DE10057683B4

DE10057683B4 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung

Info

Publication number: DE10057683B4
Application number: DE10057683A
Authority: DE
Inventors: Achim Brenk; Wolfgang Dr. Klenk; Roland Bleher; Uwe Gordon; Manfred Mack
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-11-21
Filing date: 2000-11-21
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2020-11-22
Also published as: DE10057683A1; EP1339976A1; US20040089268A1; JP2004514825A; WO2002042636A1

Abstract

Druckgesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1; 12) mit einem Common-Rail, mit einer Einspritzdüse (5) und mit einem Zumeßventil (6; 17) zur Steuerung der Einspritzdüse (5), wobei das Zumeßventil (6; 17) in das Common-Rail integriert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Zumessventil (6; 17) als ein in ein Gehäuse (3) des Common-Rails einschraubbares Modul ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zum besseren Verständnis der Beschreibung und der Patentansprüche werden nachfolgend einige Begriffe erläutert: Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß der Erfindung ist druckgesteuert ausgebildet. im Rahmen der Erfindung wird unter einer druckgesteuerten Kraftstoffeinspritzeinrichtung verstanden, dass durch den im Düsenraum einer Einspritzdüse herrschenden Kraftstoffdruck eine Düsennadel gegen die Wirkung einer Schließkraft (Feder) bewegt wird, so dass die Einspritzöffnung für eine Einspritzung des Kraftstoffs aus dem Düsenraum in den Zylinder freigegeben wird. Der Druck, mit dem Kraftstoff aus dem Düsenraum in einen Zylinder einer Brennkraftmaschine austritt, wird als Einspritzdruck bezeichnet, während unter einem Systemdruck der Druck verstanden wird, unter dem Kraftstoff innerhalb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung zur Verfügung steht bzw. bevorratet ist. Kraftstoffzumessung bedeutet, eine definierte Kraftstoffmenge zur Einspritzung bereitzustellen. Unter Leckage ist eine Menge an Kraftstoff zu verstehen, die beim Betrieb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung entsteht (z.B. eine Führungsleckage), nicht zur Einspritzung verwendet und zum Kraftstofftank zurückgefördert wird. Das Druckniveau dieser Leckage kann einen Standdruck aufweisen, wobei der Kraftstoff anschließend auf das Druckniveau des Kraftstofftanks entspannt wird.
Bei Common Rail Systemen kann der Einspritzdruck an Last und Drehzahl angepaßt werden. Zur Geräuschminderung wird hier oft eine Voreinspritzung durchgeführt. Zur Reduzierung von Emissionen ist eine druckgesteuerte Einspritzung bekanntermaßen günstig.
Derzeit weisen druckgesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtungen Zumeßventile und Steuermodule auf, welche aus Funktionsgründen im Bereich der Einspritzdüsen angeordnet sind.

Aus der DE 199 19 665 A1 ist eine druckgesteuerte Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem Common-Rail, mit einer Einspritzdüse und mit einem Zumessventil zur Steuerung der Einspritzdüse bekannt, wobei das Zumessventil in eine Hochdruckleitung des Common-Rail eingesetzt ist.

Vorteile der Erfindung

Zur Reduzierung des Fertigungsaufwands wird eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Patentanspruch 1 vorgeschlagen. Ohne Beeinträchtigung der hydrodynamischen Eigenschaften ist es möglich, das Zumeßventil in Form eines 3/2-Wegezumeßventils in das Rail zu integrieren. Das Zumeßventil ist als in das Common-Rail-Gehäuse einschraubbares Modul ausgebildet. Die präzise Bearbeitung der Ventilsitzflächen kann bereits bei der Fertigung des Moduls durchgeführt werden.

Die Hochdruckabdichtung des Zumeßventils erfolgt über eine Plandichtfläche. Ggf. kann die Flächenpressung durch Beißkanten oder Beißzähne verstärkt werden, um eine noch bessere Abdichtung zu erreichen. Die Abdichtung kann auch durch die Gestaltung eines konischen Ventilsitzes unterstützt werden. Hierdurch verkleinert sich auch der erforderliche Gesamtbauraum für das Zumeßventil. Aus schleiftechnischen Gründen sollten die Bauteile des Zumeßventils und anderer Funktionseinheiten, die in das Common-Rail integriert werden möglichst rotationssymmetrisch sein.

Bei entsprechender Abstimmung der Länge der Druckleitung vom Zumeßventil zur Einspritzdüse wird eine Druckerhöhung im Düsenraum gegenüber dem Raildruck um 20 bis 30 % erreicht. Diese Druckerhöhung wirkt sich positiv auf die Strahlaufbereitung sowie auf das Abgasverhalten des Motors aus.

Es können weitere Funktionsanbauteile, beispielsweise ein Gleichdruckventil, vorgesehen sein, das an einer vorzugsweise parallel zum Druckspeicherraum angeordneten Bohrung angeordnet ist. Dies führt dazu, dass sich zwischen dem Zumeßventil und der Einspritzdüse Kraftstoff mit einem definierten Standdruck befindet.

Zusammenfassend gesagt, besitzt die Erfindung den Vorteil, dass die komplexen Bauteile, Zumeßventil Magnetventil), eine oder mehrere Drosseln, Gleichdruckventil oder Druckverstärker, als Module in das Common-Rail-Gehäuse eingebaut werden. Daher liegt eine Einheit vor, die eine Basis für unterschiedlichste Motorentypen bilden kann.

Zeichnung
Drei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen:
1 eine erste druckgesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtung im Querschnitt;
2 die Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach 1 im Längsschnitt;
3 eine Detailvergrößerung der Hochdruckabdichtung des Zumeßventils der Kraftstoffeinrichtung nach 1 und 2;
4 eine zweite druckgesteuerte Kraftstoffeinrichtung im Längsschnitt;
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Bei der in 1 dargestellten druckgesteuerten Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 fördert eine in der Figur nicht gezeigte mengengeregelte Kraftstoffpumpe Kraftstoff aus einem Vorratstank über eine Förderleitung in einen zentralen Druckspeicherraum 2 eines Common-Rail-Gehäuses 3, von dem mehrere, der Anzahl einzelner Zylinder entsprechende Druckleitungen 4 zu den einzelnen, in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragenden Einspritzdüsen 5 abführen. In der 1 ist lediglich eine der Einspritzdüsen 5 näher dargestellt. Mit Hilfe der Kraftstoffpumpe wird ein Systemdruck erzeugt und im Druckspeicherraum 2 mit einem Druck von 300 bis ca. 1800 bar gespeichert.
Am Common-Rail-Gehäuse 3 sind Zumeßventile 6 angeflanscht, die als 3/2-Wege-Ventile ausgebildet sind. Mit Hilfe des Zumeßventils 6 wird die Einspritzung für jeden Zylinder druckgesteuert realisiert. Die Druckleitung 4 verbindet den Druckspeicherraum 2 mit einem Düsenraum 7. Die Einspritzung erfolgt mit Hilfe einer in einer Führungsbohrung axial verschiebbaren kolbenförmigen Düsennadel 8 mit einer konischen Ventildichtfläche an ihrem einen Ende, mit der sie mit einer Ventilsitzfläche am Gehäuse der Einspritzdüse 5 zusammenwirkt. An der Ventilsitzfläche des Gehäuses sind Einspritzöffnungen vorgesehen. Innerhalb des Düsenraums 7 ist eine in Öffnungsrichtung der Düsennadel 8 weisende Druckfläche dem dort herrschenden Druck ausgesetzt, welcher dem Düsenraum 7 über die Druckleitung 4 zugeführt wird.
Nach dem Öffnen des Zumeßventils 6 läuft eine Kraftstoff-Hochdruckwelle in der Druckleitung 4 zum Düsenraum 7. Die Düsennadel 8 wird gegen eine Rückstellkraft (Schließfeder) von der Ventilsitzfläche abgehoben und der Einspritzvorgang beginnt.
In das Common-Rail-Gehäuse 3 ist eine Bohrung 9 integriert, welche ebenfalls über das Zumeßventil 6 mit der Druckleitung 4 verbunden werden kann (Standdruck). Die Bohrung 9 ist parallel zum Druckspeicherraum 2 im Common-Rail-Gehäuse 3 ausgebildet.
Mit Hilfe des Zumeßventils 6 wird der Düsenraum 7 entweder zur Druckbeaufschlagung an den Druckspeicherraum 2 oder zur Druckentlastung an die Bohrung 9 angeschlossen. Aus der 2 ist ersichtlich, dass die parallel zum Druckspeicherraum 2 angeordnete Bohrung 9 über ein Gleichdruckventil 10 verschliessbar ist. Der Druck innerhalb der Bohrung 9 wird auf einen konstanten Standdruck zwischen Zumeßventil 6 und Einspritzdüse 5 geregelt (bzw. auf einem konstanten Standdruck gehalten) Wie in der 3 dargestellt, kann der Einbau des Zumeßventils 6 im Bereich des Ventilsitzes durch Beißkanten 11 oder Beißzähne unterstützt werden, die ein schnelles und sicheren Einspannen oder Festklemmen des Zumeßventils 6 ermöglichen.
In 4 kommt bei einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung 12 eine Einspritzdüse 13 mit einem Druckverstärker (Druckübersetzer) zum Einsatz. Die Einspritzdüse 13 ist ebenfalls über eine Druckleitung am Common-Rail-Gehäuse angeschlossen ist. Bei Bedarf kann eine zusätzliche Leitung 14 sowie eine Spüldrossel 15 zur Wiederbefüllung bzw. Spülung des Druckverstärkers am Common-Rail-Gehäuse 16 angeschlossen werden, um Hohlraumbildungen bzw. Überhitzung zu vermeiden. In einer Schaltstellung des Zumeßventils 17 ist der Druckspeicherraum 18 über die Hochdruckleitung mit dem Druckverstärker verbunden. In der anderen Schaltstellung ist die Hochdruckleitung zum Druckverstärker mit der Druckleitung 14 sowie mit der Spüldrossel 15 verbunden.

1: Kraftstoffeinspritzeinrichtung
2: Druckspeicherraum
3: Common-Rail-Gehäuse
4: Druckleitung
5: Einspritzdüse
6: 3/2-Wege-Zumeßventil
7: Düsenraum
8: Düsennadel
9: Bohrung
10: Gleichdruckventil
11: Beißkante
12: Kraftstoffeinspritzeinrichtung
13: Einspritzdüse
14: Druckleitung
15: Spüldrossel
16: Common-Rail-Gehäuse
17: Zumeßventil
18: Druckspeicherraum

Claims

Druckgesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1; 12) mit einem Common-Rail, mit einer Einspritzdüse (5) und mit einem Zumeßventil (6; 17) zur Steuerung der Einspritzdüse (5), wobei das Zumeßventil (6; 17) in das Common-Rail integriert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Zumessventil (6; 17) als ein in ein Gehäuse (3) des Common-Rails einschraubbares Modul ausgebildet ist.
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zumeßventil (6; 17) ein 3/2-Wegeventil ist.
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Ventilsitz des Zumeßventils (6;17) Beißkanten (11) ausgebildet sind.
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz des Zumeßventils 16;17) konisch gestaltet ist.
Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Funktionsanbauteile in das Common-Rail integriert sind.