DE19847388A1 - Fuel injection system for IC engines has nozzles cooled by fuel flowing through dependent upon engine RPM and turbo charger loading pressure - Google Patents
Fuel injection system for IC engines has nozzles cooled by fuel flowing through dependent upon engine RPM and turbo charger loading pressureInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem mit durch Kraftstoff kühlbaren Einspritzdüsen.The invention relates to a fuel injection system with fuel-coolable injection nozzles.
Die Praxis hat gezeigt, daß im Betrieb einer Brenn kraftmaschine, insbesondere im Bremsbetrieb eines Die selmotors, wobei ein Abgasstau durch eine Bremsstau klappe, eine Abgasturboladerturbine oder durch eine Verbindung beider Teile mit einer hinter einer Ab gasturboladerturbine angeordneten Bremsstauklappe er zeugt wird, Probleme bei den Düsen von Einspritzventi len auftreten. Die Einspritzdüsen, insbesondere die Düsenkuppen von Einspritzventilen, zeigen häufig Über hitzungsschäden, verbunden mit Verkokungen, die von Kraftstoffrückständen, insbesondere bei Sacklochdüsen im Totraum oder durch Nachtropfen von nicht vollstän dig schließenden oder unkontrolliert abhebenden Düsen nadeln der Einspritzdüsen, aus der unbefeuerten Motor bremsphase stammen. Practice has shown that in the operation of a burner Engine, especially in the braking mode of a die selmotors, an exhaust gas jam caused by a brake jam flap, an exhaust gas turbocharger turbine or through a Connection of both parts with one behind an Ab gasturbocharger turbine arranged brake damper he problems with the nozzles of injection valves len occur. The injectors, especially the Injector nozzle tips often show excess heat damage associated with coking caused by Fuel residues, especially in blind hole nozzles not completely in the dead space or after dripping dig closing or uncontrolled lifting nozzles needles the injectors, from the unfired engine braking phase originate.
Da durch die hohen Anforderungen an eine Motorbrems leistung die Spaltquerschnitte von Bremsstauklappen sehr gering ausgelegt werden, sinkt der Motordurchsatz aufgrund der hohen Motorgegendrücke und dem damit ver ursachten niederen Liefergrad sehr stark ab. Dabei finden Rezirkulationen der aus einem Bremsventil in den Austrittskanal gepreßten heißen Luft zurück in die Zylinder statt. Dies bedeutet, die Öffnungen für die Rezirkulationsmenge können also einmal die Bremsven tilkanäle oder für die Hauptrezirkulationsmenge die Austrittsventile selbst sein. Es ist nämlich nicht immer gewährleistet, daß die Austrittsventile nur im üblichen Ladungswechselvorgang öffnen. Durch Druckwel len ergeben sich häufig unkontrollierte Öffnungspha sen, wodurch eine Aufladung der Zylinder von der Aus laßseite her erfolgt, was mit starken Temperaturanhe bungen im Zylinderraum verbunden ist, welche die oben erwähnten Probleme mitverursachen.Because of the high demands on an engine brake performance the gap cross-sections of brake damper engine design is very low, the engine throughput drops due to the high engine back pressure and the ver caused very low levels of delivery. Here find recirculations in from a brake valve hot air pressed back into the outlet duct Cylinder instead. This means the openings for the The amount of recirculation can therefore once the braking veins tilkanäle or for the main amount of recirculation Outlet valves themselves. Because it is not always ensures that the outlet valves only in Open the usual charge exchange process. By Druckwel len often result in uncontrolled opening phases sen, thereby charging the cylinders from the off let side here, what with strong Temperaturhehe Exercises in the cylinder chamber is connected, which is the above cause problems mentioned.
Die Wirkung von Überhitzungen der Einspritzdüsen, ins besondere dessen Düsenkuppen, betrifft eine mechani sche Überlastung der Düsenlöcher aufgrund der mit der Temperatur abnehmenden Festigkeitswerte bzw. dauerhaf ten Werkstoffveränderungen des Düsenwerkstoffes. Die nachteilige Folge davon ist ein Ausfransen der Düsen löcher im normalen befeuerten Betrieb, was die Strahlausbreitung des eingespritzten Kraftstoffes in nachteiliger Weise sehr stark verstimmt bzw. verän dert. Auf diese Weise wird die Gemischbildung des Kraftstoffes deutlich verschlechtert, was zu erhebli chen Verbrauchs- und Emissionsnachteilen führt.The effect of injector overheating, ins especially its nozzle tips, concerns a mechani cal overload of the nozzle holes due to the Temperature decreasing strength values or permanent material changes in the nozzle material. The the disadvantageous consequence of this is fraying of the nozzles holes in normal fired operation what the Jet spread of injected fuel in disadvantageously very badly out of tune or change different. In this way, the mixture formation of the Fuel deteriorated significantly, which increased disadvantages in terms of consumption and emissions.
Eine Verkokung der Düsenlöcher hat ebenfalls eine deutlich nachteilige Wirkung auf die Funktionsfähig keit der Einspritzventile mit den gleichen daraus re sultierenden Folgen für die Verbrauchs- und Emissions werte. Durch eine Verkokung werden die Düsenlöcher teilweise oder sogar vollständig verstopft, was zu asymmetrischen Strahlbildern bei der Einspritzung von Kraftstoff und damit zu einer verschlechterten Ge mischbildung mit nachfolgender unvollständiger Ver brennung einzelner Strahlenkegel führen kann.Coking of the nozzle holes also has one clearly adverse effect on functionality speed of the injectors with the same ones resulting consequences for consumption and emissions values. Coking causes the nozzle holes partially or even completely clogged, causing too asymmetrical spray patterns when injecting Fuel and thus to a deteriorated ge mixed formation with subsequent incomplete ver can burn individual cones of rays.
Die vorstehend bei Bremssystemen mit Bremsstauklappen beschriebenen Probleme treten grundsätzlich auch bei höheren Bremsleistungen bei Bremssystemen auf, die einen "Bremsspalt" direkt vor dem Turbinenrad haben bzw. die verstellbare Leitgitter in der Abgasturbine aufweisen.The above for brake systems with brake flaps The problems described generally also occur higher braking performance in braking systems that have a "brake gap" directly in front of the turbine wheel or the adjustable guide grill in the exhaust gas turbine exhibit.
Auch in der Antriebsbetriebsweise des Motors kann es unter entsprechenden Umständen zu Temperaturproblemen an den Einspritzdüsen kommen, deren nachteilige Aus wirkungen sich nicht von den bereits beschriebenen Nachteilen unterscheiden.It can also in the drive mode of operation of the engine under appropriate circumstances to temperature problems come at the injectors, their disadvantageous out does not have any effect from those already described Distinguish disadvantages.
Man hat versucht die hohen Temperaturbelastungen an den Einspritzdüsen durch aufwendige Maßnahmen zu redu zieren, z. B. durch den Versuch, die entstehende Wärme schneller abzuleiten, um die Temperaturspitzen zu sen ken. Neben den daraus resultierenden höheren Aufwen dungen war das Ergebnis daraus unzureichend.One tried the high temperature loads to reduce the injectors through complex measures adorn, e.g. B. by trying the heat generated dissipate faster to lower the temperature peaks ken. In addition to the resulting higher expenses the result of this was insufficient.
In der älteren Anmeldung DE 198 02 626 wird ein Ver fahren offenbart, welches die oben genannten Probleme teilweise zu lösen vermag. Die dort beschriebene Lö sungsmöglichkeit sieht eine Kraftstoffeinspritzung in bestimmten Phasen des Motorbetriebs der Kompressions phase vor, so daß der eingespritzte Kraftstoff nicht zur Zündung gelangt. Dieses Verfahren kann je doch nicht in allen Belangen akzeptiert werden, da es einen erhöhten Kraftstoffverbrauch verursacht und un verbrannte Kohlenwasserstoffe an die umgebende Atmo sphäre emittiert werden. Darüber hinaus ist dieses Verfahren praktisch nur im Motorbremsbetrieb möglich, wobei die maximal realsierbare Motorbremsleistung un ter anderem durch die angestrebte Langzeitfestigkeit der Einspritzdüsen begrenzt wird.In the earlier application DE 198 02 626 a Ver drive reveals what the above problems partially able to solve. The Lö described there possible solution is a fuel injection certain phases of the engine operation of the compression phase before, so that the injected fuel does not come to ignition. This procedure can ever yet not be accepted in all respects as it is causes an increased fuel consumption and un burned hydrocarbons to the surrounding atmosphere sphere to be emitted. In addition, this is Practically only possible in engine braking mode, the maximum realizable engine braking power un inter alia through the desired long-term strength the injectors is limited.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffeinspritzsystem zu schaffen, bei dem eine Kühlung der Einspritzdüsen unabhängig vom Betriebszu stand des Motors erfolgen kann, wobei kein unverbrann ter Kraftstoff in die den Motor umgebende Atmosphäre gelangt.The invention is therefore based on the object To create a fuel injection system where one Cooling of the injection nozzles regardless of the operating mode state of the engine can take place, with no unburned fuel into the atmosphere surrounding the engine reached.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.According to the invention, this task is characterized by the drawing part of claim 1 mentioned features solved.
Die Kühlung der Einspritzdüsen erfolgt in besonders vorteilhafter Weise durch fließenden Kraftstoff, wel cher die Einspritzdüse durchströmt. Dabei umströmt ein in Abhängigkeit der Motorbetriebsparameter geregelter Kraftstoff-Volumenstrom den vorderen Bereich der Ein spritzdüsen. Durch den strömenden Kraftstoff kommt es zu einer erzwungenen Konvektion. Dadurch findet ein annähernd idealer Wärmeübergang von der Einspritzdüse auf den fließenden, als Kühlmittel dienenden Kraft stoff statt. The injection nozzles are particularly cooled advantageously by flowing fuel, wel cher flows through the injector. It flows around depending on the engine operating parameters Fuel volume flow the front area of the A spray nozzles. It comes from the flowing fuel to forced convection. This takes one almost ideal heat transfer from the injection nozzle on the flowing force that serves as a coolant fabric instead.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Regelung des Kraftstoff-Volumenstroms und damit der Wärmeabfuhr in der Einspritzdüse in idealer Weise durch ein Ventil und eine Drossel im Kraft stoffrücklauf erfolgen. Durch die Regelung ist man nun in der Lage, die Einspritzdüse immer dann ideal zu kühlen, wenn dies erforderlich ist und gerade kein Einspritzen von Kraftstoff in den Verbrennungsraum des Motors an der jeweiligen Einspritzdüse erfolgt.In an advantageous embodiment of the invention can regulate the fuel volume flow and thus the heat dissipation in the injection nozzle in an ideal Way through a valve and throttle in force fabric return. By regulation you are now able to always ideally close the injector cool when necessary and not at all Injecting fuel into the combustion chamber of the Engine takes place on the respective injection nozzle.
Bezüglich des Motorbetriebs, insbesondere des Motor bremsbetriebs, ergeben sich hier einige Vorteile. So wird das Material der Einspritzdüsen bei weitem weni ger stark thermisch belastet als ohne die Kühlung mit dem strömenden Kraftstoff, wodurch vor allem eine Ver kokung der Düsenlöcher und die damit verbundenen gra vierenden Nachteile effektiv vermieden werden. Dies führt ganz allgemein zu einer besseren Kontrollierbar keit des gesamten Motorverhaltens und eröffnet die Möglichkeit den Motor besser steuern/regeln zu können. Ansprechverhalten, Leistungsabgabe, Verschleiß und Abgasemissionen lassen sich so weiter optimieren.Regarding engine operation, especially the engine brake operation, there are some advantages. So the material of the injection nozzles is far less thermally loaded than without cooling with the flowing fuel, which primarily causes a ver Kokung the nozzle holes and the associated gra four disadvantages can be avoided effectively. This generally leads to better controllability of the entire engine behavior and opens the Possibility to control the motor better. Responsiveness, power output, wear and tear Exhaust emissions can be further optimized in this way.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dar gestellten Ausführungsbeispiel.Advantageous refinements and developments of Invention result from the dependent claims and from which in principle is based on the drawing below provided embodiment.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 ein Funktionsschema einer Motorsteuerung mit einem Kraftstoffeinspritzsystem; Fig. 1 is a functional diagram of a motor control system with a fuel injection system;
Fig. 2 einen vereinfachten Hydraulikplan des Kraft stoffeinspritzsystems; und Figure 2 is a simplified hydraulic diagram of the fuel injection system. and
Fig. 3 einen Schnitt durch eine Einspritzdüse des Kraftstoffeinspritzsystems. Fig. 3 shows a section through an injection nozzle of the fuel injection system.
In Fig. 1 ist das prinzipielle Funktionsschema einer Motorsteuerung mit Kraftstoffeinspritzsystem darge stellt. Neben einem allgemeinen Motorsteuergerät 1 sind Regeleinheiten 2, 3 und 4 für Kraftstoffein spritzung, Bremsventile und Abgasturboladersystem gesondert dargestellt.In Fig. 1, the basic functional diagram of an engine control with fuel injection system is Darge presents. In addition to a general engine control unit 1 , control units 2 , 3 and 4 for fuel injection, brake valves and exhaust gas turbocharger system are shown separately.
Der eigentliche Kern des Funktionsschemas ist eine Brennkraftmaschine 5, die nachfolgend als Motor 5 be zeichnet wird, mit einer Kupplung 6 und einem Getriebe 7, welches das durch den Motor 5 erzeugte Abtriebs- Drehmoment, hier durch einen Wellenstumpf 8 angedeu tet, an den Fahrantrieb (nicht dargestellt) weiterlei tet.The actual core of the functional diagram is an internal combustion engine 5 , which will be referred to below as a motor 5 , with a clutch 6 and a transmission 7 , which the output torque generated by the motor 5 , indicated here by a stub shaft 8 , to the travel drive (not shown).
Das Abgas des Verbrennungsmotors 5 gelangt über eine Abgasleitung 9 zu einem Abgasturboladersystem 10 mit einer Varioturbine 11, in der ein Teil des Rest energieinhalts des Abgases in mechanische Energie um gewandelt wird, bevor das Abgas dann in das weitere Abgassystem (nicht dargestellt) des Motors 5 gelangt und an die Atmosphäre abgegeben wird. Mit der durch die Varioturbine 11 gewonnenen mechanischen Energie wird ein Verdichter 12 des Abgasturboladersystems 10 betrieben, der angesaugte Frischluft verdichtet und über eine Ansaugleitung 13 dem Motor 5 zur Verbrennung zuführt.The exhaust gas of the internal combustion engine 5 passes via an exhaust gas line 9 to an exhaust gas turbocharger system 10 with a varioturbine 11 , in which part of the residual energy content of the exhaust gas is converted into mechanical energy before the exhaust gas is then into the further exhaust gas system (not shown) of the engine 5 arrives and is released into the atmosphere. A compressor 12 of the exhaust gas turbocharger system 10 is operated with the mechanical energy obtained by the varioturbine 11 , which compresses fresh air drawn in and feeds it to the engine 5 for combustion via an intake line 13 .
Um das Abgasturboladersystem 10 entsprechend der Mo torbetriebsparameter beeinflussen zu können, weist insbesondere die Varioturbine 11 ein mit der Regelein heit 4 des Abgasturboladersystems 10 kommunizierendes Stellglied 14 auf.In order to be able to influence the exhaust gas turbocharger system 10 in accordance with the engine operating parameters, in particular the varioturbine 11 has an actuator 14 communicating with the control unit 4 of the exhaust gas turbocharger system 10 .
Im Inneren des angedeuteten Motors 5 sind nur die für die Erfindung relevanten Teile, nämlich eines der Bremsventile 15 und eine Einspritzdüse 16 dargestellt. Die Elemente der Einspritzdüse 16, wie eine Nadel 17, ein Nadelgehäuse 18 und ein Sammelraum 19 sind in den nachfolgenden Figuren näher erkennbar. Neben der Ein spritzdüse 16 und der Regeleinheit 2 der Kraftstoff einspritzung 2 gehören auch noch ein Kühlventil 20, ein Einspritzventil 21, eine variable Drossel 22 und eine elektronische Kühlungs-Regeleinheit 23 zu dem Kraft stoffeinspritzsystem.Inside the indicated engine 5 , only the parts relevant to the invention, namely one of the brake valves 15 and an injection nozzle 16 are shown. The elements of the injection nozzle 16 , such as a needle 17 , a needle housing 18 and a collecting space 19 can be seen in more detail in the following figures. In addition to the injection nozzle 16 and the control unit 2 of the fuel injection 2 also include a cooling valve 20 , an injection valve 21 , a variable throttle 22 and an electronic cooling control unit 23 to the fuel injection system.
Fig. 2 beschreibt einen vereinfachten Hydraulikplan des Kraftstoffeinspritzsystems, wobei hier im Gegen satz zu Fig. 1 auch die Kraftstoffzu- und -ableitungen dargestellt sind. Von einer Kraftstoffspeichereinrich tung 24 fördert eine Kraftstoffördereinrichtung, die aus einer Kraftstoffpumpe 25 und einer Steckkolbenpum pe 26 besteht, den Kraftstoff zu dem Einspritzventil 16 des Motors 5. Dabei wird der Kraftstoff durch eine Niederdruckleitung 27 zu der Steckkolbenpumpe 26 ge fördert, welche dann den Kraftstoffdruck erhöht. Von der Steckkolbenpumpe 26 gelangt der Kraftstoff durch eine Hochdruckleitung 28 zu der Einspritzdüse 16 und durch einen weiteren Teil der Hochdruckleitung 28' zu dem Einspritzventil 21. Fig. 2 describes a simplified hydraulic diagram of the fuel injection system, the fuel supply and discharge lines are shown here in contrast to Fig. 1. From a fuel storage device 24 , a fuel delivery device, which consists of a fuel pump 25 and a plug-in piston pump 26 , delivers the fuel to the injection valve 16 of the engine 5 . The fuel is fed through a low-pressure line 27 to the plug-in piston pump 26 , which then increases the fuel pressure. From the plug-in piston pump 26 , the fuel passes through a high-pressure line 28 to the injection nozzle 16 and through a further part of the high-pressure line 28 ′ to the injection valve 21 .
In dem Inneren der Einspritzdüse 16 (in Fig. 3 näher beschrieben) ist der Kraftstoff ab einem gewissen Druck in der Lage, die Nadel 17 gegen die Kraft einer Feder 29 von einem Nadelsitz 30 abzuheben. Dadurch gibt die Nadel 17 mehrere Einspritzöffnungen 31 frei und Kraftstoff kann in den Verbrennungsraum (nicht dargestellt) des Motors 5 eingespritzt werden.In the interior of the injection nozzle 16 (described in more detail in FIG. 3), the fuel is able to lift the needle 17 from a needle seat 30 against the force of a spring 29 from a certain pressure. As a result, the needle 17 opens a plurality of injection openings 31 and fuel can be injected into the combustion chamber (not shown) of the engine 5 .
Um den für eine Einspritzung erforderlichen Kraft stoffdruck in der Einspritzdüse 16 zu erzeugen, wird über das Einspritzventil 21 die Verbindung von der Hochdruckleitung 28' zu einem gedrosselten Rücklauf 32 abgesperrt. Dadurch baut sich in der Hochdruckleitung 28 ein hoher Druck auf, welcher ausreicht, die Nadel 17 gegen die Kraft der Feder 29 von dem Nadelsitz 30 abzuheben, so daß Kraftstoff in den Verbrennungsraum des Motors 5 eingespritzt werden kann. Zu allen Zeit punkten, in denen kein Kraftstoff in den Verbrennungs raum eingespritzt werden soll, ist das Einspritzventil 21 geöffnet, so daß sich über die gedrosselte Rück laufleitung 32 der Druck in der Hochdruckleitung 28 nicht bis zu dem für eine Einspritzung erforderlichen Maß aufbauen kann.In order to generate the fuel pressure required for an injection in the injection nozzle 16 , the connection from the high-pressure line 28 'to a throttled return line 32 is shut off via the injection valve 21 . As a result, a high pressure builds up in the high-pressure line 28 , which is sufficient to lift the needle 17 against the force of the spring 29 from the needle seat 30 , so that fuel can be injected into the combustion chamber of the engine 5 . Points at all times in which no fuel is to be injected into the combustion chamber, the injection valve 21 is opened, so that the pressure in the high-pressure line 28 cannot build up to the extent required for an injection via the throttled return line 32 .
Zu Zeitpunkten, in denen kein Kraftstoff in den Ver brennungsraum des Motors 5 eingespritzt wird, bleibt das Einspritzventil 21 geöffnet. Dadurch kann sich in den Hochdruckleitungen 28, 28' und in der Einspritzdü se 16 kein ausreichend hoher Druck aufbauen um die Nadel 17 gegen die Kraft der Feder 29 von dem Nadel sitz 30 abzuheben. Der dabei in die Einspritzdüse 16 geförderte und nicht eingespritzte Kraftstoff gelangt auf diese Weise über einen ebenfalls gedrosselten Ein spritzdüsen-Rücklauf 33 in den gedrosselten Rücklauf 32. At times when no fuel is injected into the combustion chamber of the engine 5 , the injector 21 remains open. As a result, the pressure in the high-pressure lines 28 , 28 'and in the injection nozzle 16 can not build up a sufficiently high pressure to lift the needle 17 against the force of the spring 29 from the needle seat 30 . The fuel that is fed into the injection nozzle 16 and is not injected in this way passes through a likewise throttled injection nozzle return 33 into the throttled return 32 .
In einer möglichen Ausführungsform des Kraftstoffein spritzsystems kann der Einspritzdüsen-Rücklauf 33 eine Verbindungsleitung 34 zu dem Sammelraum 19 aufweisen. Hierdurch gelangt Kraftstoff in den, das Nadelgehäuse 18 umschließenden Sammelraum 19 und ermöglicht so eine Kühlung des vorderen Bereichs des Nadelgehäuses 18 der Einspritzdüse 16. Diese Kühlung durch fließenden Kraftstoff ist immer dann möglich, wenn das Kühlventil 20 geöffnet ist und die variable Drossel 22 einen Kühlrücklauf 35 zur gedrosselten Rücklaufleitung 32 freigibt, und damit einen Kraftstoff-Volumenstrom zu dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 ermöglicht.In one possible embodiment of the fuel injection system, the injection nozzle return 33 can have a connecting line 34 to the collecting space 19 . As a result, fuel enters the collecting space 19 enclosing the needle housing 18 and thus enables cooling of the front region of the needle housing 18 of the injection nozzle 16 . This cooling by flowing fuel is always possible when the cooling valve 20 is open and the variable throttle 22 releases a cooling return 35 to the throttled return line 32 and thus enables a fuel volume flow to the fuel reservoir 24 .
In einer alternativen, besonders günstigen Ausfüh rungsform der Erfindung kann auf diese Verbindungslei tung 34 verzichtet werden. Wie in Fig. 3 dargestellt, weist die Einspritzdüse 16 dazu Bohrungen 36 im vorde ren Bereich des Nadelgehäuses 18 auf. Der kühlende Kraftstoff-Volumenstrom gelangt durch die Hochdruck leitung 28 in das Innere der Einspritzdüse 16 und von dort entlang der Nadel 17 durch die Bohrungen 36 in den Sammelraum 19. Durch die Lage der Bohrungen 36 in der Nähe des thermisch hochbelasteten vorderen Be reichs der Nadel 17 ist durch den strömenden Kraft stoff eine sehr effektive Abfuhr der überschüssigen Wärmemenge von der Nadel 17 und dem Nadelgehäuse 18 möglich. Auch hier gelangt der fließende, kühlende Kraftstoff bei geöffnetem Kühlventil 20 und offener variabler Drossel 22 in den Kühlrücklauf 35 und von dort über den gedrosselten Rücklauf 32 zurück zu der Kraftstoffspeichereinrichtung 24.In an alternative, particularly favorable embodiment of the invention, this connecting line 34 can be dispensed with. As shown in Fig. 3, the injector 16 has holes 36 in the front area of the needle housing 18 Ren. The cooling fuel volume flow passes through the high pressure line 28 into the interior of the injector 16 and from there along the needle 17 through the holes 36 in the collecting space 19th Due to the location of the holes 36 in the vicinity of the thermally highly loaded front loading area of the needle 17 , a very effective removal of the excess amount of heat from the needle 17 and the needle housing 18 is possible by the flowing fuel. Here too, the flowing, cooling fuel reaches the cooling return 35 with the cooling valve 20 open and the variable throttle 22 open, and from there via the throttled return 32 back to the fuel storage device 24 .
Die Aufgabe der Regelung 23 der Einspritzdüsenkühlung besteht nun in dem Regeln des Einspritzventils 21, des Kühlventils 20 und der variablen Drossel 22 im Kühl rücklauf 35. In Fig. 1 wird dies durch die Signallei tungen 37 zu den genannten Elementen angedeutet. Die Regelung der beiden Ventile 20, 21 kann einerseits in Abhängigkeit voneinander oder andererseits aber unab hängig voneinander erfolgen. Es muß lediglich sicher gestellt sein, daß die Regelung 23 der Einspritzdüsen kühlung durch eine der Datenleitungen 38 mit der Regel einheit 2 der Kraftstoffeinspritzung kommunizieren kann, so daß sichergestellt ist, daß eine ungestörte Kraftstoffeinspritzung immer dann erfolgen kann, wenn dies von der Motorelektronik 1 gefordert wird.The task of the control 23 of the injection nozzle cooling now consists in the control of the injection valve 21 , the cooling valve 20 and the variable throttle 22 in the cooling return 35 . In Fig. 1 this is indicated by the signal lines 37 to the elements mentioned. The regulation of the two valves 20 , 21 can take place on the one hand depending on one another or on the other hand independently of one another. It only has to be ensured that the control 23 of the injection nozzle cooling through one of the data lines 38 can communicate with the control unit 2 of the fuel injection, so that it is ensured that an undisturbed fuel injection can always take place when required by the engine electronics 1 becomes.
Seitens der Regelung 23 der Einspritzdüsenkühlung wird das Einspritzventil 21 derart geregelt, daß im Falle der Kühlung der Einspritzdüse 16 der Kraftstoffdruck immer unterhalb jenes Drucks gehalten wird, der für ein Abheben der Nadel 17 gegen die Kraft der Feder 29 und damit für eine Einspritzung von Kraftstoff in den Verbrennungsraum des Motors 5 notwendig wäre.On the part of the regulation 23 of the injection nozzle cooling, the injection valve 21 is regulated in such a way that, in the case of the cooling of the injection nozzle 16, the fuel pressure is always kept below that pressure which is necessary for lifting the needle 17 against the force of the spring 29 and thus for an injection of fuel would be necessary in the combustion chamber of the engine 5 .
Die Regelung 23 der Einspritzdüsenkühlung beeinflußt dabei über die eine der Signalleitungen 37 die varia ble Drossel 22. Durch eine Veränderung des Strömungs querschnitts läßt sich der zur bestmöglichen Kühlung der Einspritzdüse 16 erforderliche Kraftstoff- Volumenstrom in Abhängigkeit der Motorbetriebsparame ter regeln. Zusätzlich läßt sich über diesen Weg auch der Kraftstoffdruck im Inneren der Einspritzdüse 17 beeinflussen.The regulation 23 of the injection nozzle cooling influences the varia ble throttle 22 via the one of the signal lines 37 . By changing the flow cross-section, the fuel volume flow required for the best possible cooling of the injection nozzle 16 can be regulated as a function of the engine operating parameters. In addition, the fuel pressure inside the injection nozzle 17 can also be influenced in this way.
Im Allgemeinen wird die Kühlung der Einspritzdüse 16 vorrangig im Bremsbetrieb des Motors 5 erfolgen. In formationen über den Betriebszustand des Motors 5 er hält die Regelung 23 der Einspritzdüsenkühlung dabei über die Signalleitungen 37, die sie mit der Regelein heit 2 der Kraftstoffeinspritzung, der Regeleinheit 3 der Bremsventile und der Regeleinheit 4 des Abgasturbo ladersystems verbinden. Dabei kann z. B. der Zustand der Bremsventile 15 über den Betriebszustand des Mo tors 5 Auskunft geben. Ähnliches gilt für das Zusam menspiel zwischen der Regeleinheit 4 des Abgasturbola dersystems, der Regeleinheit 2 der Kraftstoffeinsprit zung und der Regelung 23 der Einspritzdüsenkühlung.In general, the cooling of the injection nozzle 16 will take place primarily in the braking operation of the engine 5 . In information about the operating state of the engine 5 it keeps the controller 23 of the injector cooling via the signal lines 37 , which they connect to the control unit 2 of fuel injection, the control unit 3 of the brake valves and the control unit 4 of the exhaust gas turbocharger system. Here, for. B. the state of the brake valves 15 on the operating state of the motor 5 provide information. The same applies to the interplay between the control unit 4 of the exhaust gas turbocharging system, the control unit 2 of the fuel injection and the control 23 of the injector cooling.
Weitere Signalleitungen 39 erlauben der Regelung 23 der Einspritzdüsenkühlung Informationen über die Mo tordrehzahl (n) und über den Ladedruck (p), der in etwa proportional dem Zylindergasdruck ist, zu bekom men. Diese Größen liefern ein gutes Bild des Motorzu standes, insbesondere im Bremsbetrieb des Motors 5. Sie stellen ein gutes Maß für die momentane Bremslei stung und damit für die an der Einspritzdüse 16 abzu führende Wärmemenge dar.Further signal lines 39 allow the control 23 of the injector cooling to get information about the engine speed (n) and the boost pressure (p), which is approximately proportional to the cylinder gas pressure. These sizes provide a good picture of the engine state, especially when the engine 5 is braking. They represent a good measure for the current Bremslei performance and thus for the amount of heat to be discharged from the injector 16 .
Während der Kühlung der Einspritzdüse 16, welche ja insbesondere im Bremsbetrieb des Motors 5 stattfinden soll, dienen die Drehzahl des Motors 5 und/oder der Ladedruck als relevante Größen für die quantitative Beeinflussung des kühlenden Kraftstoff-Volumenstroms. Der kühlende Kraftstoff-Volumenstrom wird durch das Öffnen der beiden Ventile 20, 21 initiiert und durch die variable Drossel 22 wird der erforderliche Kraft stoff-Volumenstrom und damit die abzuführende Wärme menge geregelt.During the cooling of the injection nozzle 16 , which is supposed to take place in particular when the engine 5 is braking, the speed of the engine 5 and / or the boost pressure serve as relevant variables for the quantitative influencing of the cooling fuel volume flow. The cooling fuel volume flow is initiated by opening the two valves 20 , 21 and the variable throttle 22 regulates the required fuel volume flow and thus the amount of heat to be removed.
Zusätzlich kann eine Kühlung der Einspritzdüsen 16 auch in der Antriebsbetriebsweise des Motors 5 Sinn machen. Hierzu kann über eine getaktete Ventilregelung des Kühlventils 20 in Abhängigkeit der Kurbelwellen winkelphasen, in denen keine Einspritzung durchgeführt wird, eine Zwischenkühlung der Einspritzdüse 16 erfol gen.In addition, cooling the injection nozzles 16 can also make sense in the drive operating mode of the engine 5 . For this purpose, intermittent cooling of the injector 16 can take place via a clocked valve control of the cooling valve 20 depending on the crankshaft angle phases in which no injection is carried out.
Die prinzipiell für die Kühlung der Einspritzdüse 16 vorgesehenen Elemente, insbesondere das Kühlventil 20 und die variable Drossel 22, erlauben darüber hinaus im Zusammenspiel mit der Basiseinspritzdüsenvorrich tung, also der vor der Erfindung der Einspritzdüsen kühlung vorhandenen Elementen, eine Druckbeeinflussung in der Einspritzdüse 16 über die Erzeugung des reinen Abhebedrucks der Nadel 17 hinaus. Das bedeutet, daß auch auf diese Weise eine Einspritzung erreicht werden kann, und daß das Einspritzprofil des Einspritzstrahls durch die ursprünglich für die Kühlfunktion vorgesehe nen Elemente (Einspritzventil 20 und variable Drossel 22) formbar ist. Als idealer Nebeneffekt der vorlie genden Erfindung kann also eine Optimierung des Ver brennungsvorgangs an sich erfolgen, wodurch sich Lei stungs- und Emissionswerte noch weiter verbessern las sen sollten.The elements provided in principle for cooling the injection nozzle 16 , in particular the cooling valve 20 and the variable throttle 22 , furthermore, in interaction with the basic injection nozzle device, that is to say the elements which existed prior to the invention of the injection nozzle cooling, can influence the pressure in the injection nozzle 16 via the Generation of the pure lifting pressure of the needle 17 . This means that injection can also be achieved in this way, and that the injection profile of the injection jet can be formed by the elements originally provided for the cooling function (injection valve 20 and variable throttle 22 ). As an ideal side effect of the present invention, the combustion process itself can thus be optimized, as a result of which power and emission values should be improved even further.
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