injektoren (3) eines oder mehrere Druckhalteventile (11) sind.
10. Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf (17) eine
Sammelleitung (15) zur Aufnahme von Lecköl aus den Injektoren (3) aufweist.
11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelleitung (15) im Zylinderkopf (17) die Bohrungen im Zylinderkopf zur Aufnahme der Injektoren (3) durchdringt.
12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelleitung (15) im Zylinderkopf
(17) über ein Druckhalteventil (11) mit dem Kraftstoffrücklauf (7) in Verbindung steht.
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