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DE102004039338B4 - Kraftstoffsystem mit Druck-Pulsations-Dämpfungshintergrund - Google Patents

Kraftstoffsystem mit Druck-Pulsations-Dämpfungshintergrund Download PDF

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DE102004039338B4
DE102004039338B4 DE102004039338.9A DE102004039338A DE102004039338B4 DE 102004039338 B4 DE102004039338 B4 DE 102004039338B4 DE 102004039338 A DE102004039338 A DE 102004039338A DE 102004039338 B4 DE102004039338 B4 DE 102004039338B4
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Germany
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throttle
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rail
critical
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Christopher John Treusch
Joe Zhi Li
Robert Eugene Wattleworth
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Cooper Standard Automotive Inc Novi Us
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Cooper Standard Automotive Inc
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Abstract

Kraftstoffverteilersystem (100) für einen Verbrennungsmotor, mit einer Kraftstoffdruckdämpfung, weiterhin umfassend:• eine Kraftstoffzuführungsleitung (112);• eine Kraftstoffschiene (120, 148), mit einer Kraftstoffpassage (118, 146), wobei die Kraftstoffschiene (120, 148) mit der Kraftstoffzuführungsleitung (112) verbunden ist, damit Kraftstoff von der Kraftstoffzuführungsleitung (112) in die Kraftstoffpassage (118, 146) gelangen kann;• eine Anzahl von Einspritzdüsen (128), verbunden mit der Kraftstoffschiene (120, 148), um Kraftstoff von der Kraftstoffpassage (118, 146) aufzunehmen, der dann zum Verbrennungsmotor (114) geleitet wird;• ein Compliance-Bauteil (132), angeordnet innerhalb des Systems (100), wobei das Compliance-Bauteil (132) das Kompressionsmodul des Systems (100) erhöht; gekennzeichnet durch• ein kritisches Element (134, 136), gebildet aus einem Bereich des Kraftstoffverteilersystems (100), wobei das kritische Element (134, 136) signifikant zum Resonanzzustand des Systems (100) während des Betriebs beiträgt und unter Verwendung einer Form-Modalanalyse identifizierbar ist, wobei im System (100) eine Druckpulsation auftritt; und• eine Drossel (138, 140, 142), angeordnet innerhalb des Kraftstoffverteilersystems (100), wobei die Drossel (138, 140, 142) in Beziehung zum kritischen Element (134, 136) angeordnet ist, und wobei die Distanz (D) der Drossel (138, 140, 142) zu einem Ende des kritischen Elements (134, 136) allgemein durch die Gleichung D = (1 - E)/0.00226 gegeben ist und E die Wirksamkeit einer Drosselposition verglichen mit einer Optimalposition in Prozent ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Kraftstoffverteilersysteme und spezifischer ein Kraftstoffverteilersystem mit verringerten Pulsationsgrößen in verschiedenen Resonanzmodi des Kraftstoffzuleitungssystems.
  • Herkömmliche Verfahren zur Dämpfung von Druckpulsationen in Kraftstoffsystemen beruhen einzig auf dem Einschluss eines Bauteils, das eine erhöhte Compliance (ein „Compliance-Bauteil“) aufweist, wodurch es das Kompressionsmodul des Systems verringert. Dieses kann durch die Verwendung eines herkömmlichen Kraftstoffdruckdämpfers, eines internen Dämpfers oder inheränter / oder EigenDämpfung erreicht werden, wobei letzteres bedeutet, dass ein Bauteil des Kraftstoffzuliefersystem in Fließverbindung mit dem pulsierenden Kraftstoff mit einer flexiblen Wand oder Wänden ausgestattet ist, um die Druckschwankungen innerhalb des Systems zu absorbieren. Die Anordnung dieser „Compliance-Bauteile“ ist im Allgemeinen allein durch Herstellungs- oder Anordnungsbelange vorgegeben.
  • Es ist jedoch nicht immer ausreichend, einfach die Compliance zu erhöhen, um alle unerwünschten Druckpulsationen im Kraftstoffzuleitungssystem abzubauen. Ebenso kann dieses zu nicht erwünschten Variationen der Performance des Einspritzsystems, wie auch zu unerwünschten Geräuschen, Vibrationen und Härten führen. Bei einigen Systemen, bei denen eine ausreichende Erhöhung der Compliance möglich ist, ist es kommerziell nicht praktikabel und physikalisch nicht geeignet, ein anwendungsspezifisches nachgiebiges Dämpfungssystem einzuführen. Die erhöhte Compliance kann einige Bauteile für ihren ordnungsgemäßen Betrieb zu sehr schwächen oder zur Erreichung des gewünschten Effekts kostspielige Materialien erfordern.
  • Die Lösung der Resonanzfrequenzprobleme durch eine lediglich erhöhte Compliance kann zu anderen ungewünschten Effekten führen. Eine Erhöhung der Compliance mag eine vermehrte Absorbtion von Pulsationen gestatten, führt aber ebenso zu einer Frequenzverschiebung der Resonanzzustände des Systems. Bei einer Erhöhung der Compliance verschiebt sich die Frequenz des Resonanzzustände zu niedrigeren Frequenzen. Verringert sich die Frequenz des Resonanzzustände, können sich Resonanzzustände höherer Frequenz(en), die zuvor oberhalb des Arbeitsfrequenzbereichs des Kraftstoffsystems lagen (und somit vorher kein Problem darstellte), in den Arbeitsfrequenzbereich des Kraftstoffsystems verschieben. Eine Erhöhung der Compliance kann daher manchmal in stärker störenden Resonanzfrequenzzuständen resultieren als bisher.
  • Die beschreibt ein Kraftstoffdruck-Pulsationsunterdrückungssystem eines Kraftstoffleitungssystems für einen Benzinmotor mit mehreren Zylindern, die in gerader V-Form oder horizontal entgegengesetzter Form angeordnet sind, mit Zufuhrrohren zum Verteilen von Kraftstoff an die Zylinder vom rücklauffreien Typ ohne einen Rücklaufkreis zu einem Kraftstofftank. Der Querschnitt von mindestens einem der Kommunikationsrohre, die die Förderrohre bilden, bildet eine flexible Absorptionsfläche. Vorgesehen ist ein Öffnungsabschnitt zum Dämpfen der durch die Kraftstoffeinspritzung verursachten Druckimpulswelle in der Nähe eines Verbindungsteils zwischen mindestens einem Förderrohr und einem installiert Versorgungsrohr oder Verbindungsrohr. Die Querschnittsfläche des Strömungskanals der Öffnung sollte wünschenswerterweise das 0,2-fache der Querschnittsfläche des Strömungskanals des Verbindungsrohrs oder des Versorgungsrohrs oder darunter betragen.
  • Die beschreibt ein Verfahren zur Steuerung eines Erzeugungsbereiches der Pulsationsresonanz in einem Kraftstoffzufuhrmechanismus mit einer rücklauffreien Kraftstoffzufuhrleitung. Ein Paar rücklauffreier Kraftstoffzufuhrrohre ist in jeder Bank eines horizontal gegenüberliegenden Motors oder eines V-Motors angeordnet und durch ein Verbindungsrohr verbunden. Gesteuert wird die natürliche Periodenzeit von Pulsationswellen, die durch Pulsationswellen induziert werden, die zum Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung durch Einspritzdüsen durch das Verbindungsrohr von einem zum anderen der Kraftstoffzufuhrrohre erzeugt werden, indem diese natürliche Periodenzeit verlängert wird, um dadurch den Pulsationsresonanzpunkt aus dem Bereich mit niedriger Rotation des Motors zu bewegen, während die natürliche Periodenzeit verkürzt wird, um dadurch den Pulsationsresonanzpunkt aus dem Bereich mit hoher Rotation des Motors heraus zu bewegen.
  • Die beschreibt ein Kraftstoffversorgungssystem für einen Direkteinspritzmotor mit einer Einzylinder-Kolbenpumpe mit variabler Kapazität und zwei Kraftstoffverteilern. An den stromaufwärtigen Einlässen der beiden Kraftstoffverteiler befinden sich angeordnete Öffnungen. An den den Einlassseiten gegenüberliegenden Seiten sind die Kraftstoffverteiler durch ein Verbindungsrohr miteinander verbunden. Das Kraftstoffversorgungssystem ist in der Lage, eine charakteristische Frequenz der Kraftstoffsäulen zu erhöhen. Das System kann einen Nocken aufweisen, der einen Kolben einer Hochdruckkraftstoffpumpe antreibt, um sich einmal für jeweils zwei Verbrennungen in zwei Motorzylindern hin und her zu bewegen.
  • Die beschreibt eine Kraftstoffverteilungsvorrichtung mit einer Kraftstoffverteilungsleitung, welche mit einem Verteilungskanal versehen ist, dessen beide Enden geschlossen sind. In der Kraftstoffverteilungsleitung sind mehrere Kraftstoffeinspritzventile installiert, welche über den Verteilungskanal mit Kraftstoff versorgt werden. Die Kraftstoffverteilungsvorrichtung umfasst weiterhin einen pulsierender Dämpfer zum Dämpfen der Pulsation in dem Verteilungskanal und ein Kraftstoffeinleitungsrohr zum Einleiten von Kraftstoff von einer Kraftstoffversorgungsquelle in den Verteilungskanal. Der pulsierende Dämpfer und das Kraftstoffeinleitungsrohr sind in Längsrichtung im mittleren Teil des Verteilungskanals angeordnet. Mehrere Kraftstoffeinspritzventile sind symmetrisch in Bezug auf die Achse des pulsierenden Dämpfers angeordnet.
  • Es bleibt daher wünschenswert, ein geeignetes Mittel zur Dämpfung unerwünschter Druckpulsationen zur Verfügung zu stellen. Insbesondere soll die maximale Pulsationsgröße anders als lediglich durch eine Erhöhung der Compliance beschränkt werden.
  • Die Aufgabe wird durch ein Kraftstoffverteilersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Anordnung einer Drossel in einem Kraftstoffverteilersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
  • Die vorliegende Erfindung überwindet die Nachteile aus dem Stand der Technik durch Einbeziehung einer oder mehrerer Drosseln in kritischen Elementen der Kraftstoffschiene, um das Dämpfungsverhältnis des Resonanzzustands zu erhöhen und so die gewünschte Dämpfung der Druckschwankungen zu erreichen. Eine Schwierigkeit ergibt sich, wenn die Betriebsfrequenz einen der zahlreichen Resonanzzustände des Systems erregt. Ausgehend von diesem Resonanzpunkt kann bestimmt werden, welche Elemente des Kraftstoffverteilersystems am stärksten zu diesem Resonanzpunkt beitragen. Ein solches Element kann ein bestimmtes Bauteil des Kraftstoffverteilersystems, wie zum Beispiel ein Brückenrohr zwischen zwei Seiten der Kraftstoffschienenbaugruppe, oder es kann eine signifikante Struktur für Resonanzzustände innerhalb eines Bauteils sein, wie z.B. ein langer, gerader Bereich eines Rohres zwischen zwei Einspritzventilen, integriert in ein größeres Bauteil der Kraftstoffschiene. Bei der Anregungsfrequenz einiger dieser Resonanzzustände kann die maximale Betriebssystem-Impulsgröße auf ein Vielfaches des normalen Betriebsniveaus ansteigen. Diese Resonanzzustände und die verbundenen Systemelemente werden im Folgenden als kritische Punkte und kritische Elemente bezeichnet.
  • In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird eine Drossel (Durchflußbegrenzer) in oder in Nachbarschaft zu einem identifizierten kritischen Element oder Elementen angeordnet, die andernfalls signifikant zu kritischen Resonanzzuständen beitragen würden, die Druckpulsationen oberhalb eines bestimmten Schwellenwertes im Betriebsfrequenzbereich des Systems verursachen. Diese Drosseln dienen dazu, das Dämpfungsverhältnis des kritischen Zustandes zu erhöhen und damit das System hinreichend zu dämpfen, um die maximale Betriebsimpulsgröße unter einen für die gegebenen Anwendungen geforderten bestimmten Schwellenwert zu reduzieren bzw. zu beschränken.
  • Es ist Gegenstand und Vorteil, dass die vorliegende Erfindung zur Vermeidung unerwünschter Druckschwankungen in einem Kraftstoffsystem führt.
  • Es ist weiterhin Gegenstand und Vorteil, dass die vorliegende Erfindung zur Beschränkung der maximalen Betriebssystemimpulsgröße führt, ohne zusätzliche Resonanzzustände in den Betriebsfrequenzbereich des Kraftstoffsystems einzuführen.
  • Diese und andere Vorzüge, Eigenschaften und Gegenstände der vorliegenden Erfindung werden aus den Zeichnungen, der detaillierten Beschreibung und den folgenden Ansprüchen ersichtlich werden.
    • 1 zeigt eine Ansicht eines Kraftstoffsystems nach dem Stand der Technik mit einem konventionellen Compliance-Dämpfer;
    • 2 zeigt eine Ansicht eines Kraftstoffsystems mit einer in oder benachbart zu einem kritischen Element angeordnete Drossel;
    • 3 zeigt ein Diagramm und eine Tabelle die Beziehung zwischen Effizienz und Distanz der Drossel vom kritischen Element; und
    • 4 zeigt eine Drossel, wie sie gemäß vorliegender Erfindung verwendet werden kann.
  • 1 zeigt ein konventionelles Druckpulsations-Dämpfungssystem 8a, wie es in einem Kraftstoffsystem verwendet wird. Druckpulsationen in Kraftstoffsystemen 8 resultieren aus Einspeisungen und Ausgängen des Systems 8. Diese Druckpulsationen können unerwünschte Druckschwankungen an der Einspritzdüse hinzufügen, so dass die Vorhersagbarkeit der Einspritzfunktion herabgesetzt und die Möglichkeit des Motor-Antriebsstrang-Regelungsmoduls, Emissionen und Performance vorauszuberechnen und zu steuern, beeinträchtigt wird. Um ein effizientes Antriebsstrang-Regelungsmodul zu designed, spezifizieren viele Automobilhersteller eine maximale Impulsgröße, über der das Kraftstoffsystem nicht arbeiten sollte.
  • Bei bestimmten Drehzahlen und Belastungen im Betriebsbereich des Fahrzeugs und des Kraftstoffsystems 8, können die Druckspitzen und der Kraftstoffdruck zehnfach größer sein. Als 7 während anderer Betriebsphasen. Diese hohen Druckgrößen können wiederum unerwünschte Geräusche, Vibrationen und Härte im Kraftstoffsystem 8 erzeugen oder die spezifizierte maximale Druckimpulsgröße überschreiten. Ingenieure müssen daher ein System entwickeln, das in spezifischen Betriebsbereichen arbeitet mit einem Design, das größere Druckimpulse im System vermeidet. Diese Druckspitzen hoher Größenordnung sind abhängig von und differieren basierend auf spezifischen Ausführungsformen.
  • Oftmals werden Dämpfer 10 eingesetzt, um unerwünschte Pulsationen zu dämpfen. Das Zufügen oder die Modifikation eines Dämpfers 10 kann jedoch die Resonanzzustände des Kraftstoffsystems 8 verändern so dass sich manchmal ein Resonanzzustand, der vormals jenseits des Betriebsfrequenzbereichs auftrat, in den Betriebsfrequenzbereich verschiebt. Ingenieure tauschen den Dämpfer 10 bei dem Versuch, den besten Kompromiss zu finden, iterativ oftmals aus.
  • Druckschwankungen des Kraftstoffs werden im Druckpulsations-Dämpfungssystem 8 durch die Kraftstoffpumpe, Druckentlastung durch Auslösen der Einspritzdüsen auf der Ausgangsseite und Zusammenspiel dieser Ein- und Ausgänge unter den Elementen des Kraftstoffsystems 8 erzeugt. Bei einem konventionellen Dämpfungssystem 8a steht der Dämpfer in Fließverbindung mit dem Fluid in der Passage 20, um Druckpulsationen zu absorbieren. Bei einigen Dämpfungssystemen 8 kann dieser Dämpfer 10 so einfach als eine dünne Wand in einem der Bauteile des Kraftstoffsystems 8 ausgelegt sein, die sich in Erwiderung auf Druckerhöhungen dehnt. Bei komplizierteren Systemen umfassen einzelne Dämpfer 10, wie z.B. der in 1 illustrierte, eine flexible Membran 30, die von einer Feder oder einem anderen Mittel 40 zur Absorption der Pulsationsenergie in der Passage 20 unterstützt wird. Noch weitere Beispiele von Dämpfungssystemen 8a umfassen die Bereitstellung eines internen Dämpfers 10 in der Kraftstoffschiene und die Ausstattung der Kraftstoffschiene / des Kraftstoffsystems mit inhärenter oder Selbstdämpfung durch die Einarbeitung flexibler Wandelemente im System.
  • Wie oben erwähnt werden Dämpfer 10 oft in einem iterativen Prozess mit geringer Berücksichtigung der Interaktion der verschiedenen Bauteile in ihrer Funktion der Reduktion der Druckschwankungen entwickelt und angeordnet. Oft werden mehr Compliance-Elemente in ein konventionelles System eingeführt, um die Energie zu absorbieren und so die Pulsationen und ihre unerwünschten Effekte zu vermindern. Eine solche Mehr-Compliance im System kann wie oben erwähnt andere Probleme erzeugen. Die vorliegende Erfindung überwindet diese Probleme.
  • Durchläuft ein Kraftstoffsystem 8 den für den Betrieb erwarteten Drehzahlbereich, können Druckspitzen mit Größenordnungen jenseits der akzeptablen Designspezifikationen beobachtet werden. Führt man eine FFT-Analyse (schnelle Fourier-Transformation-Analyse) einer gegebenen Druckspitze durch, kann eine Frequenz bestimmt werden, die primär zu dieser Druckspitze beiträgt. Diese Frequenz wird im Folgenden als „kritische Frequenz“ bezeichnet. Ausgehend von der kritischen Frequenz kann der der Druckspitze zugehörige Resonanzpunkt identifiziert werden. Dieser wird im Folgenden als „kritischer Zustand“ bezeichnet. Oftmals beruht mehr als eine Druckspitze beim Drehzahldurchlauf auf einem einzigen kritischen Punkt. Unter Verwendung einer Form-Modalanalyse können ein oder mehrere Elemente identifiziert werden, die am meisten zum kritischen Punkt beitragen. Diese Elemente werden im Folgenden als „kritische Elemente“ bezeichnet.
  • Die Erfinder haben entdeckt, dass die Identifizierung eines kritischen Elements und die Anordnung einer Drossel im kritischen Element wesentlich das Dämpfungsverhältnis des kritischen Zustandes erhöht, was zu einer maximalen Reduktion der mit diesem verbundenen Druckspitzen führt. Die Erfinder haben weiterhin entdeckt, dass die Drossel sogar außerhalb des kritischen Elements benachbart dem kritischen Element angeordnet werden kann, was zu einer akzeptablen Reduktion der Größenordnung der Druckspitze auf ein dem gegebenen Design und der gegebenen Anwendung zulässiges Niveau führt.
  • 2 zeigt ein Kraftstoffsystem 100. Das illustrierte Kraftstoffsystem liefert Kraftstoff von einem Kraftstofftank 110 über eine Chassis-Leitung 112 an einen Verbrennungsmotor 114. Von der Chassis-Leitung 112 wird Kraftstoff über einen Einlauf 116 in eine interne Passage 118 einer Kraftstoffschiene 120 geleitet. Die Kraftstoffschiene 120 kann eine der vielfältigen bekannten Ausführungen aufweisen, wie z.B. das illustrierte Dual-Rail-System (Zwei-Schienen-System), mit einer ersten Seitenschiene 122 und einer zweiten Seitenschiene 124. Die beiden Seitenschienen 122, 124 sind über eine Kreuzschiene 126 miteinander verbunden. Mit der ersten und zweiten Seitenschiene 122, 124 sind eine Anzahl von über Einspritzbechern 130 (engl. injector Cup) verbundenen Einspritzdüsen 128 verbunden. Die Kraftstoffschiene 120 ist weiterhin mit einem Compliance-Bauteil 132 ausgestattet, dargestellt als interner Dämpfer, das das Kompressionsmodul des Kraftstoffsystems 100 vergrößert.
  • Wie oben erwähnt können ein oder mehrere kritische Elemente 134 innerhalb des Kraftstoffsystems 100 vorhanden sein. Es ist festzuhalten, das das kritische Element / die kritischen Elemente 134 ein diskreter Teil des Kraftstoffsystems 100 sein können, wie z.B. die Kreuzschiene 126, oder sie ein Bereich des Kraftstoffsystems 100 sein können, wie z.B. ein Abschnitt einer der beiden Seitenschienen 122, 124 zwischen zwei Kraftstoffeinspritzdüsen 128.
  • Zwei kritische Bauteile 134, 136 sind für illustrative Zwecke im Kraftstoffsystem 100 dargestellt. Als erstes kritisches Bauteil 134 ist die Kreuzschiene 126 gekennzeichnet, während als zweites kritisches Bauteil 136 ein Bereich der ersten Seitenschiene 122 zwischen zwei Kraftstoffeinspritzdüsen 128 gekennzeichnet ist.
  • Eine Drossel 138 ist in Beziehung zum kritischen Element 134, 136 angeordnet, um die durch dieses kritische Element 134, 136 beigesteuerte maximale Betriebsimpulsgröße zu reduzieren. Es wird darauf hingewiesen, dass alle Systeme inhärente Compliance beruhend auf den Bauteilmaterialien, dem Bauteildesign und der Konfiguration aufweisen. Einige Ausführungsformen schließen die Dämpfungsfunktion in Design der Wand der Kraftstoffschiene ein. Diese eingearbeitete Compliance kann in einigen Fällen die ganze vom System geforderte Compliance erfüllen. In diesen Fällen könnte der diskrete Dämpfer (10) entfallen, da andere Bauteile diese Funktion zur Verfügung stellen. Durch die Anordnung der Drossel 138 in der richtigen Beziehung zu einem identifizierten kritischen Element 134, 136 kann das Dämpfungsverhältnis erhöht und dadurch die maximale Betriebssystem-Impulsgröße reduziert werden, ohne neue und unerwünschte weitere Resonanzzustände einzuführen.
  • In 2 werden zwei kritische Elemente identifiziert, die Kreuzschiene 126 und der Abschnitt der ersten Seitenschiene 122. Wie oben erwähnt wird der maximal mögliche Effekt durch Anordnung einer Drossel 140 irgendwo im kritischen Element 134, 136 erzielt. Mit anderen Worten wird die Größenordnung der Druckspitze um einen maximalen Wert herabgesetzt. Dieses ist im Zusammenhang mit dem kritischen Element 134 selbst und der Anordnung einer Drossel 140 im kritischen Element 134 zu sehen.
  • Eine optimale Drosselanordnung kann aufgrund von Anordnungs- oder anderen Beschränkungen nicht immer möglich oder praktikabel sein. Die Anordnung einer Drossel 142 an einer weniger optimalen Position kann aber immer noch dazu dienen, die maximale Betriebssystem-Impulsgröße adäquat unter die durch Designkriterien spezifizierte Größe zu drücken. In solchen Fällen kann die Anordnung der Drossel 138 benachbart dem kritischen Element 136 hinreichend Nutzen bezüglich der Größenverringerung bewirken, so dass die Größe der Druckspitze auf eine innerhalb der Designkriterien annehmbare Größe reduziert wird. Dieses ist im Zusammenhang mit dem kritischen Element 136 und der Anordnung einer Drossel 142 im kritischen Element 136 selbst zu sehen. In einem solchen Fall wird nur ein Teil des optimalen Nutzens, nämlich der des durch die Anordnung der Drossel im kritischen Element erzielten Nutzens, erreicht werden.
  • Die Wirksamkeit der Drossel 138,140,142 kann als eine lineare Funktion der Distanz von der optimalen Position zur Drossel wiedergegeben wird. Im Allgemeinen kann die Wirksamkeit einer Drosselposition verglichen mit der Optimalposition durch die Gleichung E = 1 .000 0 .00226 × D
    Figure DE102004039338B4_0001
    angegeben werden, wobei E die Wirksamkeit und D die Distanz vom Ende des kritischen Elements (gemessen in mm) ist. Die Formel kann auch wie folgt angegeben werden: D = ( 1.00 E ) / 0 .00226
    Figure DE102004039338B4_0002
    3 zeigt die Beziehung zwischen Performance oder Wirksamkeit einer Drossel 138, definiert als Prozent der optimalen Wirksamkeit, in Bezug auf ihre Positionierung relativ zum Endpunkt des kritischen Elements 134, 136. Wie hier definiert, wird die Distanz vom kritischen Element 134, 136 vom Endpunkt des kritischen Elements 134, 136 zur Position der Drossel 138 gemessen. Aus Graph 144 in 3 ist ersichtlich, dass eine im Wesentlichen lineare Abhängigkeit zwischen dem Prozentsatz des optimal erzielten Nutzens und der Distanz, in der die Drossel 138 vom kritischen Element 134, 136 angeordnet ist, besteht.
  • Ist die Drossel 138 benachbart zum kritischen Element angeordnet, wird die durch das entsprechende kritische Element 134, 136 verursachte maximale Betriebsimpulsgröße herabgesetzt. Der Effekt, den die Drossel 138 auf die Reduktion der maximalen Betriebsimpulsgröße aufweist, kann die Größe des Betriebsimpulses auf die Anforderungen der spezifizierten maximalen Betriebsimpulsgröße für ein System vermindern. In einem solchen Fall ist eine optimale Anordnung der Drossel 138 kein Erfordernis, und die Drossel 138 kann in einiger Entfernung vom Endpunkt des kritischen Elements 134, 136 angeordnet sein. Unter Umformung des Wirksamkeits-Terms der vorhergehenden Gleichung, kann die erlaubte Distanz, die eine Drossel 138 vom Endpunkt eines kritischen Elements 134, 136 entfernt werden kann, im Wesentlichen durch die Gleichung D = 1.000 [ R r / R a ] / 0 .00226
    Figure DE102004039338B4_0003
    ausgedrückt werden, wobei Rr die erforderliche Wirkung auf die maximale Impulsgröße und Ra die tatsächliche Wirkung auf die Impulsgröße, hervorgerufen durch die Drossel 138, darstellt. Verringert daher eine Optimaldrossel (angeordnet innerhalb 0 mm vom kritischen Element) die tatsächliche maximale Betriebssystem-Impulsgröße, Ra, um einen Faktor von 4 und die spezifizierte oder geforderte maximale Betriebssystem-Impulsgröße Rr, ist zweimal so groß, so kann sich das System bei der Anordnung der Drossel eine 50%ige Effizienz leisten. Aus dem Graph und der Tabelle aus 3 ist ersichtlich, dass die Drossel 138 innerhalb von 221 mm vom Endpunkt des kritischen Elements angeordnet sein sollte.
  • Während die oben genannten Gleichungen erster Ordnung sehr gute Ergebnisse bei der Vorhersage des Anteils des optimal erreichten Nutzens erzielen, offenbart eine Betrachtung des Graphen in 3, dass die Daten eine schwache Nichtlinearität aufweisen. Eine nicht-lineare Analyse liefert ein leicht verbessertes mathematisches Modell der Daten, eine Gleichung zweiter Ordnung. Demgemäß kann die Wirksamkeit einer Drosselposition verglichen mit einer optimal angeordneten Drossel 138 weiterhin wie folgt definiert werden: E = 1.00066 0.00107663 ( D ) 0.00000699496 ( D 2 ) .
    Figure DE102004039338B4_0004
  • Bezugnehmend auf 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer Drossel 138, wie sie in der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann, dargestellt. Die Drossel 138 ist innerhalb der internen Passage 146 einer Kraftstoffschiene 148 angeordnet dargestellt. Die Drossel 138 definiert eine Blende verminderten Durchmessers 150 innerhalb der internen Passage 146 der Kraftstoffschiene 148. Drosseln, wie sie mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können eine Vielzahl von Ausführungs- und Konstruktionsformen aufweisen.
  • Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf Kraftstoffsysteme 8 beschrieben ist, wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung auch eine Verwendbarkeit auf hydraulische Systeme im Allgemeinen besitzt, bei denen Druckpulsationen reduziert werden müssen.
  • Die vorangehende Erörterung offenbart und beschreibt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dem Fachmann auf dem Gebiet wird aus einer solchen Erörterung und begleitenden Zeichnungen und Ansprüchen leicht ersichtlich sein, dass Veränderungen und Modifikationen an der Erfindung vorgenommen werden können, ohne von der wahren Idee und dem gedachten Anwendungsbereich der Erfindung, wie er in den folgen Ansprüchen definiert wird, abzuweichen.

Claims (10)

  1. Kraftstoffverteilersystem (100) für einen Verbrennungsmotor, mit einer Kraftstoffdruckdämpfung, weiterhin umfassend: • eine Kraftstoffzuführungsleitung (112); • eine Kraftstoffschiene (120, 148), mit einer Kraftstoffpassage (118, 146), wobei die Kraftstoffschiene (120, 148) mit der Kraftstoffzuführungsleitung (112) verbunden ist, damit Kraftstoff von der Kraftstoffzuführungsleitung (112) in die Kraftstoffpassage (118, 146) gelangen kann; • eine Anzahl von Einspritzdüsen (128), verbunden mit der Kraftstoffschiene (120, 148), um Kraftstoff von der Kraftstoffpassage (118, 146) aufzunehmen, der dann zum Verbrennungsmotor (114) geleitet wird; • ein Compliance-Bauteil (132), angeordnet innerhalb des Systems (100), wobei das Compliance-Bauteil (132) das Kompressionsmodul des Systems (100) erhöht; gekennzeichnet durch • ein kritisches Element (134, 136), gebildet aus einem Bereich des Kraftstoffverteilersystems (100), wobei das kritische Element (134, 136) signifikant zum Resonanzzustand des Systems (100) während des Betriebs beiträgt und unter Verwendung einer Form-Modalanalyse identifizierbar ist, wobei im System (100) eine Druckpulsation auftritt; und • eine Drossel (138, 140, 142), angeordnet innerhalb des Kraftstoffverteilersystems (100), wobei die Drossel (138, 140, 142) in Beziehung zum kritischen Element (134, 136) angeordnet ist, und wobei die Distanz (D) der Drossel (138, 140, 142) zu einem Ende des kritischen Elements (134, 136) allgemein durch die Gleichung D = (1 - E)/0.00226 gegeben ist und E die Wirksamkeit einer Drosselposition verglichen mit einer Optimalposition in Prozent ist.
  2. Kraftstoffverteilersystem (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (138, 140, 142) im kritischen Element (134, 136) angeordnet ist.
  3. Kraftstoffverteilersystem (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (138, 140, 142) benachbart zum kritischen Element (134, 136) angeordnet ist.
  4. Kraftstoffverteilersystem (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (138, 140, 142) weniger als 422 mm vom kritischen Element (134, 136) entfernt angeordnet ist.
  5. Kraftstoffverteilersystem (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das kritische Element (134, 136) ein Abschnitt der Kraftstoffschiene (120, 148) ist.
  6. Kraftstoffverteilersystem (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffschiene (120, 148) eine Kreuzschiene (126), angeordnet zwischen der ersten und zweiten Seitenschiene (122, 124), einschließt.
  7. Verfahren zur Anordnung einer Drossel (138, 140, 142) in einem Kraftstoffverteilersystem (100) für einen Verbrennungsmotor mit einer Kraftstoffdruckdämpfung, aufweisend wenigstens die folgenden Schritte: a) Bereitstellen des Kraftstoffverteilersystems (100), umfassend: • eine Kraftstoffzuführungsleitung (112), • eine Kraftstoffschiene (120, 148), mit einer Kraftstoffpassage (118, 146), wobei die Kraftstoffschiene (120, 148) mit der Kraftstoffzuführungsleitung (112) verbunden ist, damit Kraftstoff von der Kraftstoffzuführungsleitung (112) in die Kraftstoffpassage (118, 146) gelangen kann; • eine Anzahl von Einspritzdüsen (128), verbunden mit der Kraftstoffschiene (120, 148), um Kraftstoff von der Kraftstoffpassage (118, 146) aufzunehmen, der dann zum Verbrennungsmotor (114) geleitet wird; • ein Compliance-Bauteil (132), angeordnet innerhalb des Systems (100), wobei das Compliance-Bauteil (132) das Kompressionsmodul des Systems (100) erhöht; b) Identifizieren eines kritischen Elements (134, 136) unter Verwendung einer Form-Modalanalyse, wobei das kritische Element (134, 136) aus einem Bereich des Kraftstoffverteilersystems (100) gebildet wird und signifikant zum Resonanzzustand des Systems (100) während des Betriebs beiträgt; und c) Anordnen der Drossel (138, 140, 142) innerhalb des Kraftstoffverteilersystems (100) in Beziehung zum kritischen Element (134, 136), wobei die Distanz (D) der Drossel (138, 140, 142) zu einem Ende des kritischen Elements (134, 136) allgemein durch die Gleichung D = (1 - E)/0.00226 gegeben ist und E die Wirksamkeit einer Drosselposition verglichen mit einer Optimalposition in Prozent ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Drossel (138, 140, 142) im kritischen Element (134, 136) angeordnet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Drossel (138, 140, 142) benachbart zum kritischen Element (134, 136) angeordnet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Drossel (138, 140, 142) weniger als 422 mm vom kritischen Element (134, 136) entfernt angeordnet wird.
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