DE19948464A1 - Common rail fuel injection system - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Common-Rail- Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen, mit einem Kraftstoffhochdruckspeicher zur Versorgung mehrerer Injektoren, die dazu dienen, Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine einzuspritzen.The invention relates to a common rail Fuel injection system for internal combustion engines, with a high-pressure fuel reservoir to supply several Injectors that serve to fuel the combustion chamber to inject the internal combustion engine.
Ein derartiges Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem ist z. B. in der DE 197 28 111 beschrieben. In herkömmlichen Common-Rail-Einspritzsystemen fördert eine Hochdruckpumpe, eventuell unter Zuhilfenahme einer Vorförderpumpe, den einzuspritzenden Kraftstoff aus einem Tank in den zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher, der als Common-Rail bezeichnet wird. Von dem Rail führen Kraftstoffleitungen zu den einzelnen Injektoren, die den Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordnet sind. Die Injektoren werden in Abhängigkeit von den Betriebsparametern der Brennkraftmaschine einzeln von der Motorelektronik angesteuert, um Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine einzuspritzen. Durch den Kraftstoffhochdruckspeicher sind die Druckerzeugung und die Einspritzung voneinander entkoppelt.Such a common rail fuel injection system is e.g. B. described in DE 197 28 111. In conventional Common rail injection systems feed a high pressure pump, possibly with the help of a prefeed pump, the fuel to be injected from a tank into the central High-pressure fuel accumulator, known as a common rail becomes. Fuel lines lead from the rail to the individual injectors that hold the cylinders of the Internal combustion engine are assigned. The injectors will depending on the operating parameters of the Internal combustion engine individually from the engine electronics driven to fuel in the combustion chamber of the Inject internal combustion engine. By the High-pressure fuel stores are the generation of pressure and Injection decoupled from each other.
Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Common-Rail- Kraftstoffeinspritzsystem dahingehend zu verbessern, dass die Beanspruchung der Hochdruckpumpe reduziert wird.The object of the invention is to improve the known common rail To improve fuel injection system in that the stress on the high pressure pump is reduced.
Außerdem soll das erfindungsgemäße Common-Rail- Kraftstoffeinspritzsystem einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar sein.In addition, the common rail according to the invention Fuel injection system simple and be inexpensive to manufacture.
Die Aufgabe ist bei einem Common-Rail- Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen, mit einem Kraftstoffhochdruckspeicher zur Versorgung mehrerer Injektoren, die dazu dienen, Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine einzuspritzen, dadurch gelöst, dass der Kraftstoffhochdruckspeicher über eine hydraulische Übersetzungseinrichtung mit einem Niederdruckspeicher hydraulisch gekoppelt ist. Durch die Übersetzungseinrichtung kann der Niederdruckspeicher zur Kraftstoffhochdruckerzeugung verwendet werden. Auf eine Hochdruckpumpe, wie sie in herkömmlichen Common-Rail- Kraftstoffeinspritzsystemen verwendet wird, kann ganz verzichtet werden.The task with a common rail Fuel injection system for internal combustion engines, with a high-pressure fuel reservoir to supply several Injectors that serve to fuel the combustion chamber to inject the internal combustion engine, solved in that the high-pressure fuel accumulator via a hydraulic Translation device with a low pressure accumulator is hydraulically coupled. Through the The low-pressure accumulator can be used for the translation device High-pressure fuel generation can be used. On a High-pressure pump, as used in conventional common rail Fuel injection systems can be used entirely to be dispensed with.
Eine besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Übersetzungseinrichtung mindestens einen Übersetzerkolben umfasst, dessen Stirnfläche auf der mit Niederdruck beaufschlagten Primärseite größer ist als dessen Stirnfläche auf der entgegengesetzten Sekundärseite. Der Übersetzerkolben stellt eine einfach aufgebaute Übersetzungseinrichtung dar, durch die der Kraftstoff mit Hochdruck beaufschlagt werden kann. Durch den Übersetzerkolben ist die Niederdruckseite des erfindungsgemäßen Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystems von der Hochdruckseite getrennt.This is a special embodiment of the invention characterized that the hydraulic Translation device at least one translation piston includes whose end face on the low pressure acted upon primary side is greater than that End face on the opposite secondary side. The Translator piston represents a simply constructed Gear means through which the fuel with High pressure can be applied. By the The booster piston is the low pressure side of the common rail fuel injection system according to the invention separated from the high pressure side.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärseite des Übersetzerkolbens unter Zwischenschaltung eines ersten Rückschlagventils mit einem Kraftstoffzulauf und unter Zwischenschaltung eines zweiten Rückschlagventils mit dem Kraftstoffhochdruckspeicher in Verbindung steht. Im Saughub des Übersetzerkolbens wird über das erste Rückschlagventil auf der Sekundärseite Kraftstoff aus dem Kraftstoffzulauf angesaugt. Der angesaugte Kraftstoff wird im Förderhub des Übersetzerkolbens mit Hochdruck beaufschlagt und gelangt über das zweite Rückschlagventil in den Kraftstoffhochdruckspeicher.Another special embodiment of the invention is characterized in that the secondary side of the Translator piston with the interposition of a first Check valve with a fuel inlet and under Interposition of a second check valve with the High-pressure fuel reservoir is connected. In the suction stroke of the booster piston is via the first check valve fuel from the fuel supply on the secondary side sucked in. The intake fuel is in the delivery stroke of the Pressurized high pressure booster piston and arrives via the second check valve in the High pressure fuel accumulator.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Übersetzerkolben parallel geschaltet sind, wobei zwischen den Übersetzerkolben und dem Niederdruckspeicher jeweils eine Stelleinrichtung angeordnet ist. Mit mehreren Übersetzerkolben kann eine größere Kraftstoffmenge mit Hochdruck beaufschlagt werden. Durch die Stelleinrichtung wird die Förderarbeit der Übersetzerkolben koordiniert.Another special embodiment of the invention is characterized in that several booster pistons are connected in parallel, with between One booster and the low pressure accumulator Actuator is arranged. With multiple Boost pistons can use a larger amount of fuel Be subjected to high pressure. By the actuator the promotion work of the translation pistons is coordinated.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung von einem 3/2-Wegeventil gebildet wird, das die Primärseite des zugehörigen Übersetzerkolbens in der ersten Schaltstellung mit dem Niederdruckspeicher und in der zweiten Schaltstellung mit einem Kraftstoffablauf verbindet. In der ersten Schaltstellung wird die Primärseite des zugehörigen Übersetzerkolbens mit Niederdruck beaufschlagt, und der Förderhub erfolgt. In der zweiten Schaltstellung der Stelleinrichtung bewegt sich der zugehörige Übersetzerkolben, z. B. unterstützt durch die Vorspannkraft einer Feder, in seine Ausgangsstellung zurück. Dabei kann der im Saughub auf der Primärseite des zugehörigen Übersetzerkolbens verdrängte Kraftstoff über den Kraftstoffablauf entweichen. Another special embodiment of the invention is characterized in that the actuating device by a 3/2-way valve is formed, which is the primary side of the associated booster piston in the first switch position with the low pressure accumulator and in the second Switch position connects with a fuel drain. In the first switch position becomes the primary side of the associated Translator piston applied with low pressure, and the Delivery stroke takes place. In the second switch position The actuating device moves Booster piston, e.g. B. supported by the preload a spring, back to its original position. It can that in the suction stroke on the primary side of the associated Translator piston displaced fuel over the Escape fuel drain.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtungen so gesteuert werden, dass sich mindestens ein Übersetzerkolben ständig im Förderhub befindet. Dadurch ist gewährleistet, dass in dem erfindungsgemäßen Common-Rail- Kraftstoffeinspritzsystem kontinuierlich Druck und Menge gefördert werden.Another special embodiment of the invention is characterized in that the actuators so controlled that there is at least one booster piston is constantly in the delivery stroke. This ensures that in the common rail according to the invention Fuel injection system continuously pressure and quantity be promoted.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruckspeicher über eine Förderpumpe mit Öl versorgt wird. Das hat den Vorteil, dass das Fördermedium auch zur Schmierung der Förderpumpe verwendet werden kann. Ein separater Schmierkreislauf ist nicht erforderlich.Another special embodiment of the invention is characterized in that the low pressure accumulator over a feed pump is supplied with oil. That has the advantage, that the fluid is also used to lubricate the feed pump can be used. There is a separate lubrication circuit not mandatory.
Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass an den Niederdruckspeicher weitere hydraulisch betätigbare Komponenten, wie Bremseinrichtungen, hydraulische Ventilsteuerungen usw., angeschlossen sind. Das erfindungsgemäße Common-Rail- Kraftstoffeinspritzsystem kann auf diese Art und Weise in das Öl-Hydraulik-Management der Brennkraftmaschine integriert werden.Another special embodiment of the invention is characterized in that to the low pressure accumulator other hydraulically actuated components, such as Braking devices, hydraulic valve controls etc., are connected. The common rail according to the invention Fuel injection system can be used in this way the oil-hydraulic management of the internal combustion engine to get integrated.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.Further advantages, features and details of the invention result from the following description, in which with reference to the drawing an embodiment the invention is described in detail. You can those mentioned in the claims and in the description Features each individually or in any Combination be essential to the invention.
In Fig. 1 ist ein Hydraulikschaltplan in vereinfachter Form dargestellt, um das erfindungsgemäße Common-Rail- Kraftstoffeinspritzsystem zu verdeutlichen. Eine Förderpumpe 1 saugt aus einem (nicht dargestellten) Vorratsbehälter Hydrauliköl an. Das angesaugte Hydrauliköl wird von der Förderpumpe 1 über eine Leitung 2 in einen Niederdruckspeicher 3 gefördert. Über eine beispielhaft dargestellte Leitung 4 ist der Niederdruckspeicher 3 mit einer hydraulischen Ventilsteuerung (nicht dargestellt) verbunden. In dem Niederdruckspeicher 3 herrscht ein Druck von 100-300 bar. Selbstverständlich kann der Niederdruckspeicher 3 auch mit einem hydraulischen Bremssystem in Verbindung stehen.In Fig. 1, a hydraulic circuit diagram is shown in a simplified form to illustrate the common rail fuel injection system according to the invention. A feed pump 1 draws hydraulic oil from a reservoir (not shown). The suctioned hydraulic oil is conveyed by the feed pump 1 via a line 2 into a low-pressure accumulator 3 . The low-pressure accumulator 3 is connected to a hydraulic valve control (not shown) via a line 4 shown as an example. A pressure of 100-300 bar prevails in the low-pressure accumulator 3 . Of course, the low pressure accumulator 3 can also be connected to a hydraulic brake system.
Der Niederdruckspeicher 3 steht über zwei Leitungen 5, 6 mit zwei Stelleinrichtungen 7, 8 in Verbindung. Bei den Stelleinrichtungen 7, 8 handelt es sich um 3/2-Wegeventile.The low-pressure accumulator 3 is connected to two adjusting devices 7 , 8 via two lines 5 , 6 . The actuating devices 7 , 8 are 3/2-way valves.
In den Stelleinrichtungen 7, 8 ist jeweils ein Ventilglied 9, 10 hin- und herbewegbar aufgenommen. Das Ventilglied 9, 10 ist zwischen einem ersten Ventilsitz 11, 12 und einem zweiten Ventilsitz 13, 14 verschiebbar.In the actuating devices 7 , 8 , a valve member 9 , 10 is received in a reciprocating manner. The valve member 9 , 10 is displaceable between a first valve seat 11 , 12 and a second valve seat 13 , 14 .
Wenn sich das Ventilglied 9, 10 an seinem zweiten Ventilsitz 13, 14 in Anlage befindet, ist die von dem Niederdruckspeicher 3 kommende Leitung 5, 6 mit einer Leitung 17, 18 verbunden. Die Leitung 17, 18 mündet in einen Zylinder 19, 20.When the valve member 9 , 10 is in contact with its second valve seat 13 , 14 , the line 5 , 6 coming from the low-pressure accumulator 3 is connected to a line 17 , 18 . The line 17 , 18 opens into a cylinder 19 , 20 .
In dem Zylinder 19, 20 ist ein Übersetzerkolben 21, 22 hin- und herbewegbar aufgenommen. Auf der Primärseite 23, 24 des Zylinders 19, 20 ist eine Stirnfläche 25, 26 des Übersetzerkolbens 21, 22 mit Niederdruck beaufschlagt. Auf der Sekundärseite 27, 28 des Zylinders 19, 20 ist eine Feder 29, 30 gegen den Übersetzerkolben 21, 22 vorgespannt. Außerdem ist auf der Sekundärseite 27, 28 des Zylinders 19, 20 an dem Übersetzerkolben 21, 22 ein Stößel 31, 32 ausgebildet. Der Stößel 31, 32 ragt in eine Kraftstoffleitung 33, 34. In the cylinder 19 , 20 , a booster piston 21 , 22 is received in a reciprocating manner. On the primary side 23 , 24 of the cylinder 19 , 20 , an end face 25 , 26 of the booster piston 21 , 22 is subjected to low pressure. On the secondary side 27 , 28 of the cylinder 19 , 20 , a spring 29 , 30 is biased against the booster piston 21 , 22 . In addition, a plunger 31 , 32 is formed on the secondary side 27 , 28 of the cylinder 19 , 20 on the booster piston 21 , 22 . The plunger 31 , 32 projects into a fuel line 33 , 34 .
Die primärseitige Stirnfläche 25, 26 des Übersetzerkolbens 21, 22 ist ebenso wie die sekundärseitige Stirnfläche 45, 46 des Stößels 31, 32 kreisförmig. Allerdings ist die primärseitige Stirnfläche 25, 26 des Übersetzerkolbens 21, 22 deutlich größer als die sekundärseitige Stirnfläche 45, 46 des Stößels 31, 32. Dadurch wird erreicht, dass der auf der Primärseite 23, 24 herrschende Niederdruck in auf der Sekundärseite 27, 28 herrschenden Hochdruck übersetzt wird.The primary-side end face 25 , 26 of the booster piston 21 , 22 is, like the secondary-side end face 45 , 46 of the plunger 31 , 32, circular. However, the primary-side end surface 25 , 26 of the booster piston 21 , 22 is significantly larger than the secondary-side end surface 45 , 46 of the tappet 31 , 32 . It is thereby achieved that the low pressure prevailing on the primary side 23 , 24 is translated into high pressure prevailing on the secondary side 27 , 28 .
Wenn der Druck auf der Sekundärseite 27, 28 einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, öffnet ein am Ende der Kraftstoffleitung 33, 34 angeordnetes Rückschlagventil 39, 40, und der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff gelangt in einen Kraftstoffhochdruckspeicher 41. Der Kraftstoffhochdruckspeicher 41 wiederum ist über Kraftstoffhochdruckleitungen 42 mit den Injektoren der Brennkraftmaschine verbunden.When the pressure on the secondary side 27 , 28 exceeds a predetermined limit value, a check valve 39 , 40 arranged at the end of the fuel line 33 , 34 opens, and the high-pressure fuel reaches a high-pressure fuel reservoir 41 . The high-pressure fuel reservoir 41 is in turn connected to the injectors of the internal combustion engine via high-pressure fuel lines 42 .
Im sogenannten Förderhub bewegt sich der Übersetzerkolben 21, 22 entgegen der Vorspannkraft der Feder 29, 30 von der Primärseite 23, 24 zur Sekundärseite 27, 28 des Zylinders 19, 20. Wenn der Förderhub des Übersetzerkolbens 21, 22 beendet ist, schaltet die Stelleinrichtung 7, 8, und das Ventilglied 9, 10 verschiebt sich von dem zweiten Ventilsitz 13, 14 an den ersten Ventilsitz 11, 12. Wenn sich das Ventilglied 9, 10 an dem ersten Ventilsitz 11, 12 in Anlage befindet, steht die Leitung 17, 18 mit einem Kraftstoffablauf 15, 16 in Verbindung. In dieser Ventilstellung kann der in der Kraftstoffleitung 17, 18 enthaltene Kraftstoff in den Kraftstoffablauf 15, 16 entweichen. Der damit verbundene Druckverlust in der Leitung 17, 18 und die Vorspannkraft der Feder 29, 30 sorgen dafür, dass sich der Übersetzerkolben von der Sekundärseite 27, 28 zur Primärseite 23, 24 des Zylinders 19, 20 bewegt. Bei dieser sogenannten Saughubbewegung des Übersetzerkolbens 21, 22 wird Kraftstoff aus dem Kraftstoffzulauf 35, 36 über das Rückschlagventil 37, 38 in die Kraftstoffleitung 33, 34 angesaugt. Wenn die Saughubbewegung des Übersetzerkolbens 21, 22 beendet ist, schaltet die Stelleinrichtung 7, 8, so dass das Ventilglied 9, 10 wieder an dem zweiten Ventilsitz 13, 14 in Anlage kommt.In the so-called delivery stroke, the booster piston 21 , 22 moves against the biasing force of the spring 29 , 30 from the primary side 23 , 24 to the secondary side 27 , 28 of the cylinder 19 , 20 . When the delivery stroke of the booster piston 21 , 22 has ended, the actuating device 7 , 8 switches and the valve member 9 , 10 shifts from the second valve seat 13 , 14 to the first valve seat 11 , 12 . When the valve member 9 , 10 is in contact with the first valve seat 11 , 12 , the line 17 , 18 is connected to a fuel outlet 15 , 16 . In this valve position, the fuel contained in the fuel line 17 , 18 can escape into the fuel outlet 15 , 16 . The associated pressure loss in the line 17 , 18 and the biasing force of the spring 29 , 30 ensure that the booster piston moves from the secondary side 27 , 28 to the primary side 23 , 24 of the cylinder 19 , 20 . During this so-called suction stroke movement of the booster piston 21 , 22 , fuel is drawn into the fuel line 33 , 34 from the fuel inlet 35 , 36 via the check valve 37 , 38 . When the suction stroke movement of the booster piston 21 , 22 has ended, the actuating device 7 , 8 switches, so that the valve member 9 , 10 comes into contact with the second valve seat 13 , 14 again.
Über eine (nicht dargestellte) Steuereinrichtung wird die Bewegung der beiden Übersetzerkolben 21, 22 so koordiniert, dass zuerst der Übersetzerkolben 22 fördert. Kurz bevor der Übersetzerkolben 22 seinen Hubanschlag erreicht, beginnt der Übersetzerkolben 21 zu fördern. Durch die Koordination der Förder- und Saughubbewegung der Übersetzerkolben 21, 22 wird erreicht, dass kontinuierlich eine ausreichende Menge Kraftstoff mit Hochdruck beaufschlagt und in den Hochdruckspeicher 41 gefördert wird.The movement of the two booster pistons 21 , 22 is coordinated via a control device (not shown) in such a way that the booster piston 22 delivers first. Shortly before the booster piston 22 reaches its stroke stop, the booster piston 21 begins to deliver. The coordination of the delivery and suction stroke movement of the booster pistons 21 , 22 ensures that a sufficient amount of fuel is continuously pressurized and delivered to the high-pressure accumulator 41 .
Die Übersetzerkolben 21, 22 sorgen dafür, dass aus dem Niederdruck auf der Primärseite 23, 24 Hochdruck auf der Sekundärseite 27, 28 erzeugt wird. Das Rückschlagventil 37, 38 dient zur Wiederbefüllung. Die Rückschlagventile 39, 40 dienen dazu, den Druck in dem Kraftstoffhochdruckspeicher 41 zu halten.The booster pistons 21 , 22 ensure that high pressure is generated on the secondary side 27 , 28 from the low pressure on the primary side 23 , 24 . The check valve 37 , 38 is used for refilling. The check valves 39 , 40 serve to maintain the pressure in the high-pressure fuel accumulator 41 .
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