DE19919665A1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung - Google Patents

Abstract

Durch die Erfindung wird eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einer gemeinsamen Hochdruckleitung (Common-Rail) zur Verfügung gestellt, die bei gesteigerter Lebensdauer der beteiligten Bauteile eine effizientere und damit umweltschonendere Kraftstoffausnutzung mit sich bringt, indem ein Magnetventil (3) entfernt von einem Injektor in einer Einspritzleitung (4) angeordnet, der Injektor als Einspritzdüse (5) ausgebildet und die Einspritzleitung (4) zwischen Magnetventil (3) und Einspritzdüse (5) derart ausgebildet ist, daß über Maxima von im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine auftretenen Druckschwingungen der in den Einspritzleitungen (4) befindlichen Kraftstoffsäulen jeweils das Druckniveau vor einer Einspritzdüse (5) gegenüber dem in der gemeinsamen Hochdruckleitung (1) (Common-Rail) befindlichen Druck im Einspritzzeitraum kruzzeitig überhöhbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Es sind Kraftstoffeinspritzvorrichtungen für Verbrennungskraftmaschinen mit einer ge­ meinsamen Hochdruckleitung, dem sogenannten Common-Rail bekannt, DE 195 48 279 A1, die Injektoren zum Einspritzen des Kraftstoffes in die Zylinder von Verbrennungs­ kraftmaschinen besitzen, wobei der Einspritzvorgang von Magnetventilen gesteuert wird, die jeweils als Bestandteil eines Injektors ausgebildet sind. Dabei führen von der mittels einer Kraftstoffhochdruckpumpe befüllbaren gemeinsamen Hochdruckleitung sämtliche Einspritzleitungen zu den einzelnen Injektoren ab, wobei die Hochdruckleitung dabei als Kraftstoffsammelraum wirkt.

Nachteilig an diesen bekannten Common-Rail-Einspritzsystemen sind zum einen die un­ befriedigende Beherrschbarkeit der Injektoren sowie die damit erzielbaren Spitzenein­ spritzdrücke, die weit unter denen von anderen bekannten Kraftstoffeinspritzsystemen wie z. B. den Pumpe-Düse-Systemen liegen, welche bis zu 2.000 bar Einspritzdruck erreichen. Diese Nachteile begrenzen die spezifische Leistung eines Motors und besonders die akkurate Steuerung der Einspritzung und der Voreinspritzung. Ebenso stellt die Konstanz der Einspritzmengen über die Lebensdauer einer Verbrennungskraftmaschine ein großes Problem dar. Ein weiterer Nachteil der bekannten Einspritzventile mit integrierter Magnet­ ventilsteuerung ist deren sehr komplizierter Aufbau, durch den diese Einspritzventile (In­ jektoren) in der Herstellung sehr teuer und zudem sehr störanfällig werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine konstruktiv einfache Kraftstoffeinspritzvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die durch eine Steigerung des Einspritzdruckes an den Injekto­ ren eine effizientere und damit umweltschonendere Kraftstoffausnutzung mit sich bringt.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich mit den Oberbegriffsmerkmalen erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebene technische Lehre.

Dadurch, daß die Magnetventile getrennt von den Injektoren in den Einspritzleitungen an­ geordnet sind und die Injektoren als Einspritzdüsen ausgebildet sind, für die insbesondere bewährte Einspritzdüsen verwendet werden können, welche z. B. aus Kraftstoffeinspritzsy­ stemen mit herkömmlichen Verteiler-Einspritzpumpen bekannt sind, lassen sich auch die aus diesen bekannten Verteiler-Einspritzpumpem-Systemen bekannten Druckerhö­ hungsmechanismen nutzen, um den Einspritzdruck in den Einspritzdüsen gegenüber dem in der gemeinsamen Hochdruckleitung (Common-Rail) befindlich Druck deutlich zu über­ höhen.

Um eine solche Drucksteigerung zu erreichen sind demnach außer der Abstimmung der Geometrie der Einspritzleitungen auf die auftretenden Druckschwingungen in den Flüssig­ keitssäulen des Kraftstoffes zwischen den Magnetventilen und den zugehörigen Einspritz­ düsen keine weiteren technischen Maßnahmen erforderlich.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bewährte Einspritzdüsen gegen die weniger gut zu beherrschenden Injektoren mit integriertem Magnetventil ausgetauscht werden können, die diesen in der Beherrschbarkeit, Preis und Durchflußkonstanz über ihre Lebensdauer sowie in ihrer Verfügbarkeit weit überlegen sind.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus und in Kombination mit den weiteren Unteransprüchen.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Magnetventile unmittelbar an der gemeinsamen Hochdruckleitung (Common-Rail) angeordnet, so daß keine sepa­ raten Zuleitungen zu den Magnetventilen erforderlich sind und diese gemeinsam mit dem Common-Rail am Motor befestigbar sind.

Als Einspritzdüsen können bevorzugt solche mit Ein- oder Zweifeder-Haltertechnik ver­ wendet werden, die gegenüber den bekannten Injektoren einen bedeutenden Preisvorteil besitzen. Zusätzlich kann eine solche Düse mit einem Nadelbewegungsfühler oder einem Nadelhubgeber ausgestattet sein.

Mit der vorliegenden Erfindung, lassen sich somit ohne weitere technische Maßnahmen in konstruktiv einfacher Weise Drucksteigerungen erzielen, mit denen Spitzendrücke er­ reichbar sind, die bei Vermeidung dessen begrenzten Flexibilität bei der Voreinspritzung denen eines Pumpe-Düse-Systems vergleichbar sind.

Nachfolgend wird eine solche erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt die Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit am Common Rail angeordneten Magnetventilen zur Steuerung des Durchflusses zu den einzelnen Einspritzdüsen.

Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung besteht aus einer gemeinsamen Hochdruckleitung 1 (Common-Rail), die mittels einer Hochdruckpumpe 2 aus einem Tank 9 mit unter hohem Druck (ca. 1350 bar) stehenden Kraftstoff befüllt wird. Von der Hochdruckleitung 1 führen der Anzahl der zu versorgenden Zylinder entsprechend mehrere Einspritzleitungen 4 ab, die jeweils an eine in einen Zylinderbrennraum des Motors 6 ragende Einspritzdüse 5 münden. Zur Steuerung der Kraftstoffhochdruckzufuhr an die Einspritzdüsen 5 sind des­ weiteren jeweils ein Magnetventil 3 in die Einspritzleitungen 4, entfernt von den Einspritz­ düsen 5, vorzugsweise direkt an der Hochdruckleitung 1 eingesetzt.

Die Geometrie der Einspritzleitungen 4 zwischen dem Magnetventil 3 und der Einspritzdü­ se 5 ist dabei in Länge, Durchmesser und räumlicher Verlegung im Motorraum so vorher­ bestimmt, daß ein großer Teil des Einspritzdruckes an der Einspritzdüse 5 durch Reflexio­ nen von Kraftstoff-Druckwellen zwischen dem Magnetventil 3 und der Einspritzdüse 5 beim schlagartigen Einströmen von Kraftstoff in die Einspritzleitung 4 über das Magnet­ ventil 3 erzeugt wird.

An der gemeinsam Hochdruckleitung 1 ist desweiteren ein Sicherheitsventil 7 angeordnet, welches einen Öffnungsquerschnitt in eine Rücklaufleitung 8 für überschüssigen Kraftstoff auf- bzw. zusteuert.

Claims (4)

1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Verbrennungskraftmaschinen mit einer von einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe (2) befüllbaren gemeinsamen Kraftstoff-Hochdruckleitung (1) (Common Rail), von der eine Vielzahl von Einspritzleitungen (4) zu den einzelnen, den Zylindern der Verbrennungskraftmaschine zugeordneten Injektoren abführen und mit Magnetventilen (3) zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung der einzelnen Injekto­ ren, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (3) entfernt vom Injektor in der Einspritzleitung (4) angeordnet, der Injektor als Einspritzdüse (5) ausgebildet und die Einspritzleitung (4) zwischen Magnetventil (3) und Einspritzdüse (5) derart ausgebildet ist, daß über Druckschwingungen in einer in der Einspritzleitung (4) befindlichen Kraft­ stoffsäule das Druckniveau an der Einspritzdüse (5) gegenüber dem in der gemein­ samen Hochdruckleitung (1) (Common-Rail) befindlichen Druckniveau im Einspritzzeit­ raum überhöhbar ist.

2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ma­ gnetventile (3) unmittelbar an der gemeinsamen Hochdruckleitung (1) (Common-Rail) angeordnet sind.

3. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, die Ein­ spritzdüsen (5) in Einfeder- oder Zweifeder-Halter eingesetzt sind.

4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch (3) dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzdüsen (5) mit einem Nadelbewegungsfühler oder Nadelhubgeber ausgestattet sind.