VERFAHREN ZUM EINSPRITZEN VON KRAFTSTOFF IN DIE BRENNRÄUME EINER BRENNKRAFTMASCHINE, SOWIE KRAFTSTOFFEINSPRITZSYSTEM FÜR EINE SOLCHE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff in die Brennräume einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.

[0002] Bei Brennkraftmaschinen, insbesondere bei Dieselmotoren hat zunehmend eine Art von Kraftstoffeinspritzung Verwendung gefunden, bei welcher eine gemeinsame Zulauf- und Speicherleitung (Common Rail) mittels einer Hochdruckpumpe unter hohem Druck mit Kraftstoff beaufschlagt und von dieser der unter hohem Druck stehende Kraftstoff über jeweilige Hochdruckleitungen einer Anzahl von jeweils ein Einspritzventil umfassenden Kraftstoffinjektoren zugeführt wird. Beginn und Ende der Einspritzung des Kraftstoffs in die Brennräume der Brennkraftmaschine werden durch Öffnen und Schließen der in den Kraftstoffinjektoren vorgesehenen Einspritzventile gesteuert. Zusätzlich können jeweils in den zu den Kraftstoffinjektoren führenden Hochdruckleitungen ein bestimmtes Kraftstoffspeichenrolumen aufweisende Hochdruckspeicher vorgesehen sein. Eine solche Art der Kraftstoffeinspritzung ist beispielsweise aus der DE 197 12 135 C1 bekannt.

[0003] Aus der EP 0 780 569 A1 geht ein Einspritzsystem als bekannt hervor, das einen Hochdruckspeicher und damit verbundene, zu den Einspritzventilen führende Leitungen aufweist. Zur Dämpfung von Druckpulsationen sind die Leitungen über Drosseleinrichtungen am Hochdruckspeicher angeschlossen. Da die Leitungen stromab der Drosseleinrichtungen im Vergleich zum Druckspeicher kleinvolumig sind, ist, um eine kontinuierliche Einspritzung aufrechtzuerhalten, die über die Drosseleinrichtungen während einer Einspritzung aus dem Druckspeicher nachströmende Kraftstoffmenge pro Zeiteinheit gleich groß wie die eingespritzte Kraftstoffmenge pro Zeiteinheit. Deshalb ist der Systemdruck im Injektor zu Beginn und am Ende einer Einspritzung gleich groB. Durch beim Schließen des Einspritzventils auf Grund des Staudrucks erzeugten Druckpulsationen kommt es zu Drucküberhöhungen am Ende der Einspritzung.

[0004] Die sich zunehmend verschärfenden Forderungen hinsichtlich einer Begrenzung der Schadstoffemissionen von Brennkraftmaschinen machen tendenziell immer höhere Einspritzdrücke erforderlich. Der in einem Kraftstoffeinspritzsystem der genannten Art im Hinblick auf die Materialbelastung maximal zulässige Druck ist durch die im System auftretenden Spitzendrücke gegeben. Die höchsten Druckspitzen treten im Kraftstoffinjektor am Ende der Einspritzung auf. Ursache hierfür ist der sogenannte Stau- oder Brandungsdruck, der beim Schließen des Einspritzventils auftritt und um bis zu 400 bar über dem Systemdruck liegen kann. Dies bedeutet, dass herkömmlicherweise der Systemdruck des Kraftstoffeinspritzsystems um bis zu den besagten 400 bar niedriger ausgelegt werden muss als der in Hinblick auf die Materialbelastung maximal vertretbare Spitzendruck.

[0005] Die Aufgabe der Erfindung ist es ein verbessertes Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff in die Brennräume einer Brennkraftmaschine, sowie ein verbessertes Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine zu schaffen.

[0006] Die Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 angegebene Kraftstoffeinspritzverfahren bzw. durch das im Anspruch 8 angegebene Kraftstoffeinspritzsystem gelöst.

[0007] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen gekennzeichnet.

[0008] Durch die Erfindung wird ein Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff in die Brennräume einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, mittels eines eine Anzahl von jeweils ein Einspritzventil umfassenden Kraftstoffinjektoren und eine die einzelnen Kraftstoffinjektoren über jeweilige Hochdruckleitungen mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff versorgende und ihrerseits über eine Hochdruckpumpe unter hohem Druck mit Kraftstoff beaufschlagte gemeinsame Zulauf- und Speicherleitung enthaltenden Kraftstoffeinspritzsystems geschaffen, bei dem Beginn und Ende der Einspritzung des Kraftstoffs in die Brennräume durch Öffnen und Schließen der Einspritzventile der Kraftstoffinjektoren gesteuert wird. In jeder der zu den Kraftstoffinjektoren führenden Leitungen sind ein oder mehrere Hochdruckspeicher vorgesehen. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass während der Einspritzung eine definierte Absenkung des im Kraftstoffinjektor herrschenden Kraftstoffdrucks von einem anfänglichen Druck p1 auf einen Druck p2 zum Zeitpunkt T2, wenn das Schließen des Einspritzventits beginnt, durch Beschränkung des Nachströmens von Kraftstoff während der Einspritzung erfolgt, so dass der aufgrund des Staudrucks beim Schließen des Einspritzventils am Ende der Einspritzung im Kraftstoffinjektor ansteigende Druck einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet. Die definierte Absenkung des im Kraftstoffinjektor herrschenden Drucks erfolgt durch Begrenzung des Nachströmens in den von der gemeinsamen Zulauf- und Speicherleitung zu den Hochdruckspeichem führenden Hochdruckleitungen.

[0009] Vorzugsweise erfolgt die definierte Absenkung des Kraftstoffdrucks im Kraftstoffinjektor auf einen solchen Wert, dass der aufgrund des Staudrucks beim Schließen des Einspritzventils am Ende der Einspritzung im Kraftstoffinjektor ansteigende Druck den zu Beginn der Einspritzung im Kraftstoffinjektor herrschenden Kraftstoffdruck, insbesondere den Systemdruck P0 nicht überschreitet.

[0010] Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Zuführung des Kraftstoffs von der gemeinsamen Zulauf- und Speicherleitung zu den Kraftstoffinjektoren über zwei in den zu den Kraftstoffinjektoren führenden Hochdruckleitungen vorgesehene, ein bestimmtes Kraftstoffspeichervolumen aufweisende Hochdruckspeicher erfolgt.

[0011] Bei Verwendung von zwei Hochdruckspeichern ist der näher zum Injektor liegende Hochdruckspeicher vorzugsweise mit einem kleineren Volumen ausgebildet, als der weiter stromaufwärts liegende. Zumindest einem Hochdruckspeicher, vorzugsweise dem größeren ist ein Mengenbegrenzungsventil zugeordnet, das vorzugsweise stromabwärts des jeweiligen Hochdruckspeichers liegt.

[0012] Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäBen Verfahrens erfolgt die Begrenzung des Nachströmens des Kraftstoffs durch in den von der gemeinsamen Zulauf- und Speicherleitung zu den Hochdruckspeichern führenden Hochdruckleitungen vorgesehene Drosselstellen.

[0013] Gemäß einer anderen Ausführungsform erfolgt die Begrenzung des Nachströmens des Kraftstoffs durch die Bemessung des Durchmessers D2 der von der gemeinsamen Zulauf- und Speicherleitung zu den Hochdruckspeichern führenden Hochdruckleitungen.

[0014] Ein Vorteil des efindungsgemäBen Einspritzverfahrens ist es, dass bei Einspritzbeginn mit einem hohen Einspritzdruck gearbeitet werden kann, ohne dass es zu einer unzulässigen Materialüberlastung im Kraftstoffinjektor kommt.

[0015] Weiterhin wird durch die Erfindung ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Dieselmotor geschaffen, das eine Anzahl von jeweils ein Einspritzventil umfassenden Kraftstoffinjektoren und eine die einzelnen Kraftstoffinjektoren mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff versorgende und ihrerseits über eine Hochdruckpumpe unter hohem Druck mit Kraftstoff beaufschlagte gemeinsame Zulauf- und Speicherleitung, sowie jeweils ein oder mehrere, insbesondere zwei, in den zu den Kraftstoffinjektoren führenden Hochdruckleitungen vorgesehene, ein bestimmtes Kraftstoffspeichervolumen aufweisende Hochdruckspeicher enthält, wobei Beginn und Ende der Einspritzung des Kraftstoffs in die Brennräume durch Öffnen und Schließen der Einspritzventile der Kraftstoffinjektoren gesteuert wird. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass das Kraftstoffspeichervolumen der Hochdruckspeicher und der Strömungswiderstand der von der gemeinsamen Zulauf- und Speicherleitung zu den einzelnen Hochdruckspeichern führenden Hochdruckleitungen unter Berücksichtigung der maximalen Einspritzmenge und -dauer so bemessen sind, dass während der Einspritzung, dadurch dass weniger Kraftstoff in die Hochdruckspeicher nachströmt als eingespritzt wird, eine Absenkung des im Kraftstoffinjektors herrschenden Kraftstoffdrucks erfolgt von einem anfänglichen, zum Systemdruck geringfügig niedrigeren Druck p1 auf einen Kraftstoffdruck p2 zum Zeitpunkt T2, wenn das Schließen des Einspritzventils beginnt, so dass der auf Grund des Staudrucks beim Schließen des Einspritzventils am Ende der Einspritzung im Kraftstoffinjektor ansteigende Druck einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet.

[0016] Vorzugsweise sind das Kraftstoffspeichervolumen der Hochdruckspeicher und der Strömungswiderstand der zu den Hochdruckspeichernführenden Hochdruckleitungen so bemessen, dass der aufgrund des Staudrucks beim Schließen des Einspritzventils am Ende der Einspritzung im Kraftstoffinjektor ansteigende Druck den zu Beginn der Einspritzung im Kraftstoffinjektor herrschenden Kraftstoffdruck, insbesondere den Systemdruck P0 nicht überschreitet

[0017] Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems ist es vorgesehen, dass der Strömungswiderstand der von der gemeinsamen Zulauf- und Speicherleitung zu den Hochdruckspeichern führenden Hochdruckleitungen durch Drosselstellen bestimmt ist

[0018] Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Strömungswiderstand der von der gemeinsamen Zulauf- und Speicherleitung zu den Hochdruckspeichern führenden Hochdruckleitungen durch deren Durchmesser D2 bestimmt ist.

[0019] Wie bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzverfahren ist es auch bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystem ein wesentlicher Vorteil, dass am Einspritzbeginn mit hohen Drücken gearbeitet werden kann, ohne dass es zu unzulässigen Materialüberlastungen in den Kraftstoffinjektoren kommt.

[0020] Bei einer Kraftstoffeinspritzung ohne die erfindungsgemäße Absenkung des im Kraftstoffinjektor herrschenden Kraftstoffdrucks zum Ende der Einspritzung müssten, wenn gleich hohe Anfangsdrücke erreicht werden sollen, die Kraftstoffinjektoren auf die wesentlich höheren Drücke ausgelegt werden, die aufgrund der beim Schließen des Einspritzventils auftretenden Stau- oder Brandungsdrücke entstehen.

[0021] Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein schematisiertes Blockschaltbild eines Teils eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Figur 2 eine schematisierte Querschnittsansicht, die den das Einspritzventil umfassenden Teil eines Kraftstoffinjektors zeigt;

Figur 3 ein Diagramm, welches die im Kraftstoffinjektor während eines Einspritzvorgangs herrschenden Druckverhältnisse für eine herkömmliche Kraftstoffeinspritzung darstellt; und

Figur 4 ein Diagramm, welches die im Kraftstoffinjektor während des Einspritzvorgangs herrschenden Druckverhältnisse gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.

[0022] Bei dem in Figur 1 dargestellten Teil eines Kraftstoffeinspritzsystems bedeutet das Bezugszeichen 5 einen von typischerweise mehreren Kraftstoffinjektoren zum Einspritzen von Kraftstoff in die Brennräume einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors. Die Kraftstoffinjektoren 5 werden mittels einer in Figur 1 nicht dargestellten Steuereinheit so gesteuert, dass eine optimal auf Drehzahl und Belastungszustand der Brennkraftmaschine abgestimmte Kraftstoffmenge eingespritzt wird. Von einem ebenfalls in Figur 1 nicht dargestellten Kraftstoffvorrat wird mittels einer oder mehrerer Hochdruckpumpen 6 der Kraftstoff unter hohem Druck zunächst einer gemeinsamen Zulauf- und Speicherleitung 1 zugeführt, von welcher zur Versorgung der einzelnen Kraftstoffinjektoren 5 dienende Hochdruckleitungen 2, 4a, 4b abzweigen.

[0023] In den zu den Kraftstoffinjektoren 5 führenden Hochdruckleitungen 2, 4a, 4b sind ein oder mehrere Hochdruckspeicher 3a, 3b vorgesehen. Der von der gemeinsamen Zulauf- und Speicherleitung 1 zu dem Hochdruckspeicher 3a führende Teil der Hochdruckleitung ist mit dem Bezugszeichen 2 gekennzeichnet, wogegen die von den Hochdruckspeichern 3a, 3b zu dem Kraftstoffinjektor 5 führenden Abschnitte der Hochdruckleitung die Bezugszeichen 4a und 4b tragen. Den Hochdruckspeichern 3a und 3b sind Mengenbegrenzungsventile 14a und 14b zugeordnet, die vorzugsweise stromabwärts von den Hochdruckspeichern 3a, 3b liegen, aber auch stromaufwärts liegen können.

[0024] Die Hochdruckspeicher 3a, 3b wirken als ölelastische Speicher, in deren Kraftstoffspeichervolumen unter dem von der gemeinsamen Zulauf- und Speicherleitung 6 gelieferten Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff zur Zuführung zu den Kraftstoffinjektoren 5 vorgehalten wird.

[0025] Auch die gemeinsame Zulauf- und Speicherleitung 1 hat typischerweise die Funktion eines ölelastischen Speichers, in welchem der unter dem von der Hochdruckpumpe 6 gelieferten Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff zur weiteren Verteilung auf die Hochdruckspeicher 3a, 3b über die Hochdruckleitungen 2, 4a, 4b vorgehalten wird.

[0026] Die in Figur 2 dargestellte Querschnittsansicht zeigt einen Teil des Injektorgehäuses 7 des Kraftstoffinjektors 5, welcher in den Brennraum der Brennkraftmaschine ragt und eine Einspritzdüse 13 enthält, über welche der Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird. In diesem Teil des Injektorgehäuses 7 ist ein Einspritzventil ausgebildet, welches durch die Spitze 9 einer in dem Kraftstoffinjektor 5 in bekannter Weise längsverschieblich gelagerten Düsennadel 8 und einen mit der Düsennadelspitze 9 zusammenwirkenden Düsennadelsitz 10 gebildet ist. Beim Öffnen des Einspritzventils 9, 10 wird in einem Vorraum 11 befindlicher, unter hohem Druck über die Hochdruckleitung 4a, 4b in den Kraftstoffinjektor 5 gelieferter Kraftstoff zur Einspritzung über die Einspritzdüse 13 freigegeben. Der Düsennadelspitze 9 vorgelagert befindet sich ein Sackloch 12, von welchem die Einspritzdüse 13 abzweigt.

[0027] Das Öffnen und Schließen des Einspritzventils 9, 10 und damit des Beginns und des Endes der Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine wird durch die oben genannte Steuereinheit gesteuert.

[0028] Das in Figur 3 dargestellte Diagramm zeigt die gegen die Zeit aufgetragenen Druckverhältnisse bei einer herkömmlichen Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine. Die mit A bezeichnete Kurve zeigt den in dem Vorraum 11 vor dem Einspritzventil 9, 10 herrschenden Kraftstoffdruck, der bei geschlossenem Einspritzventil dem Systemdruck P0 gleich ist; die mit B bezeichnete Kurve zeigt den Druck im Sackloch 12 während des Einspritzvorgangs. Der Beginn des Einspritzvorgangs, bei dem das Einspritzventil 9, 10 zu öffnen beginnt, ist mit T1' bezeichnet, das Ende des Einspritzvorgangs, bei dem das Einspritzventil 9, 10 zu schließen beginnt, ist mit T2 bezeichnet. Wie die Kurve B zeigt, steigt bei Beginn der Einspritzung der Druck im Sackloch 12 relativ schnell vom Druck 0 zum Zeitpunkt T1' auf den Druck P1 zum Zeitpunkt T1 an, der dem im Vorraum 11 herrschenden Systemdruck fast gleich ist. Der im Vorraum 11 herrschende Kraftstoffdruck ist zum Zeitpunkt T1 aufgrund der Kraftstoffentnahme geringfügig gegen den Systemdruck P0 abgesunken. Während der Zeitspanne von T1 bis T2, also während das Einspritzventil 9, 10 geöffnet ist, entspricht der Druck im Sackloch 12 im wesentlichen dem Druck im Vorraum 11. Während des Schließens des Einspritzventils 9, 10, fällt der Druck im Sackloch 12 vom Zeitpunkt T2 an; wo der Druck im wesentlichen noch dem Druck im Vorraum 11 entspricht, auf den Druck 0 zum Zeitpunkt T2' ab, wobei zu diesem Zeitpunkt das Einspritzventil 9, 10 vollständig geschlossen ist, also die Düsennadelspitze 9 im Düsennadelsitz 10 anliegt.

[0029] Aufgrund des beim Schließen des Einspritzventils 9, 10 auftretenden Stau- oder Brandungsdrucks erfolgt im Vorraum 11 eine rapide Druckerhöhung, die um bis zu 400 bar über dem Systemdruck liegen kann. Wie die Kurve A in Figur 3 zeigt, klingt diese Druckspitze unter mehreren Schwingungen bis zum Zeitpunkt T3 wieder ab. Wie bereits eingangs erläutert, stellen diese beim Schließen des Einspritzventils 9, 10 auftretenden Druckspitzen eine wesentliche Beanspruchung für den Kraftstoffinjektor 5 dar.

[0030] Figur 4 zeigt ein entsprechendes Diagramm, in welchem die im Kraftstoffinjektor 5 herrschenden Druckverhältnisse in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt sind, wie sie bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzverfahren bzw. bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystem auftreten. In Figur 4 ist der im Sackloch 12 des Kraftstoffinjektors 5 herrschende Druck wieder durch die Kurve B gezeigt, die Kurve A zeigt dem im Vorraum 11 herrschenden Druck. Der bei geschlossenem Einspritzventil 9, 10 im Vorraum 11 praktisch vollständig anliegende Systemdruck ist mit P0 bezeichnet. Beim Öffnen des Einspritzventils 9, 10 also beim Lösen der Düsennadelspitze 9 aus dem Düsennadelsitz 10 zum Zeitpunkt T1' beginnt ein schneller Anstieg des im Sackloch 12 des Kraftstoffinjektors 5 herrschenden Kraftstoffdrucks bis dieser zum Zeitpunkt T1 praktisch den im Vorraum 11 herrschenden Kraftstoffdruck erreicht. Letzterer ist zum Zeitpunkt T1 aufgrund der Kraftstoffentnahme geringfügig gegen den Systemdruck P0 abgesunken.

[0031] Gemäß der Erfindung erfolgt während der Einspritzung eine definierte Absenkung des im Vorraum 11 des Kraftstoffinjektors 5 herrschenden Kraftstoffdrucks vom anfänglichen Druck P1 zum Zeitpunkt T1 auf den Kraftstoffdruck P2 zum Zeitpunkt T2, wenn das Schließen des Einspritzventils 9, 10 beginnt. Der Kraftstoffdruck P2 zum Zeitpunkt T2 hat einen solchen abgesenkten Wert, dass der aufgrund des Staudrucks beim Schließen des Einspritzventils 9, 10 am Ende der Einspritzung ansteigende Druck einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet. Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die besagte definierte Absenkung des Kraftstoffdrucks auf einen solchen Wert, dass der aufgrund des Staudrucks beim Schließen des Einspritzventils 9, 10 ansteigende Druck den zu Beginn der Einspritzung im Kraftstoffinjektor 5 herrschenden Kraftstoffdruck, insbesondere den Systemdruck P0 nicht überschreitet.

[0032] Wiederum zurückkehrend zu dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems, sind die Kraftstoffspeichervolumina der Hochdruckspeicher 3a, 3b und der Strömungswiderstand der von der gemeinsamen Zulauf- und Speicherleitung 1 zu diesem führenden Hochdruckleitung 2 unter Berücksichtigung der maximalen Einspritzmenge und -dauer so bemessen, dass sich der in Figur 4 dargestellte Druckabfall ergibt. Im einzelnen wird der Druckabfall dadurch bewirkt, dass der Kraftstoff über die Hochdruckleitung 2 weniger schnell zu den Hochdruckspeichern 3a, 3b und zum Kraftstoffinjektor 5 nachströmen kann, als er über die Einspritzdüse, vergleiche Figur 2, in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Diese Begrenzung des Nachströmens des Kraftstoffs kann durch eine Drosselstelle erfolgen, die in der von der gemeinsamen Zulauf- und Speicherleitung 1 zu dem Hochdruckspeicher 3a führenden Hochdruckleitung 2 vorgesehen ist, oder, was vorzuziehen ist, durch eine Bemessung des Durchmessers D2 (Innendurchmesser) der von der gemeinsamen Zulauf- und Speicherleitung 1 zu dem Hochdruckspeicher 3a führenden Hochdruckleitung 2 und deren Länge. Drosselstelle bzw. Leitungsquerschnitt und die Hochdruckspeichervolumina sind natürlich auf den höchsten Beanspruchungsfall abgestimmt, nämlich wenn die Brennkraftmaschine mit Volllast läuft. Damit in der zur Verfügung stehenden Zeit die benötigte Einspritzmenge eingespritzt werden kann, ist dann der Raildruck (Systemdruck) am höchsten zu wählen. Bei Teillast wird der Kraftstoffdruck in der Zulauf- und Speicherleitung 1 erniedrigt. Aufgrund des beschränkten Kraftstoffnachlaufs ist aber auch bei Teillast ein Absinken des Drucks im Vorraum 11 gemäß Kurve A nach Figur 4 zu beobachten.

[0033] Anstelle von zwei in Figur 1 dargestellten Hochdruckspeichern 3a, 3b kann auch nur ein Hochdruckspeicher verwendet werden. Bei Verwendung von zwei Hochdruckspeichern wird vorzugsweise der näher am Injektor liegende, möglichst im Injektor integrierte Hochdruckspeicher 3b aus Platzgründen mit einem kleineren Volumen als der weiter entfernt stromaufwärts liegende Hochdruckspeicher 3a ausgebildet sein.

[0034] Dem kleineren zweiten Hochdruckspeicher 3b kommt aufgrund der kurzen Entfernung zu den Düsenlöchern'hauptsächlich eine Dämpfungsfunktion zu. Aufgrund der kurzen Verbindung kann durch schnellen Nachfluss von Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher 3b vor die Düsenlöcher 13 ein schneller Druckausgleich bewirkt werden, was die Amplitude des Brandungsdrucks vermindert. Die Leitungen 4a und 4b sind mit einem großen Querschnitt ausgebildet, um einen ungehinderten Kraftstoffnachfluss zu gewährleisten.

[0035] Die Mengenbegrenzungsventile 14a, 14b dienen in erster Linie dazu, bei Nadelklemmen das Nachströmen von Kraftstoff und Dauereinspritzung zu verhindern. Außerdem kommt ihnen aber auch eine Dämpfungsfunktion zu, die durch den verschiebbaren Kolben und die im Ventil gebildeten Strömungskanäle bewirkt wird. Die Mengenbegrenzungsventile wirken sich günstig auf das Abklingverhalten der Druckschwingung am Einspritzende aus. Für eine optimale Funktion sind die Mengenbegrenzungsventile vorzugsweise stromabwärts am Ausgang zumindest des größeren Hochdruckspeichers 3a anzubringen.

Bezugszeichenliste

[0036] 

1

gemeinsame Zulauf- und Speicherleitung

2

Hochdruckleitung

3a, 3b

Hochdruckspeicher

4a, 4b

Hochdruckleitung

5

Kraftstoffinjektor

6

Hochdruckpumpe

7

Injektorgehäuse

8

Düsennadel

9

Düsennadelspitze

10

Düsennadelsitz

11

Vorraum

12

Sackloch

13

Einspritzdüse

14a, 14b

Mengenbegrenzungsventil

Ansprüche

1. Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff in die Brennräume einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, mittels eines eine Anzahl von jeweils ein Einspritzventil (9, 10) umfassenden Kraftstoffinjektoren (5) und eine die einzelnen Kraftstoffinjektoren (5) über jeweilige Hochdruckleitungen (2, 4a, 4b) mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff versorgende und ihrerseits über eine Hochdruckpumpe (6) unter hohem Druck mit Kraftstoff beaufschlagte gemeinsame Zulauf- und Speicherleitung (1) enthaltenden Kraftstoffeinspritzsystems, wobei die Zuführung des Kraftstoffs von der Speicherleitung (1) über einen oder mehrere, in jeder der zu den Kraftstoffinjektoren (5) führenden Hochdruckleitungen (2, 4a, 4b) vorgesehene Hochdruckspeicher (3a, 3b) erfolgt, und wobei Beginn und Ende der Einspritzung des Kraftstoffs in die Brennräume durch Öffnen und Schließen der Einspritzventile (9, 10) der Kraftstoffinjektoren (5) gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass während der Einspritzung durch Beschränkung des Nachströmens des Kraftstoffs derart, dass weniger Kraftstoff zu den Hochdruckspeichern (3a, 3b) nachströmt, als eingespritzt wird, eine definierte Absenkung des im Kraftstoffinjektor (5) herrschenden Kraftstoffdrucks erfolgt von einem anfänglichen, geringfügig zum Systemdruck niedrigeren Druck p1 auf einen Druck p2 zum Zeitpunkt T2, wenn das Schließen des Einspritzventils (9, 10) beginnt, so dass der aufgrund des Staudrucks beim Schließen des Einspritzventils (9, 10) am Ende der Einspritzung im Kraftstoffinjektor (5) ansteigende Druck einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet, wobei die definierte Absenkung des im Kraftstoffinjektor (5) herrschenden Kraftstoffdrucks durch Begrenzung des Nachströmens des Kraftstoffs in den von der gemeinsamen Zulauf- und Speicherleitung (1) zu den Hochdruckspeichern (3a, 3b) führenden Hochdruckleitungen (2) erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Absenkung des Kraftstoffdrucks im Kraftstoffinjektor (5) so erfolgt, dass der aufgrund des Staudrucks beim Schließen des Einspritzventils (9, 10) am Ende der Einspritzung im Kraftstoffinjektor (5) ansteigende Druck den zu Beginn der Einspritzung im Kraftstoffinjektor (5) herrschenden Kraftstoffdruck, insbesondere den Systemdruck P0 nicht überschreitet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung des Kraftstoffs von der gemeinsamen Zulauf- und Speicherleitung (1) zu den Kraftstoffinjektoren (5) über zwei in jeder der zu den Kraftstoffinjektoren (5) führenden Hochdruckleitungen (2, 4a, 4b) vorgesehene, ein bestimmtes Kraftstoffspeichervolumen aufweisende Hochdruckspeicher (3a, 3b) erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von zwei Hochdruckspeichern (3a, 3b) der näher zum Injektor liegende Hochdruckspeicher (3b) ein kleineres Volumen besitzt als der weiter stromaufwärts liegende Hochdruckspeicher (3a).

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einem Hochdruckspeicher (3a, 3b) ein Mengenbegrenzungsventil (14a, 14b) zugeordnet ist, das vorzugsweise jeweils stromabwärts des Hochdruckspeichers (3a, 3b) liegt.

6. Verfahren nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung des Nachströmens des Kraftstoffs durch in den von der gemeinsamen Zulauf- und Speicherleitung (1) zu den Hochdruckspeichern (3a, 3b) führenden Hochdruckleitungen (2) vorgesehene Drosselstellen erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung des Nachströmens des Kraftstoffs durch die Bemessung des Durchmessers D2 der von der gemeinsamen Zulauf- und Speicherleitung (1) zu den Hochdruckspeichern (3a, 3b) führenden Hochdruckleitungen (2) erfolgt.

8. Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Dieselmotor, das eine Anzahl von jeweils ein Einspritzventil (9, 10) umfassenden Kraftstoffinjektoren (5) und eine die einzelnen Kraftstoffinjektoren (5) mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff versorgende und ihrerseits über eine Hochdruckpumpe (6) unter hohem Druck mit Kraftstoff beaufschlagte gemeinsame Zulauf- und Speicherleitung (1), sowie ein oder mehrere, insbesondere zwei, jeweils in den zu den Kraftstoffinjektoren (5) führenden Hochdruckleitungen (2, 4a, 4b) vorgesehene, ein bestimmtes Kraftstoffspeichervolumen aufweisende Hochdruckspeicher (3a, 3b) enthält, wobei Beginn und Ende der Einspritzung des Kraftstoffs in die Brennräume durch Öffnen und Schließen der Einspritzventile (9, 10) der Kraftstoffinjektoren (5) gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffspeichervolumen der Hochdruckspeicher (3a, 3b) und der Strömungswiderstand der von der gemeinsamen Zulauf- und Speicherleitung (1) zu den Hochdruckspeichern (3a, 3b) führenden Hochdruckleitungen (2) unter Berücksichtigung der maximalen Einspritzmenge und -dauer so bemessen sind, dass während der Einspritzung, dadurch, dass weniger Kraftstoff in die Hochdruckspeicher (3a, 3b) nachströmt, als eingespritzt wird, eine Absenkung des im Kraftstoffinjektor herrschenden Kraftstoffdrucks von einem anfänglichen, zum Systemdruck geringfügig niedrigeren Druck p1 auf einen Kraftstoffdruck p2 zum Zeitpunkt T2 erfolgt, wenn das Schließen des Einspritzventils (9, 10) beginnt, so dass der aufgrund des Staudrucks beim Schließen des Einspritzventils (9, 10) am Ende der Einspritzung im Kraftstoffinjektor (5) ansteigende Druck einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet.

9. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffspeichervolumen der Hochdruckspeicher (3a, 3b) und der Strömungswiderstand der von der gemeinsamen Zulauf- und Speicherleitung (1) zu den Hochdruckspeichern (3a, 3b) führenden Hochdruckleitung (2) so bemessen sind, dass der auf Grund des Staudrucks beim Schließen des Einspritzventils (9, 10) am Ende der Einspritzung im Kraftstoffinjektor (5) ansteigende Druck den zu Beginn der Einspritzung im Kraftstoffinjektor (5) herrschenden Kraftstoffdruck, insbesondere den Systemdruck P0 nicht überschreitet.

10. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Anordnung mit jeweils zwei Hochdruckspeichern (3a, 3b) der näher zum Injektor liegende Hochdruckspeicher (3b) ein kleineres Volumen besitzt, als der weiter stromaufwärts liegende Hochdruckspeicher (3a).

11. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einem Hochdruckspeicher (3a, 3b) ein Mengenbegrenzungsventil (14a, 14b) zugeordnet ist, das vorzugsweise jeweils stromabwärts des Hochdruckspeichers (3a, 3b) liegt.

12. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungswiderstand der von der gemeinsamen Zulauf- und Speicherleitung (1) zu den Hochdruckspeichern (3a, 3b) führenden Hochdruckleitungen (2) durch Drosselstellen bestimmt ist.

13. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungswiderstand der von der gemeinsamen Zulauf- und Speicherleitung (1) zu den Hochdruckspeichern (3a, 3b) führenden Hochdruckleitungen (2) durch deren Durchmesser D2 bestimmt ist.

Claims

1. Method for injecting fuel into the combustion chambers of an internal combustion engine, in particular a diesel engine, by means of a fuel injection system which contains a number of fuel injectors (5), each comprising an injection valve (9, 10), and a common rail (1), which supplies the individual fuel injectors (5) with highly pressurized fuel by way of respective high-pressure lines (2, 4a, 4b) and to which in turn highly pressurized fuel is admitted by way of a high-pressure pump (6), the fuel being fed from the common rail (1) by way of one or more high-pressure reservoirs (3a, 3b) provided in each of the high-pressure lines (2, 4a, 4b) leading to the fuel injectors (5), and the beginning and end of the fuel injection into the combustion chambers being controlled by opening and closing of the injection valves (9, 10) of the fuel injectors (5), characterized in that during injection the continued flow of fuel is limited in such a way that less fuel continues to flow to the high-pressure reservoirs (3a, 3b) than is injected, so as to bring about a defined reduction of the fuel pressure prevailing in the fuel injector (5) from an initial pressure p1, which is slightly lower than the system pressure, to a pressure p2 at the instant T2 when closing of the injection valve (9, 10) commences, so that the pressure in the fuel injector (5), increasing due to the back pressure generated as the injection valve (9, 10) closes at the end of injection, does not exceed a predefined value, the defined reduction of the fuel pressure prevailing in the fuel injector (5) being brought about by limiting the continued flow of fuel in the high-pressure lines (2) leading from the common rail (1) to the high-pressure reservoirs (3a, 3b).

2. Method according to Claim 1, characterized in that the defined reduction of the fuel pressure in the fuel injector (5) is brought about in such a way that the pressure in the fuel injector (5), increasing due to the back pressure generated as the injection valve (9, 10) closes at the end of injection, does not exceed the fuel pressure prevailing in the fuel injector (5) on the commencement of injection, in particular the system pressure P0.

3. Method according to Claim 1 or 2, characterized in that fuel is fed from the common rail (1) to the fuel injectors (5) by way of two high-pressure reservoirs (3a, 3b) provided in each of the high-pressure lines (2, 4a, 4b) leading to the fuel injectors (5) and having a specific fuel storage volume.

4. Method according to Claim 3, characterized in that where two high-pressure reservoirs (3a, 3b) are used, the high-pressure reservoir (3b) situated closer to the injector has a smaller volume than the high-pressure reservoir (3a) situated further upstream.

5. Method according to Claim 3 or 4, characterized in that a quantity-limiting valve (14a, 14b), which is in each case preferably situated downstream of the high-pressure reservoir (3a, 3b), is associated with at least one high-pressure reservoir (3a, 3b).

6. Method according to Claim 3, 4 or 5, characterized in that the continued flow of fuel is limited by restrictors provided in the high-pressure lines (2) leading from the common rail (1) to the high-pressure reservoirs (3a, 3b).

7. Method according to Claim 3, 4 or 5, characterized in that the continued flow of fuel is limited by the design diameter D2 of the high-pressure lines (2) leading from the common rail (1) to the high-pressure reservoirs (3a, 3b).

8. Fuel injection system for an internal combustion engine, in particular a diesel engine, which contains a number of fuel injectors (5), each comprising an injection valve (9, 10), and a common rail (1), which supplies the individual fuel injectors (5) with highly pressurized fuel and to which in turn highly pressurized fuel is admitted by way of a high-pressure pump (6), together with one or more, especially two, high-pressure reservoirs (3a, 3b) provided in each of the high-pressure lines (2, 4a, 4b) leading to the fuel injectors (5) and having a specific fuel storage volume, the beginning and end of the fuel injection into the combustion chambers being controlled by opening and closing of the injection valves (9, 10) of the fuel injectors (5), characterized in that the fuel storage volume of the high-pressure reservoirs (3a, 3b) and the flow resistance of the high-pressure lines (2) leading from the common rail (1) to the high-pressure reservoirs (3a, 3b) are designed to take account of the maximum injection quantity and injection period, so that during injection less fuel continues to flow to the high-pressure reservoirs (3a, 3b) than is injected, so as to bring about a reduction of the fuel pressure prevailing in the fuel injector from an initial pressure p1, which is slightly lower than the system pressure, to a fuel pressure p2 at the instant T2 when closing of the injection valve (9, 10) commences, so that the pressure in the fuel injector (5), increasing due to the back pressure generated as the injection valve (9, 10) closes at the end of injection, does not exceed a predefined value.

9. Fuel injection system according to Claim 8, characterized in that the fuel storage volume of the high-pressure reservoirs (3a, 3b) and the flow resistance of the high-pressure line (2) leading from the common rail (1) to the high-pressure reservoirs (3a, 3b) are designed so that the pressure in the fuel injector (5), increasing due to the back pressure generated as the injection valve (9, 10) closes at the end of injection, does not exceed the fuel pressure prevailing in the fuel injector (5) on the commencement of injection, in particular the system pressure P0.

10. Fuel injection system according to Claim 8 or 9, characterized in that in an arrangement with two high-pressure reservoirs (3a, 3b), the high-pressure reservoir (3b) situated closer to the injector in each case has a smaller volume than the high-pressure reservoir (3a) situated further upstream.

11. Fuel injection system according to Claim 8, 9 or 10, characterized in that a quantity-limiting valve (14a, 14b), which is in each case preferably situated downstream of the high-pressure reservoir (3a, 3b), is associated with at least one high-pressure reservoir (3a, 3b).

12. Fuel injection system according to any one of Claims 8 to 11, characterized in that the flow resistance of the high-pressure lines (2) leading from the common rail (1) to the high-pressure reservoirs (3a, 3b) is determined by restrictors.

13. Fuel injection system according to any one of Claims 8 to 11, characterized in that the flow resistance of the high-pressure lines (2) leading from the common rail (1) to the high-pressure reservoirs (3a, 3b) is determined by their diameter D2.

Revendications

1. Procédé d'injection dé carburant dans les chambres de combustion d'un moteur à combustion interne, notamment d'un moteur diesel, au moyen d'un système d'injection de carburant contenant un certain nombre d'injecteurs de carburant (5) comportant respectivement une soupape d'injection (9, 10) et une conduite d'arrivée et d'accumulation commune (1) alimentant les différents injecteurs de carburant (5) par des conduites à haute pression respectives (2, 4a, 4b) en carburant sous haute pression et recevant de son côté par une pompe à haute pression (6) du carburant à haute pression, l'acheminement du carburant par la conduite d'accumulation (1) étant assuré par un ou plusieurs accumulateurs à haute pression (3a, 3b) prévus dans chacune des conduites à haute pression (2, 4a, 4b) menant aux injecteurs de carburant (5) et le début et la fin de l'injection du carburant dans les chambres de combustion étant contrôlés par ouverture et fermeture des soupapes d'injection (9, 10) des injecteurs de carburant (5), caractérisé en ce que, pendant l'injection, en limitant le reflux du carburant de manière à ce que moins de carburant reflue vers les accumulateurs à haute pression (3a, 3b) qu'il en a été injecté, il y a une baisse définie de la pression de carburant régnant dans l'injecteur de carburant (5) depuis une pression initiale p1 légèrement inférieure à la pression du système jusqu'à une pression p2 au moment T2 lorsque la fermeture de la soupape d'injection (9, 10) commence, de sorte que la pression montant dans l'injecteur de carburant (5) en raison de la contre-pression lors de la fermeture de la soupape d'injection (9, 10), à la fin de l'injection, n'excède pas une valeur prescrite, tandis que la baisse définie de la pression de carburant régnant dans l'injecteur de carburant (5) est provoquée en limitant le reflux du carburant dans les conduites à haute pression (2) menant de la conduite d'arrivée et d'accumulation commune (1) aux accumulateurs à haute pression (3a, 3b).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la baisse définie de la pression de carburant dans l'injecteur de carburant (5) a lieu de manière à ce que la pression montant en raison de la contre-pression lors de la fermeture de la soupape d'injection (9, 10) à la fin de l'injection dans l'injecteur de carburant (5) n'excède pas la pression de carburant régnant au début de l'injection dans l'injecteur de carburant (5), notamment la pression du système P0.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'acheminement du carburant de la conduite d'arrivée et d'accumulation commune (1) aux injecteurs de carburant (5) est fait par deux accumulateurs à haute pression (3a, 3b) prévus dans chacune des conduites à haute pression (2, 4a, 4b) menant aux injecteurs de carburant (5) et présentant un certain volume d'accumulation de carburant.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, si l'on utilise deux accumulateurs à haute pression (3a, 3b), l'accumulateur à haute pression (3b) placé plus près de l'injecteur contient un volume plus faible que l'accumulateur à haute pression (3a) placé plus loin en amont.

5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'à au moins un accumulateur à haute pression (3a, 3b) est associée une soupape de limitation de quantité (14a, 14b) qui se trouve de préférence respectivement en aval de l'accumulateur à haute pression (3a, 3b).

6. Procédé selon la revendication 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que la limitation du reflux du carburant est assurée par des points d'étranglement prévus dans les conduites à haute pression (2) menant de la conduite d'arrivée et d'accumulation commune (1) aux accumulateurs à haute pression (3a, 3b).

7. Procédé selon la revendication 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que la limitation du reflux du carburant est assurée par le dimensionnement du diamètre D2 des conduites à haute pression (2) menant de la conduite d'arrivée et d'accumulation commune (1) aux accumulateurs à haute pression (3a, 3b).

8. Système d'injection de carburant pour moteur à combustion interne, notamment moteur diesel, contenant un certain nombre d'injecteurs de carburant (5) comportant respectivement une soupape d'injection (9, 10) et une conduite d'arrivée et d'accumulation commune (1) alimentant les différents injecteurs de carburant (5) en carburant sous haute pression et recevant de son côté par une pompe à haute pression (6) du carburant à haute pression ainsi qu'un ou plusieurs, notamment deux, accumulateurs à haute pression (3a, 3b) prévus respectivement dans les conduites à haute pression (2, 4a, 4b) menant respectivement aux injecteurs de carburant (5) et présentant un certain volume d'accumulation de carburant, le début et la fin de l'injection du carburant dans les chambres de combustion étant contrôlés par ouverture et fermeture des soupapes d'injection (9, 10) des injecteurs de carburant (5), caractérisé en ce que le volume d'accumulation de carburant des accumulateurs à haute pression (3a, 3b) et la résistance à l'écoulement des conduites à haute pression (2) menant de la conduite d'arrivée et d'accumulation commune (1) aux accumulateurs à haute pression (3a, 3b) sont dosés en tenant compte de la quantité et de la durée d'injection maximales de manière à ce que, pendant l'injection, du fait que moins de carburant reflue dans les accumulateurs à haute pression (3a, 3b) qu'il en a été injecté, il se produise une baisse de la pression de carburant régnant dans l'injecteur de carburant depuis une pression initiale légèrement plus faible que la pression du système p1 jusqu'à une pression de carburant p2 au moment T2 lorsque la fermeture de la soupape d'injection (9, 10) commence, de sorte que la pression montant dans l'injecteur de carburant (5) en raison de la contre-pression lors de la fermeture de la soupape d'injection (9, 10) à la fin de l'injection n'excède pas une valeur prescrite.

9. Système d'injection de carburant selon la revendication 8, caractérisé en ce que le volume d'accumulation de carburant des accumulateurs à haute pression (3a, 3b) et la résistance à l'écoulement de la conduite à haute pression (2) menant de la conduite d'arrivée et d'accumulation commune (1) aux accumulateurs à haute pression (3a, 3b) sont dosés de manière à ce que la pression montant dans l'injecteur de carburant (5) en raison de la contre-pression lors de la fermeture de la soupape d'injection (9, 10) à la fin de l'injection n'excède pas la pression de carburant régnant au début de l'injection dans l'injecteur de carburant (5), notamment la pression du système P0.

10. Système d'injection de carburant selon la revendication 8, 9 ou 10, caractérisé en ce que, dans le cas d'un dispositif comprenant respectivement deux accumulateurs à haute pression (3a, 3b), l'accumulateur à haute pression (3b) placé plus près de l'injecteur présente un volume plus faible que l'accumulateur à haute pression (3a) placé plus loin en amont.

11. Système d'injection de carburant selon la revendication 8, 9 ou 10, caractérisé en ce qu'à au moins un accumulateur à haute pression (3a, 3b) est associée une soupape de limitation de quantité (14a, 14b) qui se trouve de préférence respectivement en aval de l'accumulateur à haute pression (3a, 3b).

12. Système d'injection de carburant selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que la résistance à l'écoulement des conduites à haute pression (2) menant de la conduite d'arrivée et d'accumulation commune (1) aux accumulateurs à haute pression (3a, 3b) est définie par des points d'étranglement.

13. Système d'injection de carburant selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que la résistance à l'écoulement des conduites à haute pression (2) menant de la conduite d'arrivée et d'accumulation commune (1) aux accumulateurs à haute pression (3a, 3b) est définie par leur diamètre D2.

Zeichnung