WO2009024621A1 - Einspritzanlage für eine brennkraftmaschine - Google Patents

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WO2009024621A1
WO2009024621A1 PCT/EP2008/061072 EP2008061072W WO2009024621A1 WO 2009024621 A1 WO2009024621 A1 WO 2009024621A1 EP 2008061072 W EP2008061072 W EP 2008061072W WO 2009024621 A1 WO2009024621 A1 WO 2009024621A1
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fuel
injector
injectors
injection system
fuel inlet
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PCT/EP2008/061072
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Uwe Lingener
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Continental Automotive Gmbh
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    • F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
    • F02M63/023—Means for varying pressure in common rails
    • F02M63/0235—Means for varying pressure in common rails by bleeding fuel pressure
    • F02M63/024—Means for varying pressure in common rails by bleeding fuel pressure between the low pressure pump and the high pressure pump

Definitions

  • the invention relates to an injection system for an internal combustion engine.
  • injection systems are used, which in recent years are increasingly designed as so-called “common rail" systems
  • the fuel to be injected is usually present in the fuel reservoir at a pressure of about 2000 bar.
  • Injection systems for internal combustion engines usually have pumps, by means of which fuel is conveyed to be introduced into the combustion chambers of the internal combustion engine using electrically controlled injectors.
  • Such injection systems for internal combustion engines place high demands on the accuracy of the quantitative metering of the fuel into the combustion chambers of the internal combustion engine.
  • soot is highly dependent on the preparation of the air / fuel mixture in the respective cylinder of the internal combustion engine.
  • the injection system can achieve a high accuracy of Mengenzuteil the fuel into the combustion chambers of the internal combustion engine with suitable control and regulating units.
  • An injection system for an internal combustion engine is known from EP 1 296 060 B1, with a high-pressure pump with which fuel can be conveyed from a fuel tank into a fuel reservoir, from where it can be distributed to injectors hydraulically coupled to the fuel reservoir. Through a control valve, a fuel flow from the fuel tank to the feed pump can be adjusted. With suitable control of the control valve can be achieved in the fuel storage a predetermined, dependent on the operating parameters of the engine pressure.
  • the invention has for its object to provide an injection system of the type described above, with a simple way, a precise and reliable metering of fuel for the internal combustion engine and a simple structure of the injection system are possible.
  • the invention is characterized by an injection system for an internal combustion engine, with a high pressure pump for delivering fuel from a fuel tank, at least a first injector and at least one further injector, the injectors each having a fuel inlet chamber, and the fuel inlet chamber of the first injector with the high pressure pump is hydraulically coupled, wherein the fuel inlet chambers of the injectors are hydraulically coupled in series with each other.
  • the fuel inlet chamber is formed and arranged in the injector such that fuel from the fuel inlet chamber through the injector can be supplied to a combustion chamber of the internal combustion engine.
  • Fuel lines between the fuel inlet chambers of the injectors can be simple can be arranged, and the fuel lines can be very short.
  • the number of high-pressure side joints can be kept small, whereby both the assembly time and the risk of contamination of the injection system can be kept small.
  • the fuel inlet chambers of the injectors each have a Kraftstoffeintrittso réelle and a fuel outlet opening, and hydraulically between the fuel outlet opening of
  • Fuel inlet chamber of one of the injectors and the fuel inlet opening of the fuel inlet chamber of this one injector downstream downstream further injector is a hydraulic resistance element arranged net. This has the advantage that the dispersion of the injection quantities at the injectors, which are caused by pressure waves, can be kept small.
  • a fuel reservoir is formed in the high pressure pump and / or downstream of the high pressure pump. This has the advantage that the dispersion of the injection quantities at the injectors can be kept very small.
  • Fuel storage formed in one of the injectors is possible in particular in the fuel inlet chamber of the injector.
  • the fuel reservoir is formed hydraulically between the high-pressure pump and the first injector and / or hydraulically between the injectors. This makes a simple realization of the fuel storage by a suitably designed line diameter possible.
  • a pressure sensor is arranged on a high-pressure side of the high-pressure pump and designed to determine a pressure on the high-pressure side of the high-pressure pump. This represents a simple way to integrate the pressure sensor.
  • the fuel inlet chambers of the injectors are hydraulically coupled to one another by injector connection lines.
  • Injector connection lines are an easy way to implement the hydraulic coupling of the injectors.
  • the lengths of the injector connection lines are substantially the same. This has the advantage that uniform injector connection lines between the injectors can be used.
  • the lengths of the injector connection lines increase in a direction downstream of the first injector from injector to injector. This has the advantage that the injector connection lines can serve as a fuel storage volume, in particular also for the further downstream injectors.
  • the lengths of the injector connection lines in a direction downstream of the first injector from injector to injector decrease.
  • the injection system has at least two first injectors which are hydraulically coupled in parallel with the high-pressure pump.
  • This has the advantage that two short high-pressure pump lines can be used for the hydraulic coupling of the first injectors with the high-pressure pump, with which the pressure Loss can be kept very small. Furthermore, a hydraulically symmetrical arrangement of the injectors is possible.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a first embodiment of the injection system for an internal combustion engine
  • FIG. 2 shows a block diagram of a second embodiment of the injection system for an internal combustion engine
  • FIG. 3 shows a block diagram of a third embodiment of the injection system for an internal combustion engine
  • FIG. 4 shows a block diagram of a fourth embodiment of the injection system for an internal combustion engine
  • FIG. 5 shows a block diagram of a fifth embodiment of the injection system for an internal combustion engine
  • Figure 6 is a block diagram of a detail of a sixth embodiment of the injection system for an internal combustion engine.
  • FIG. 7 shows a block diagram of a section of a seventh embodiment of the injection system for an internal combustion engine.
  • a feed pump Internal combustion engine shown having a fuel tank 10. From the fuel tank 10 12 fuel is conveyed by means of a feed pump.
  • the feed pump 12 can be mechanically driven by a drive shaft, not shown, wherein the drive shaft can be usually fixedly coupled to a motor shaft of the internal combustion engine.
  • the prefeed pump 12 is hydraulically coupled on the pressure side with a pressure regulating valve 28, so that when a predetermined fuel pressure on the pressure side of the prefeed pump 12 is exceeded, a portion of the fuel delivered by the prefeed pump 12 can be returned to the suction side of the prefeed pump 12. As a result, the fuel pressure at the pressure side of the prefeed pump 12 can be limited.
  • the prefeed pump 12 is downstream of a high pressure pump 14 having a high pressure side 15 which is hydraulically coupled to a high pressure pump line 44, can be promoted via the fuel in a first injector 18 a.
  • the high pressure pump 14 may preferably be formed as a radial piston pump or as a series piston pump with a plurality of cylinder units, as is known for use in injection systems of internal combustion engines.
  • the first injector 18a is coupled via injector connection lines 40a, 40b, 40c to further injectors 18b, 18c, 18d.
  • Each of the injectors 18a, 18b, 18c, 18d is disposed in an engine block 50 of the internal combustion engine.
  • Each of the injectors 18a, 18b, 18c, 18d is associated with a combustion chamber of the internal combustion engine and each injector 18a, 18b, 18c, 18d can be controlled so that fuel is injected into the associated combustion chamber.
  • the high-pressure pump 14 the fuel, which is to be injected by means of the injectors 18a, 18b, 18c, 18d into the combustion chambers of the internal combustion engine, achieve a variable, high injection pressure.
  • the leakage fuel from the injectors 18a, 18b, 18c, 18d which consists of a Heidelbergageanteil and a Permanent leakage component composed, can be returned to the fuel tank 10.
  • Each of the injectors 18a, 18b, 18c, 18d has a fuel inlet chamber 20, which has a fuel inlet opening 22 and a fuel outlet opening 24.
  • the fuel inlet opening 22 of the fuel inlet chamber 20 of the first injector 18 a is hydraulically coupled to the high-pressure pump 14 by means of the high-pressure pump line 44.
  • the fuel inlet chamber 20 with the fuel inlet opening 22 and the fuel outlet opening 24 may be realized such that the fuel inlet opening 22 and the fuel outlet opening 24 are formed as high-pressure connections in an injector or that the injector 18a, 18b, 18c, 18d has an additional tee in at least a portion of the fuel inlet chamber 20 and the fuel inlet opening 22 and the fuel outlet opening 24 are formed.
  • the fuel outlet opening 24 of the fuel inlet chamber 20 of the injectors 18a, 18b, 18c, 18d is hydraulically coupled to the respective fuel inlet opening 22 of the fuel inlet chamber 20 of the further injectors 18b, 18c, 18d by means of one of the injector connection lines 40a, 40b, 40c.
  • the fuel entry chambers 20 of the injectors 18a, 18b, 18c, 18d are hydraulically coupled serially to one another by means of the injector connection conduits 40a, 40b, 40c.
  • a first injector connection line 40a has a length L1
  • a second injector connection line 40b has a length L2
  • a third injector connection line 40c has a length L3.
  • Another hydraulic resistance element 26 is arranged on the high-pressure side 15 of the high-pressure pump 14. It is particularly preferable if the hydraulic resistance element 26 of the high-pressure pump 14 has a hydraulic throttle characteristic that is different from that of the hydraulic resistance element 26 downstream of the fuel inlet chamber 20 of the injectors 18a, 18b, 18c, 18d.
  • the fuel outlet opening 24 of the fuel inlet chamber 20 is preferably closed hydraulically by a blanking plug.
  • the fuel inlet chamber 20 of the respectively furthest downstream arranged further injector 18b, 18c, 18d is provided with an end piece which replaces or closes the fuel outlet opening 24.
  • a volume flow control valve 30 is arranged, which allows control of the fuel flow, which is to be supplied to the high-pressure pump 14.
  • a pressure sensor 34 by means of which the fuel pressure on the high-pressure side 15 of the high-pressure pump 14 can be determined, and optionally as a function of other input variables, the volume flow control valve 30 can be controlled such that a low-pressure side control of the fuel flow supplied to the high-pressure pump 14 is possible ,
  • a purge line 32 Downstream of the prefeed pump 12 and upstream of the admission pressure control valve 28 branches off a purge line 32, the output side opens into the housing of the high pressure pump 14, so that it is possible to flush the housing of the high pressure pump 14 during operation with fuel.
  • the purge line 32 is preferably guided to the fuel tank 10.
  • filters 36, 38 are arranged at suitable points.
  • a first filter 36 is provided to protect the Feed pump 12 hydraulically between the fuel tank 10 and the prefeed pump 12.
  • a second filter 38 is arranged in front of the volume flow control valve 22 to protect the volume flow control valve 30 and the high-pressure pump 14.
  • Figure 1 shows a first embodiment of the injection system for an internal combustion engine, wherein in the engine block 50 juxtaposed injectors 18a, 18b, 18c, 18d are coupled by means of the Injektoritatis effet 40a, 40b, 40c serially hydraulically.
  • the injectors 18a, 18b, 18c, 18d are coupled by means of the Injektoritatis effet 40a, 40b, 40c serially hydraulically.
  • the lengths L1, L2, L3 of the injector connection pipes 40a, 40b, 40c are substantially equal. This makes it possible to use uniform injector connection lines 40a, 40b, 40c.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the injection system.
  • the fuel inlet chamber 20 of the injectors 18a, 18b, 18c, 18d juxtaposed in the engine block 50 are hydraulically serially coupled such that the lengths L1, L2, L3 of the injector communication lines 40a, 40b, 40c increase in a direction downstream of the first injector 18a , That is, the length L3 of the third injector communication line 40c between the injectors
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the injection system, with two high-pressure pump lines 44, which are hydraulically coupled to two first injectors 18a.
  • the high-pressure pump 14 can convey fuel into the fuel inlet chambers 20 of the first two injectors 18 a via the two high-pressure pump lines 44. Of the two fuel inlet chambers 20 of the two first injectors 18a, the fuel is then delivered via two injector connection lines 40a to two further injectors 18b. Both downstream of the high-pressure pump 14 in the high-pressure pump lines 44 and in the Injektoritatisönen 40 a respectively hydraulic resistance elements 26 are arranged.
  • FIG. 4 shows a fourth embodiment of the injection system with three injectors 18a, 18b, 18c.
  • the injectors 18a, 18b, 18c arranged side by side in the engine block 50 are hydraulically coupled in series by means of the injector connection lines 40a, 40b in such a way that the lengths of the injector connection lines 40a, 40b in one
  • the injector connection lines 40a, 40b can serve as a fuel storage volume, in particular also for the further downstream injector 18c.
  • FIG. 5 shows a fifth embodiment of the injection system with three injectors 18a, 18b, 18c.
  • the injectors 18a, 18b, 18c juxtaposed in the engine block 50 are hydraulically coupled to each other such that the lengths L1, L2 of the injector communication lines 40a, 40b decrease in a direction downstream of the first injector 18a. So that can a compact arrangement of the InjektorENSs effet 40a, 40b can be achieved.
  • FIG. 6 shows a sixth embodiment of the injection system in a section with the three injectors 18a, 18b, 18c.
  • the injectors 18a, 18b, 18c arranged side by side in the engine block 50 are hereby hydraulically coupled to one another such that the lengths L1, L2 of the injector connection lines 40a, 40b increase in a direction downstream of the first injector 18a.
  • the fuel inlet chambers 20 of the injectors 18a, 18b, 18c are formed so large that they can serve as a fuel reservoir 16. This makes it possible to form the fuel reservoirs 16 in a particularly simple manner in the fuel inlet chambers 20 of the injectors 18a, 18b, 18c so as to achieve a uniform injection quantity of the injectors 18a, 18b, 18c.
  • FIG. 7 shows a seventh embodiment of the injection system in a section.
  • the seventh embodiment differs from the sixth embodiment in that the high-pressure pump line 44 and the injector connection lines 40 a, 40 b each have one of the fuel reservoirs 16.
  • the fuel reservoirs 16 in this case are formed as a cross-sectional enlargement in sections of the high-pressure pump line 44 and the injector connection lines 40a, 40b. This represents a particularly simple embodiment of the fuel storage 16.
  • the prefeed pump 12 delivers fuel from the fuel tank 10, wherein impurities in the first filter 36 between the fuel tank 10 and the prefeed pump 12 can be retained.
  • the pressure at the outlet of the feed pump 12 is adjusted by the admission pressure control valve 28.
  • the fuel then passes via the second filter 38 to the volume flow control valve 30.
  • the high-pressure pump 14 is provided with as much fuel as is required by the injectors 18 a, 18 b, 18 c, 18 d.
  • the fuel is supplied via the fuel storage supply line 44 (or via the two fuel storage supply lines 44 of the third embodiment of FIG. 3) to the fuel inlet chamber 20 of the first injector 18a.
  • the fuel From the fuel inlet chamber 20 of the first injector 18a, the fuel then reaches the fuel inlet chamber 20 of the second injector 18b and from there, if necessary, to the fuel inlet chambers 20 of the further injectors 18c, 18d. From the fuel inlet chambers 20 of the injectors 18a, 18b, 18c, 18d, the fuel is injected via an outlet opening of the injector 18a, 18b, 18c, 18d into the combustion chambers of the internal combustion engine.
  • the injection pressure of all the injectors 18a, 18b, 18c, 18d is substantially identical, even with a serial arrangement of the fuel inlet chambers 20 of the injectors 18a, 18b, 18c, 18d.
  • the injector connection lines 40a, 40b, 40c may be made short and easily guided, whereby a better spatial adaptation to the internal combustion engine can be achieved. In addition, it is possible to minimize the risk of contamination of the injection system.

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Abstract

Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, mit einer Hochdruckpumpe (14) zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (10), mindestens einem ersten Injektor (18a) und mindestens einem weiteren Injektor (18b, 18c, 18d), wobei die Injektoren (18a, 18b, 18c, 18d) jeweils eine Kraftstoffeintrittskammer (20) aufweisen, und die Kraftstoffeintrittskammer (20) des ersten Injektors (18a) mit der Hochdruckpumpe (14) hydraulisch gekoppelt ist, wobei die Kraftstoffeintrittskammern (20) der Injektoren (18a, 18b, 18c, 18d) hydraulisch seriell miteinander gekoppelt sind.

Description

Beschreibung
Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine .
Zum Einspritzen von Kraftstoff in Brennräume einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine, kommen Einspritzanlagen zum Einsatz, die in den letzten Jahren immer mehr als sogenannte „Common-Rail"-Anlagen ausgeführt sind. Bei diesen werden die in den Brennräumen angeordneten Injektoren aus einem gemeinsamen KraftstoffSpeicher, dem Common-Rail, mit Kraftstoff versorgt. Der einzuspritzende Kraftstoff liegt dabei im KraftstoffSpeicher in der Regel unter einem Druck von etwa 2000 bar vor.
Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen weisen üblicherweise Pumpen auf, mittels derer Kraftstoff gefördert wird, um unter Verwendung von elektrisch gesteuerten Injektoren in Brennräume der Brennkraftstoffmaschine eingebracht zu werden. Derartige Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen stellen hohe Anforderungen an die Genauigkeit der Mengenzumessung des Kraftstoffs in die Brennräume der Brennkraftmaschine.
Dies ist besonders wichtig, da immer strengere Gesetzesvorschriften bezüglich der zulässigen Schadstoffemissionen von Brennkraftmaschinen, die in Kraftfahrzeugen angeordnet sind, erlassen werden. Diese machen es erforderlich, diverse Maß- nahmen vorzunehmen, durch welche die Schadstoffemissionen gesenkt werden. So ist beispielsweise die Bildung von Ruß stark abhängig von der Aufbereitung des Luft-/Kraftstoffgemisches in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine.
Die Einspritzanlage kann mit geeigneten Steuer- und Regelaggregaten eine hohe Genauigkeit der Mengenzumessung des Kraftstoffs in die Brennräume der Brennkraftmaschine erreichen. Aus der EP 1 296 060 Bl ist eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine bekannt, mit einer Hochdruckpumpe, mit der Kraftstoff aus einem Kraftstofftank in einen KraftstoffSpeicher gefördert werden kann, von wo aus er an mit dem Kraft- stoffSpeicher hydraulisch gekoppelte Injektoren verteilt werden kann. Durch ein Regelventil kann ein Kraftstoffdurchfluss vom Kraftstofftank zur Vorförderpumpe eingestellt werden. Bei geeigneter Ansteuerung des Regelventils kann so in dem KraftstoffSpeicher ein vorgegebener, von den Betriebsparametern der Brennkraftmaschine abhängiger Druck erreicht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einspritzanlage der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit der in einfacher Weise ein präzises und zuverlässiges Zumessen von Kraftstoff für die Brennkraftmaschine sowie ein einfacher Aufbau der Einspritzanlage ermöglicht werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, mit einer Hochdruckpumpe zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank, mindestens einem ersten Injektor und mindestens einem weiteren Injektor, wobei die Injektoren jeweils eine Kraftstoffeintrittskammer aufweisen, und die Kraftstoffeintrittskammer des ersten Injektors mit der Hochdruckpumpe hydraulisch gekoppelt ist, wobei die Kraftstoffeintrittskammern der Injektoren hydraulisch seriell miteinander gekoppelt sind. Die Kraftstoffeintrittskammer ist in dem Injektor derart ausgebildet und angeordnet, dass einem Brennraum der Brennkraftmaschine Kraftstoff von der Kraftstoffeintrittskammer durch den Injektor zuführbar ist .
Damit kann auf einen als Common-Rail ausgebildeten KraftstoffSpeicher verzichtet werden. Kraftstoffleitungen zwischen den Kraftstoffeintrittskammern der Injektoren können einfach angeordnet werden, und die Kraftstoffleitungen können sehr kurz sein. Die Anzahl der hochdruckseitigen Verbindungsstellen kann klein gehalten werden, wodurch sowohl die Montagezeit als auch das Risiko einer Verschmutzung der Einspritzan- läge klein gehalten werden kann.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weisen die Kraftstoffeintrittskammern der Injektoren jeweils eine Kraftstoffeintrittsoffnung und eine Kraftstoffaustrittsöffnung auf, und hydraulisch zwischen der Kraftstoffaustrittsöffnung der
Kraftstoffeintrittskammer eines der Injektoren und der Kraftstoffeintrittsöffnung der Kraftstoffeintrittskammer eines diesem einen Injektor stromabwärts nachgeordneten weiteren Injektors ist ein hydraulisches Widerstandselement angeord- net. Dies hat den Vorteil, dass die Streuung der Einspritzmengen an den Injektoren, die durch Druckwellen verursacht werden, klein gehalten werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein KraftstoffSpeicher in der Hochdruckpumpe und/oder stromabwärts der Hochdruckpumpe ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass die Streuung der Einspritzmengen an den Injektoren sehr klein gehalten werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der
KraftstoffSpeicher in einem der Injektoren ausgebildet. Damit ist eine einfache Ausbildung des KraftstoffSpeichers insbesondere in der Kraftstoffeintrittskammer des Injektors möglich.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der KraftstoffSpeicher hydraulisch zwischen der Hochdruckpumpe und dem ersten Injektor und/oder hydraulisch zwischen den Injektoren ausgebildet. Dies macht eine einfache Realisierung des KraftstoffSpeichers durch einen geeignet ausgebildeten Leitungsdurchmesser möglich. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein Drucksensor auf einer Hochdruckseite der Hochdruckpumpe angeordnet und ausgebildet zur Bestimmung eines Drucks auf der Hochdruckseite der Hochdruckpumpe. Dies stellt eine einfache Möglichkeit zur Integration des Drucksensors dar.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Kraftstoffeintrittskammern der Injektoren durch Injektorverbindungsleitungen hydraulisch miteinander gekoppelt. Injek- torverbindungsleitungen stellen eine einfache Möglichkeit zur Realisierung der hydraulischen Kopplung der Injektoren dar.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Längen der Injektorverbindungsleitungen im Wesentlichen gleich. Dies hat den Vorteil, dass einheitliche Injektorverbindungsleitungen zwischen den Injektoren verwendet werden können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform nehmen die Längen der Injektorverbindungsleitungen in einer Richtung stromabwärts des ersten Injektors von Injektor zu Injektor zu. Dies hat den Vorteil, dass die Injektorverbindungsleitungen als Kraftstoffspeichervolumen insbesondere auch für die am weitesten stromabwärts angeordneten weiteren Injektoren dienen können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform nehmen die Längen der Injektorverbindungsleitungen in einer Richtung stromabwärts des ersten Injektors von Injektor zu Injektor ab. Dies hat den Vorteil, dass eine kompakte Anordnung der Injektorverbindungsleitungen ermöglicht. Damit ist eine kostengünstige Lösung für die Einspritzanlage möglich.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform hat die Einspritzanlage mindestens zwei erste Injektoren, die mit der Hochdruckpumpe hydraulisch parallel gekoppelt sind. Dies hat den Vorteil, dass zwei kurze Hochdruckpumpenleitungen zur hydraulischen Kopplung der ersten Injektoren mit der Hochdruckpumpe eingesetzt werden können, mit denen die Druckver- luste sehr klein gehalten werden können. Des Weiteren ist eine hydraulisch symmetrische Anordnung der Injektoren möglich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine,
Figur 2 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform der Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine,
Figur 3 ein Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform der Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine,
Figur 4 ein Blockschaltbild einer vierten Ausführungsform der Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine,
Figur 5 ein Blockschaltbild einer fünften Ausführungsform der Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine,
Figur 6 ein Blockschaltbild eines Ausschnitts einer sechsten Ausführungsform der Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, und
Figur 7 ein Blockschaltbild eines Ausschnitts einer siebten Ausführungsform der Einspritzanlage für eine Brennkraftma- schine.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
In den Figuren 1 bis 5 ist eine Einspritzanlage für eine
Brennkraftmaschine dargestellt, die einen Kraftstofftank 10 aufweist. Aus dem Kraftstofftank 10 wird mittels einer Vor- förderpumpe 12 Kraftstoff gefördert. Die Vorförderpumpe 12 kann mit einer nicht dargestellten Antriebswelle mechanisch angetrieben werden, wobei die Antriebswelle üblicherweise mit einer Motorwelle der Brennkraftmaschine fest gekoppelt sein kann. Alternativ ist es auch möglich, die Vorförderpumpe 12 elektrisch zu betreiben, wodurch eine Steuerung der Förderleistung der Vorförderpumpe 12 unabhängig von der Förderleistung weiterer Pumpen möglich ist.
Die Vorförderpumpe 12 ist druckseitig mit einem Vordruckre- gelventil 28 hydraulisch gekoppelt, so dass bei Überschreiten eines vorgegebenen Kraftstoffdrucks an der Druckseite der Vorförderpumpe 12 ein Teil des von der Vorförderpumpe 12 geförderten Kraftstoffs zur Ansaugseite der Vorförderpumpe 12 zurückgeführt werden kann. Dadurch kann der Kraftstoffdruck an der Druckseite der Vorförderpumpe 12 begrenzt werden.
Der Vorförderpumpe 12 ist stromabwärts eine Hochdruckpumpe 14 nachgeordnet, die eine Hochdruckseite 15 hat, die hydraulisch mit einer Hochdruckpumpenleitung 44 gekoppelt ist, über die Kraftstoff in einen ersten Injektor 18a gefördert werden kann. Die Hochdruckpumpe 14 kann vorzugsweise als Radialkolbenpumpe oder als Reihenkolbenpumpe mit mehreren Zylindereinheiten ausgebildet sein, wie diese für den Einsatz in Einspritzanlagen von Brennkraftmaschinen bekannt ist.
Der erste Injektor 18a ist über Injektorverbindungsleitungen 40a, 40b, 40c mit weiteren Injektoren 18b, 18c, 18d gekoppelt. Jeder der Injektoren 18a, 18b, 18c, 18d ist in einem Motorblock 50 der Brennkraftmaschine angeordnet. Jedem der Injektoren 18a, 18b, 18c, 18d ist ein Brennraum der Brennkraftmaschine zugeordnet und jeder Injektor 18a, 18b, 18c, 18d kann so angesteuert werden, dass Kraftstoff in den zugeordneten Brennraum eingespritzt wird. Durch die Hochdruckpumpe 14 kann der Kraftstoff, der mittels der Injektoren 18a, 18b, 18c, 18d in die Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt werden soll, einen variablen, hohen Einspritzdruck erreichen. Der Leckagekraftstoff von den Injektoren 18a, 18b, 18c, 18d, der sich aus einem Schaltleckageanteil und einem Dauerleckageanteil zusammensetzt, kann zum Kraftstofftank 10 zurückgeführt werden.
Jeder der Injektoren 18a, 18b, 18c, 18d hat eine Kraftstoff- eintrittskammer 20, die eine Kraftstoffeintrittsöffnung 22 und eine Kraftstoffaustrittsöffnung 24 aufweist. Die Kraftstoffeintrittsöffnung 22 der Kraftstoffeintrittskammer 20 des ersten Injektors 18a ist mittels der Hochdruckpumpenleitung 44 mit der Hochdruckpumpe 14 hydraulisch gekoppelt. Die Kraftstoffeintrittskammer 20 mit der Kraftstoffeintrittsöffnung 22 und der Kraftstoffaustrittsöffnung 24 kann derart realisiert sein, dass die Kraftstoffeintrittsöffnung 22 und die Kraftstoffaustrittsöffnung 24 als Hochdruckanschlüsse in einem Injektorkörper ausgebildet sind oder dass der Injektor 18a, 18b, 18c, 18d ein zusätzliches T-Stück aufweist, in dem mindestens ein Teilbereich der Kraftstoffeintrittskammer 20 und die Kraftstoffeintrittsöffnung 22 und die Kraftstoffaustrittsöffnung 24 ausgebildet sind.
Die Kraftstoffaustrittsöffnung 24 der Kraftstoffeintrittskammer 20 der Injektoren 18a, 18b, 18c, 18d ist jeweils mittels einer der Injektorverbindungsleitungen 40a, 40b, 40c mit der jeweiligen Kraftstoffeintrittsöffnung 22 der Kraftstoffeintrittskammer 20 der weiteren Injektoren 18b, 18c, 18d hydrau- lisch gekoppelt. Die Kraftstoffeintrittskammern 20 der Injektoren 18a, 18b, 18c, 18d sind hydraulisch seriell mittels der Injektorverbindungsleitungen 40a, 40b, 40c miteinander gekoppelt. Eine erste Injektorverbindungsleitung 40a hat eine Länge Ll, eine zweite Injektorverbindungsleitung 40b hat eine Länge L2 und eine dritte Injektorverbindungsleitung 40c hat eine Länge L3.
Hydraulisch zwischen jeweils einer der Kraftstoffaustritts- öffnungen 24 der Kraftstoffeintrittskammer 20 eines der In- jektoren 18a, 18b, 18c, 18d und der Kraftstoffeintrittsöff- nung 22 der Kraftstoffeintrittskammer 20 eines diesem Injektor 18a, 18b, 18c, 18d stromabwärts nachgeordneten weiteren Injektors 18b, 18c, 18d ist ein hydraulisches Widerstandsele- ment 26 angeordnet. Ein weiteres hydraulisches Widerstandselement 26 ist an der Hochdruckseite 15 der Hochdruckpumpe 14 angeordnet. Besonders bevorzugt ist, wenn das hydraulische Widerstandselement 26 der Hochdruckpumpe 14 eine hydraulische Drosselcharakteristik hat, die von der des hydraulischen Widerstandselements 26 stromabwärts der Kraftstoffeintrittskam- mer 20 der Injektoren 18a, 18b, 18c, 18d verschieden ist.
Die Kraftstoffaustrittsöffnung 24 der Kraftstoffeintrittskam- mer 20 ist vorzugsweise hydraulisch durch einen Blindstopfen verschlossen. In einer weiteren Ausführungsform ist die Kraftstoffeintrittskammer 20 des jeweils am weitesten stromabwärts angeordneten weiteren Injektors 18b, 18c, 18d mit einem Endstück versehen, das die Kraftstoffaustrittsöffnung 24 ersetzt oder verschließt.
Zwischen der Vorförderpumpe 12 und der Hochdruckpumpe 14 ist ein Volumenstromsteuerventil 30 angeordnet, das eine Steuerung des KraftstoffStroms ermöglicht, der der Hochdruckpumpe 14 zugeführt werden soll. Mittels eines Drucksensors 34, durch den der Kraftstoffdruck auf der Hochdruckseite 15 der Hochdruckpumpe 14 bestimmt werden kann, sowie gegebenenfalls in Abhängigkeit von weiteren Eingangsgrößen, kann das Volumenstromsteuerventil 30 so angesteuert werden, dass eine nie- derdruckseitige Regelung des der Hochdruckpumpe 14 zugeführten KraftstoffStroms möglich ist.
Stromabwärts der Vorförderpumpe 12 und stromaufwärts des Vordruckregelventils 28 zweigt eine Spülleitung 32 ab, die aus- gangsseitig in das Gehäuse der Hochdruckpumpe 14 mündet, so dass es möglich ist, das Gehäuse der Hochdruckpumpe 14 während des Betriebs mit Kraftstoff zu spülen. Die Spülleitung 32 ist vorzugsweise zum Kraftstofftank 10 geführt.
Zum Schutz der in der Einspritzanlage angeordneten Aggregate, insbesondere der Pumpen 12, 14, der Injektoren 18a, 18b, 18c, 18d und des Volumenstromsteuerventils 30 sind an geeigneten Stellen Filter 36, 38 angeordnet. So ist zum Schutz der Vor- förderpumpe 12 hydraulisch zwischen dem Kraftstofftank 10 und der Vorförderpumpe 12 ein erster Filter 36 vorgesehen. Des Weiteren ist zum Schutz des Volumenstromsteuerventils 30 und der Hochdruckpumpe 14 vor dem Volumenstromsteuerventil 22 ein zweiter Filter 38 angeordnet.
Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, wobei jeweils in dem Motorblock 50 nebeneinander angeordnete Injektoren 18a, 18b, 18c, 18d mittels der Injektorverbindungsleitung 40a, 40b, 40c seriell hydraulisch miteinander gekoppelt sind. Durch eine derartige hydraulische Kopplung der Injektoren 18a, 18b, 18c, 18d sind die Längen Ll, L2, L3 der Injektorverbindungsleitungen 40a, 40b, 40c im Wesentlichen gleich. Damit ist es möglich, ein- heitliche Injektorverbindungsleitungen 40a, 40b, 40c einzusetzen .
Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Einspritzanlage. Dabei sind die Kraftstoffeintrittskammer 20 der in dem Motorblock 50 nebeneinander angeordneten Injektoren 18a, 18b, 18c, 18d derart hydraulisch seriell miteinander gekoppelt, dass die Längen Ll, L2, L3 der Injektorverbindungsleitungen 40a, 40b, 40c in einer Richtung stromabwärts des ersten Injektors 18a zunehmen. Dies heißt, dass die Länge L3 der drit- ten Injektorverbindungsleitung 40c zwischen den Injektoren
18c und 18d größer ist als die Länge L2 der zweiten Injektorverbindungsleitung 40b zwischen den weiteren Injektoren 18c und 18b und die Länge L2 der zweiten Injektorverbindungsleitung 40b wiederum größer ist als die Länge Ll der ersten In- jektorverbindungsleitung 40a zwischen dem ersten Injektor 18a und dem weiteren Injektor 18b. Es kann so erreicht werden, dass die Injektorverbindungsleitungen insbesondere auch für die am weitesten stromabwärts angeordneten weiteren Injektoren 18c, 18d als KraftstoffSpeichervolumen dienen können. Da- mit ist es möglich, die Streuung der Einspritzmengen der Injektoren 18a, 18b, 18c, 18d sehr klein zu halten. Figur 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Einspritzanlage, mit zwei Hochdruckpumpenleitungen 44, die mit zwei ersten Injektoren 18a hydraulisch gekoppelt sind. Die Hochdruckpumpe 14 kann über die beiden Hochdruckpumpenleitungen 44 Kraft- Stoff in die Kraftstoffeintrittskammern 20 der beiden ersten Injektoren 18a fördern. Von den beiden Kraftstoffeintrittskammern 20 der beiden ersten Injektoren 18a wird der Kraftstoff dann über zwei Injektorverbindungsleitungen 40a zu zwei weiteren Injektoren 18b gefördert. Sowohl stromabwärts der Hochdruckpumpe 14 in den Hochdruckpumpenleitungen 44 als auch in den Injektorverbindungsleitungen 40a sind jeweils hydraulische Widerstandselemente 26 angeordnet.
Mit zwei kurzen, parallel angeordneten Hochdruckpumpenleitun- gen 44 zur hydraulischen Kopplung der ersten Injektoren 18a mit der Hochdruckpumpe 14 und der hydraulisch symmetrischen Anordnung der Injektoren 18a, 18b können die Druckverluste der Einspritzanlage sehr klein gehalten werden.
Figur 4 zeigt eine vierte Ausführungsform der Einspritzanlage mit drei Injektoren 18a, 18b, 18c. Die in dem Motorblock 50 nebeneinander angeordneten Injektoren 18a, 18b, 18c sind hydraulisch seriell mittels der Injektorverbindungsleitungen 40a, 40b derart hydraulisch miteinander gekoppelt, dass die Längen der Injektorverbindungsleitungen 40a, 40b in einer
Richtung stromabwärts des ersten Injektors 18a zunehmen. Damit können die Injektorverbindungsleitungen 40a, 40b als Kraftstoffspeichervolumen insbesondere auch für den am weitesten stromabwärts angeordneten weiteren Injektor 18c die- nen.
Figur 5 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Einspritzanlage mit drei Injektoren 18a, 18b, 18c. Die in dem Motorblock 50 nebeneinander angeordneten Injektoren 18a, 18b, 18c sind der- art hydraulisch miteinander gekoppelt, dass die Längen Ll, L2 der Injektorverbindungsleitungen 40a, 40b in einer Richtung stromabwärts des ersten Injektors 18a abnehmen. Damit kann eine kompakte Anordnung der Injektorverbindungsleitungen 40a, 40b erreicht werden.
Figur 6 zeigt eine sechste Ausführungsform der Einspritzanla- ge in einem Ausschnitt mit den drei Injektoren 18a, 18b, 18c. Die in dem Motorblock 50 nebeneinander angeordneten Injektoren 18a, 18b, 18c sind hier derart miteinander hydraulisch gekoppelt, dass die Längen Ll, L2 der Injektorverbindungsleitungen 40a, 40b in einer Richtung stromabwärts des ersten In- jektors 18a zunehmen. Die Kraftstoffeintrittskammern 20 der Injektoren 18a, 18b, 18c sind dabei derart groß ausgebildet, dass sie als ein KraftstoffSpeicher 16 dienen können. Damit ist es möglich, die KraftstoffSpeicher 16 in besonders einfacher Weise in den Kraftstoffeintrittskammern 20 der Injekto- ren 18a, 18b, 18c auszubilden, um so eine gleichmäßige Einspritzmenge der Injektoren 18a, 18b, 18c zu erreichen.
Figur 7 zeigt eine siebte Ausführungsform der Einspritzanlage in einem Ausschnitt. Die siebte Ausführungsform unterscheidet sich von der sechsten Ausführungsform dadurch, dass die Hochdruckpumpenleitung 44 und die Injektorverbindungsleitungen 40a, 40b jeweils einen der KraftstoffSpeicher 16 aufweisen. Die KraftstoffSpeicher 16 sind in diesem Fall als Querschnittsvergrößerung in Abschnitten der Hochdruckpumpenlei- tung 44 und der Injektorverbindungsleitungen 40a, 40b ausgebildet. Dies stellt eine besonders einfache Ausführungsform der KraftstoffSpeicher 16 dar.
Im Folgenden soll die Funktion der Einspritzanlage beschrie- ben werden:
Die Vorförderpumpe 12 fördert Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 10, wobei Verunreinigungen in dem ersten Filter 36 zwischen dem Kraftstofftank 10 und der Vorförderpumpe 12 zurück- gehalten werden können. Der Druck am Ausgang der Vorförderpumpe 12 wird durch das Vordrucksteuerventil 28 eingestellt. Der Kraftstoff gelangt dann über den zweiten Filter 38 zu dem Volumenstromsteuerventil 30. Durch das Volumenstromsteuerven- til 30 wird der Hochdruckpumpe 14 so viel Kraftstoff zur Verfügung gestellt, wie von den Injektoren 18a, 18b, 18c, 18d benötigt wird. Mittels der Hochdruckpumpe 14 wird der Kraftstoff über die KraftstoffSpeicherzuleitung 44 (beziehungswei- se über die beiden KraftstoffSpeicherzuleitungen 44 der dritten Ausführungsform der Figur 3) an die Kraftstoffeintritts- kammer 20 des ersten Injektors 18a geliefert. Von der Kraftstoffeintrittskammer 20 des ersten Injektors 18a gelangt der Kraftstoff dann zu der Kraftstoffeintrittskammer 20 des zwei- ten Injektors 18b und von dort gegebenenfalls zu den Kraftstoffeintrittskammern 20 der weiteren Injektoren 18c, 18d. Von den Kraftstoffeintrittskammern 20 der Injektoren 18a, 18b, 18c, 18d wird der Kraftstoff über eine Austrittsöffnung des Injektors 18a, 18b, 18c, 18d in die Brennräume der Brenn- kraftmaschine eingespritzt.
Mittels der hydraulischen Widerstandselemente 26 kann erreicht werden, dass der Einspritzdruck von allen Injektoren 18a, 18b, 18c, 18d auch bei einer seriellen Anordnung der Kraftstoffeintrittskammern 20 der Injektoren 18a, 18b, 18c, 18d im Wesentlichen identisch ist.
Durch die serielle Anordnung der Kraftstoffeintrittskammern 20 der Injektoren 18a, 18b, 18c, 18d kann auf ein Common-Rail verzichtet werden. Damit kann die Zahl der hochdruckseitigen Verbindungsstellen sehr klein gehalten werden, wodurch die Montagezeit klein gehalten werden kann. Darüber hinaus können die Injektorverbindungsleitungen 40a, 40b, 40c kurz ausgebildet sein und einfach geführt werden, wodurch eine bessere räumliche Anpassung an die Brennkraftmaschine erreicht werden kann. Außerdem ist es möglich, das Risiko einer Verschmutzung der Einspritzanlage klein zu halten.

Claims

Patentansprüche
1. Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, mit
- einer Hochdruckpumpe (14) zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (10),
- mindestens einem ersten Injektor (18a) und mindestens einem weiteren Injektor (18b, 18c, 18d) , wobei die Injektoren (18a, 18b, 18c, 18d) jeweils eine Kraftstoffeintrittskammer (20) aufweisen, und die Kraftstoffeintrittskammer (20) des ersten Injektors (18a) mit der Hochdruckpumpe (14) hydraulisch gekoppelt ist, wobei die Kraftstoffeintrittskammern (20) der Injektoren (18a, 18b, 18c, 18d) hydraulisch seriell miteinander gekoppelt sind.
2. Einspritzanlage nach Anspruch 1, bei der die Kraftstoffeintrittskammern (20) der Injektoren (18a, 18b, 18c, 18d) jeweils eine Kraftstoffeintrittsöffnung (22) und eine Kraftstoffaustrittsöffnung (24) aufweisen, und hydraulisch zwischen der Kraftstoffaustrittsöffnung (24) der Kraftstoffein- trittskammer (20) eines der Injektoren (18a, 18b, 18c, 18d) und der Kraftstoffeintrittsöffnung (22) der Kraftstoffeintrittskammer (20) eines diesem einen Injektor (18a, 18b, 18c, 18d) stromabwärts nachgeordneten weiteren Injektors (18b, 18c, 18d) ein hydraulisches Widerstandselement (26) angeord- net ist.
3. Einspritzanlage nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der ein KraftstoffSpeicher (16) in der Hochdruckpumpe (14) und/oder stromabwärts der Hochdruckpumpe (14) ausgebildet ist.
4. Einspritzanlage nach Anspruch 3, bei der der Kraftstoffspeicher (16) in einem der Injektoren (18a, 18b, 18c, 18d) ausgebildet ist.
5. Einspritzanlage nach Anspruch 3, bei der der Kraftstoffspeicher (16) hydraulisch zwischen der Hochdruckpumpe (14) und dem ersten Injektor (18a) und/oder hydraulisch zwischen den Injektoren (18a, 18b, 18c, 18d) ausgebildet ist.
6. Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein Drucksensor (34) auf einer Hochdruckseite (15) der Hochdruckpumpe (14) angeordnet ist und ausgebildet zur Bestimmung eines Drucks (p) auf der Hochdruckseite (15) der Hochdruckpumpe (14) .
7. Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Kraftstoffeintrittskammern (20) der Injektoren durch Injektorverbindungsleitungen (40a, 40b, 40c) hydraulisch miteinander gekoppelt sind.
8. Einspritzanlage nach Anspruch 7, bei der die Längen (Ll, L2, L3) der Injektorverbindungsleitungen (40a, 40b, 40c) im Wesentlichen gleich sind.
9. Einspritzanlage nach Anspruch 7, bei der die Längen (Ll, L2, L3) der Injektorverbindungsleitungen (40a, 40b, 40c) in einer Richtung stromabwärts des ersten Injektors (18a) von Injektor (18a, 18b, 18c, 18d) zu Injektor (18a, 18b, 18c, 18d) zunehmen.
10. Einspritzanlage nach Anspruch 7, bei der die Längen (Ll, L2, L3) der Injektorverbindungsleitungen (40a, 40b, 40c) in einer Richtung stromabwärts des ersten Injektors (18a) von Injektor (18a, 18b, 18c, 18d) zu Injektor (18a, 18b, 18c, 18d) abnehmen.
11. Einspritzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mindestens zwei ersten Injektoren (18a), die mit der Hochdruckpumpe (14) hydraulisch parallel gekoppelt sind.
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