KRAFTSTOFFEINSPRITZSYSTEM FÜR EINE BRENNKRAFTMASCHINE

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Patentanspruchs 1.

[0002] Ein derartiges Einpritzsystem ist beispielsweise durch die EP 0 711 914 A1 bekanntgeworden.

[0003] Zum besseren Verständnis der nachfolgenden Beschreibung werden zunächst einige Begriffe näher erläutert: Bei einem druckgesteuerten Kraftstoffeinspritzsystem wird durch den im Düsenraum eines Injektors herrschenden Kraftstoffdruck ein Ventilkörper (z.B. eine Düsennadel) gegen die Wirkung einer Schließkraft aufgesteuert und so die Einspritzöffnung für eine Einspritzung des Kraftstoffes freigegeben. Der Druck, mit dem Kraftstoff aus dem Düsenraum in den Zylinder austritt, wird als Einspritzdruck bezeichnet. Unter einem hubgesteuerten Kraftstoffeinspritzsystem wird im Rahmen der Erfindung verstanden, daß das Öffnen und Schließen der Einspritzöffnung eines Injektors mit Hilfe eines verschieblichen Ventilglieds aufgrund des hydraulischen Zusammenwirkens der Kraftstoffdrücke in einem Düsenraum und in einem Steuerraum erfolgen. Weiterhin ist im folgenden eine Anordnung als zentral bezeichnet, wenn sie gemeinsam für alle Zylinder vorgesehen ist, und als lokal, wenn sie für nur einen einzelnen Zylinder vorgesehen ist.

[0004] Bei dem aus der EP 0 711 914 A1 bekannten druckgesteuerten Kraftstoffeinspritzsystem wird mit Hilfe einer Hochdruckpumpe Kraftstoff auf einen ersten hohen Kraftstoffdruck von etwa 1200 bar komprimiert und in einem ersten Druckspeicher gespeichert. Weiterhin wird der unter Hochdruck stehende Kraftstoff auch in einen zweiten Druckspeicher gefördert, in welchem durch Regelung seiner Kraftstoffzufuhr mittels eines 2/2-Wegventils ein zweiter hoher Kraftstoffdruck von ca. 400 bar aufrechterhalten wird. Über eine zentrale Ventilsteuereinheit wird entweder der tiefere oder höhere Kraftstoffdruck in den Düsenraum eines Injektors geleitet. Dort wird durch den Druck ein federbelasteter Ventilkörper von seinem Ventilsitz abgehoben, so daß Kraftstoff aus der Düsenöffnung austreten kann.

[0005] Bei diesem bekannten Kraftstoffeinspritzsystem wird der Kraftstoff für eine Einspritzung aus dem jeweiligen zentralen Druckspeicher über die zentrale Ventileinheit und die zentrale Verteilereinrichtung auf die einzelnen Injektoren aufgeteilt. Das jeweils maximal mögliche Einspritzfenster ist damit durch die Ventileinheit und die Verteilereinrichtung gemeinsam bestimmt.

Vorteile der Erfindung

[0006] Zur Vergrößerung des Einspritzfensters für den tieferen Kraftstoffdruck, d.h. für die Vor- bzw. Nacheinspritzung, wird erfindungsgemäß der tiefere Kraftstoffdruck direkt aus dem zentralen Druckspeicher zugemessen, ohne über die Verteilereinrichtung zu gehen.

[0007] Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

[0008] Zwei verschiedene Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen druckgesteuerten Kraftstoffeinspritzsystemen, bei denen Kraftstoff mit zwei unterschiedlich hohen Kraftstoffdrücken eingespritzt wird, sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem zentralen Druckspeicher für den tieferen Kraftstoffdruck, mit einer zentralen Verteilereinrichtung für den höheren Kraftstoffdruck sowie mit jeweils einer lokalen Ventileinheit für jeden Injektor zum Umschalten zwischen beiden Kraftstoffdrücken; und

Fig. 2

ein der Fig. 1 entsprechendes Einspritzsystem, bei dem sich die lokale Ventileinheit außerhalb des Injektors befindet.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

[0009] Bei dem in Fig. 1 dargestellten druckgesteuerten Kraftstoffeinspritzsystem 1 wird eine zweistufige Hochdruckpumpe 2 verwendet, um Kraftstoff 3 aus einem Vorratstank 4 mit zwei unterschiedlichen Kraftstoffdrücken zu fördern. In der ersten Stufe wird der Kraftstoff auf einen ersten (tieferen) Druck von ca. 300 bar komprimiert und über eine Förderleitung 5 einem zentralen Druckspeicher 6 (Common Rail) zugeführt, in dem der Kraftstoff unter diesem Druck gespeichert wird. Von dem zentralen Druckspeicher 6 führen mehrere, der Anzahl einzelner Zylinder entsprechende erste Druckleitungen 7 zu den einzelnen, in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragenden Injektoren 8 (Einspritzeinrichtung). In Fig. 1 ist lediglich einer der Injektoren 8 näher dargestellt. Die zweistufige Hochdruckpumpe 2 kann z.B. eine Nockenpumpe mit Spritzversteller ähnlich der aus DE 35 16 867 A1 bekannten Verteilereinspritzpumpe sein.

[0010] In der zweiten Stufe erfolgt die Druckerzeugung auf einen zweiten (höheren) Kraftstoffdruck von ca. 300 bar bis ca. 1800 bar. Über eine Förderleitung 9 wird der Kraftstoff einer zentralen Verteilereinrichtung 10 zugeführt, die den Kraftstoff auf zweite Druckleitungen 11 verteilt, die ebenfalls zu den Injektoren 8 abführen. Da die beiden Förderleitungen 5, 9 über ein 2/2-Wege-Ventil 12 miteinander verbunden sind, wird der höhere Kraftstoffdruck erst aufgebaut, wenn diese Verbindung durch Bestromen des 2/2-Wege-Ventils 12 unterbrochen wird. Es ist ebenso möglich, daß die beiden Kraftstoffdrücke durch zwei unterschiedliche Pumpen erzeugt werden. Um die Drehzahlabhängigkeit der Druckerzeugung zu reduzieren, kann auch ein zweiter Druckspeicher (Common Rail), in dem der Kraftstoff unter dem höheren Druck gelagert wird, vor der zentralen Verteilereinrichtung 10 vorgesehen werden.

[0011] Zwischen dem tieferen und dem höheren Kraftstoffdruck kann für jeden Injektor 8 einzeln über eine lokale Verteilereinrichtung 13 (3/2-Wege-Ventil) jederzeit während eines Einspritzzyklusses umgeschaltet werden. Der jeweilige Druck wird dann über eine Druckleitung 14 in einen Düsenraum 15 des Injektors 8 geleitet. Die Einspritzung erfolgt druckgesteuert mit Hilfe eines in einer Führungsbohrung axial verschiebbaren kolbenförmigen Ventilglieds 16 (Düsennadel), dessen konische Ventildichtfläche 17 mit einer Ventilsitzfläche am Injektorgehäuse zusammenwirkt und so die dort vorgesehenen Einspritzöffnungen 18 verschließt. Innerhalb des Düsenraums 15 ist eine in Öffnungsrichtung des Ventilglieds 16 weisende Druckfläche des Ventilgliedes 16 dem dort herrschenden Druck ausgesetzt, wobei sich der Düsenraum 15 über einen Ringspalt zwischen dem Ventilglied 16 und der Führungsbohrung bis an die Ventildichtfläche 17 des Injektors 8 fortsetzt. Durch den im Düsenraum 15 herrschenden Druck wird das die Einspritzöffnungen 18 abdichtende Ventilglied 16 gegen die Wirkung einer Schließkraft (Schließfeder 19) aufgesteuert, wobei der Federraum 20 mittels einer Leckageleitung 21 druckentlastet ist.

[0012] Eine Voreinspritzung mit dem tieferen Kraftstoffdruck erfolgt bei stromlosem 2/2-Wege-Ventil 12 durch Bestromen der lokalen Ventileinheit 13. Durch Bestromen des 2/2-Wege-Ventils 12 erfolgt dann bei unbestromter lokaler Ventileinheit 13 die Haupteinspritzung mit dem höheren Kraftstoffdruck. Für eine Nacheinspritzung mit dem tieferen Kraftstoffdruck wird die lokale Ventileinheit 13 erneut bestromt.

[0013] Die lokale Ventileinheit 13 kann entweder Teil des Injektorgehäuses sein, wie in Fig. 1 gezeigt ist, oder außerhalb des Injektorgehäuses angeordnet sein (Fig. 2). Im letzteren Fall läßt sich eine kleinere Baugröße des Injektorgehäuses erreichen.

[0014] Der höhere Kraftstoffdruck kann auch über eine zentrale Druckübersetzungseinheit mit Wiederbefüllung und Steuermechanismus erzeugt werden. Für den höheren Kraftstoffdruck kann ebenfalls ein zentraler Druckspeicher vorgesehen werden. Anstelle von druckgesteuerten Injektoren können auch hubgesteuerte Injektoren eingesetzt werden.

[0015] Bei einem Kraftstoffeinspritzsystem 1 für eine Brennkraftmaschine, bei dem Kraftstoff mit mindestens zwei unterschiedlich hohen Kraftstoffdrücken über Injektoren 8 in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann, mit einer zentralen Verteilereinrichtung 10 zum Aufteilen des Kraftstoffes auf die einzelnen Injektoren 8 und mit einem zentralen Druckspeicher 6 für den tieferen Kraftstoffdruck ist jeweils eine Ventileinheit 13 zum Umschalten zwischen den beiden Kraftstoffdrücken lokal für jeden Injektor 8 einzeln vorgesehen. Außerdem ist die zentrale Verteilereinrichtung 10 für den höheren Kraftstoffdruck parallel zum zentralen Druckspeicher 6 für den tieferen Kraftstoffdruck angeordnet. Zur Vergrößerung des Einspritzfensters für die Vor- bzw. Nacheinspritzung wird der tiefere Kraftstoffdruck aus dem zentralen Druckspeicher 6 zugemessen, ohne über die Verteilereinrichtung 10 zu gehen.

Ansprüche

1. Kraftstoffeinspritzsystem (1) für eine Brennkraftmaschine, bei dem Kraftstoff mit mindestens zwei unterschiedlich hohen Kraftstoffdrücken über Injektoren (8) in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann, mit einer zentralen Verteilereinrichtung (10) zum Aufteilen des Kraftstoffes auf die einzelnen Injektoren (8), mit einem zentralen Druckspeicher (6) für den tieferen Kraftstoffdruck und mit einer Ventileinheit (13) zum Umschalten zwischen den beiden Kraftstoffdrücken,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ventileinheit (13) zum Umschalten zwischen den beiden Kraftstoffdrücken lokal für jeden Injektor (8) einzeln vorgesehen ist und daß die zentrale Verteilereinrichtung (10) für den höheren Kraftstoffdruck parallel zum zentralen Druckspeicher (6) für den tieferen Kraftstoffdruck angeordnet ist.

2. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Kraftstoffdruck eine unterschiedliche Ventileinheit vorgesehen ist.

3. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektoren (8) für eine Drucksteuerung ausgebildet sind.

4. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektoren für eine Hubsteuerung ausgebildet sind.

Claims

1. Fuel injection system (1) for an internal combustion engine, in which fuel having at least two different fuel pressures can be injected into the combustion space of the internal combustion engine via injectors (8), with a central distributor device (10) for allocating the fuel to the individual injectors (8), with a central pressure accumulator (6) for the lower fuel pressure, with a valve unit (13) for changing over between the two fuel pressures, characterized in that the valve unit (13) for changing over between the two fuel pressures is individually provided locally for each injector (8), and in that the central distributor device (10) for the higher fuel pressure is arranged parallel to the central pressure accumulator (6) for the lower fuel pressure.

2. Fuel injection system according to Claim 1, characterized in that a different valve unit is provided for each fuel pressure.

3. Fuel injection system according to one of the preceding claims, characterized in that the injectors (8) are designed for pressure control.

4. Fuel injection system according to one of the preceding claims, characterized in that the injectors are designed for stroke control.

Revendications

1. Système d'injection de carburant (1) pour un moteur à combustion interne, dans lequel du carburant peut être injecté dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne à au moins deux niveaux différents de pression au moyen d'injecteurs (8), comportant une installation de distribution (10) centrale destinée à distribuer le carburant aux injecteurs (8) particuliers, un réservoir de pression (6) central pour la pression de carburant la plus basse et une unité de soupapes (13) destinée à passer d'une pression de carburant à l'autre,
   caractérisé en ce que
l'unité de soupapes (13) destinée à passer d'une pression de carburant à l'autre est prévue localement pour chaque injecteur (8) individuellement et l'installation de distribution (10) centrale pour la pression de carburant la plus élevée est parallèle au réservoir de pression central (6) pour la pression de carburant la plus basse.

2. Système d'injection de carburant selon la revendication 1,
caractérisé par
une unité de soupapes différente pour chaque pression de carburant.

3. Système d'injection de carburant selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
les injecteurs (8) sont conçus pour une commande de la pression.

4. Système d'injection de carburant selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
les injecteurs sont conçus pour une commande de course.

Zeichnung