Die Erfindung betrifft ein Common-Rail-Einspritzsystem mit
railintegrierten Steuerventilen.The invention relates to a common rail injection system
rail-integrated control valves.
Komfort-, Verbrauchs- und Umweltforderungen führen stetig zur
weiteren Verbreitung von elektronisch geregelten Diesel-
Einspritzsystemen und insbesondere von Direkteinspritzverfah
ren mit Hochdruckspeicher bei Dieselmotoren. Solche Ein
spritzsysteme sind bei Dieselmotoren unter der Bezeichnung
"Common-Rail-Systeme" bekannt. Bei diesen Einspritzsystemen
wird mittels einer Hochdruckpumpe Kraftstoff aus einem Kraft
stoffvorratsbehälter in den Hochdruckspeicher gefördert. Über
den Speicher gelangt der Kraftstoff zu sogenannten Kraft
stoff-Injektoren, die in den Zylinderköpfen des Motors einge
baut sind und eine Ventil- sowie eine Düsenfunktion in einer
kompakten Baugruppe integrieren. Der Injektor weist dabei im
Allgemeinen ein Einspritzventil auf, das von einem Servoven
til geöffnet und geschlossen wird, um den zeitlichen Verlauf
des Kraftstoff-Einspritzvorganges in die Brennkammer festzu
legen. Das Servoventil wird von einem elektrisch angesteuer
ten Aktor betätigt. Die Einspritzvorgänge werden durch ein
Bestromen der Einspritzventile des Injektors ausgelöst, wobei
das Einspritzvolumen abhängig von dem an den Einspritzventi
len anstehenden Druck und der Dauer der Bestromung ist. Um
den Druck im Druckspeicher, der den Einspritzdruck bestimmt,
präzise und schnell an den jeweiligen Betriebszustand des
Verbrennungsmotors anpassen zu können, ist der Hochdruckspei
cher üblicherweise mit einem Druckregelventil versehen.
Nachteilig am Stand der Technik ist insbesondere, daß die be
engte Bauraumvorgabe für den Injektor zu einer stark motor
spezifischen und teueren Injektorkonstruktion führt. Außerdem
ist die Funktion des Injektors durch die beengte Baugröße z. B.
bzgl. Druckfestigkeit und Speichervolumen ebenfalls be
grenzt.
Comfort, consumption and environmental requirements are constantly leading to
further spread of electronically controlled diesel
Injection systems and in particular by direct injection
with high-pressure accumulators for diesel engines. Such a
Spray systems are known as diesel engines
"Common rail systems" known. With these injection systems
becomes fuel from a power by means of a high pressure pump
the material storage container is conveyed into the high-pressure accumulator. about
the fuel reaches what is known as power in the accumulator
fabric injectors inserted into the cylinder heads of the engine
are built and a valve and a nozzle function in one
integrate compact assembly. The injector points in
Generally an injector on by a servoven
til is opened and closed to the temporal course
the fuel injection process into the combustion chamber
lay. The servo valve is electrically controlled
actuated. The injection processes are marked by a
Energizing the injector of the injector triggered, wherein
the injection volume depending on that at the injection valves
len pressure and the duration of the current supply. Around
the pressure in the pressure accumulator, which determines the injection pressure,
precise and fast to the respective operating status of the
The ability to adapt the internal combustion engine is high pressure
cher usually provided with a pressure control valve.
A disadvantage of the prior art is in particular that the be
Tight space requirement for the injector to a strongly motor
leads to specific and expensive injector designs. Moreover
is the function of the injector due to the limited size z. B.
regarding compressive strength and storage volume also be
borders.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile ei
ner Einspritzanordnung eines Common-Rail-Einspritzsystems
nach dem Stand der Technik zu verringern.The object of the present invention is to overcome the disadvantages
ner injection arrangement of a common rail injection system
to reduce according to the prior art.
Dies ist erfindungsgemäß bei einem Common-Rail-
Einspritzsystem mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 er
reicht. Durch die räumliche Entkopplung von Steuerungs- und
Düsenfunktion kann das steuernde Einspritzventil motorunab
hängiger ausgelegt werden. Insbesondere die Ventilgröße kann
erfindungsgemäß kosten- und funktionsoptimiert ausgeführt
werden. Zudem kann vorteilhafterweise die den Hochdruckspei
cher mit der Einspritzdüse verbindende Einspritzkraftstoff
leitung durch eine geeignete Anpassung der Leitungslänge zur
Erhöhung der Einspritzdruckes genutzt werden. Auch ist es er
findungsgemäß möglich, in die Einspritzkraftstoffleitung zu
sätzliche Einspritzhilfsventile zu integrieren, die zur ge
zielten Gestaltung der Einspritzcharakteristik genutzt werden
können.According to the invention, this is in the case of a common rail
Injection system with the features of claim 1 he
enough. Through the spatial decoupling of control and
The controlling injection valve can be engine-independent
be interpreted more pending. In particular, the valve size can
executed according to the invention in a cost and function-optimized manner
become. In addition, the high-pressure chip can advantageously
Injection fuel connecting to the injector
line by a suitable adjustment of the line length to
Increase the injection pressure can be used. It is also him
possible according to the invention, into the injection fuel line
to integrate additional injection auxiliary valves that are used for ge
targeted design of the injection characteristics can be used
can.
Nachfolgend ist anhand einer schematischen Darstellung ein
Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Common-Rail-
Einspritzsystems mit railintegrierten Steuerventilen be
schrieben. In der einzigen Figur ist stark vereinfacht der
Aufbau eines Kraftstoffeinspritzsystems gezeigt, wie es in
"Common-Rail-Systemen" insbesondere in der Dieselmotor-
Technik eingesetzt werden kann. Bei diesen Einspritzsystemen
wird der Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter 10 über eine
Kraftstoffleitung 11 durch eine Vorförderpumpe 12 angesaugt.
Diese Pumpe 12 fördert den Kraftstoff über einen Kraftstoff
filter 13 zu einer Hochdruckpumpe 15. Dabei kann der Filter
13 strömungstechnisch auch vor der Vorförderpumpe 12 angeord
net sein. Die bekannte Hochdruckpumpe 15 verdichtet den
Kraftstoff und speist ihn bis zu einem Maximaldruck von ty
pisch 1500 bar in einen Hochdruckspeicher 17 ein. Der Druck
speicher 17 steht mit einer Einspritzanordnung 18 in Verbin
dung, die nachfolgend näher beschrieben ist, über die der
Kraftstoff gezielt in die Zylinder der Brennkraftmaschine
(nicht gezeigt) eingespritzt werden kann. Der Einspritzvor
gang wird dabei durch eine elektronische Steuereinheit 19 ge
steuert, die über Signalleitungen 20 mit der Einspritzanord
nung 18 verbunden ist. Der in der Einspritzanordnung 18 auf
tretende Kraftstoff-Leckagestrom wird über Kraftstoff-
Leckageleitungen 21 in den Kraftstoffvorratsbehälter 10 zu
rückgeführt.An exemplary embodiment of the common rail injection system according to the invention with rail-integrated control valves is described below using a schematic illustration. In the single figure, the structure of a fuel injection system is shown in a highly simplified manner, as can be used in "common rail systems", particularly in diesel engine technology. In these injection systems, the fuel is drawn from a reservoir 10 via a fuel line 11 by a pre-feed pump 12 . This pump 12 delivers the fuel via a fuel filter 13 to a high-pressure pump 15 . The filter 13 can also be fluidly angeord net in front of the pre-feed pump 12 . The known high-pressure pump 15 compresses the fuel and feeds it up to a maximum pressure of typically 1500 bar into a high-pressure accumulator 17 . The pressure accumulator 17 is connected to an injection arrangement 18 , which is described in more detail below, via which the fuel can be injected specifically into the cylinders of the internal combustion engine (not shown). The injection process is controlled by an electronic control unit 19 , which is connected via signal lines 20 to the injection arrangement 18 . The fuel leakage flow occurring in the injection arrangement 18 is returned to the fuel reservoir 10 via fuel leakage lines 21 .
Um den Volumenstrom der Hochdruckpumpe 15 entsprechend den
jeweiligen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine be
darfsabhängig einstellen zu können, ist in der Kraftstofflei
tung 11 zwischen der Vorförderpumpe 12 und der Hochdruckpumpe
15 ein Saugdrosselventil 14 angeordnet, mit dessen Hilfe der
Förderstrom der Hochdruckpumpe geregelt werden kann. Die
Steuereinheit 19 steuert das Saugdrosselventil 14 dabei be
darfsgerecht über eine Ventilsteuerleitung 22. Alternativ
kann der Förderstrom der Hochdruckpumpe 15 jedoch auch über
ein variables Übersetzungsgetriebe für den Antrieb der Hoch
druckpumpe oder auch durch eine druck- oder/und drehzahl
geregelte Auslegung der Vorförderpumpe 12 beeinflusst werden.
Um den Druck im Druckspeicher 17 entsprechend den gewünschten
Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine einstellen zu kön
nen, ist weiterhin zwischen der Hochdruckpumpe 15 und dem
Druckspeicher 17 ein Druckregelventil 16 in die Kraftstoff
leitung 11 geschaltet. Dieses Druckregelventil 16 steuert
über eine Kraftstoffleitung 25 überschüssigen Kraftstoff, der
nicht zur Aufrechterhaltung des gewünschten Druckes im Hoch
druckspeicher 17 benötigt wird, in den Vorratsbehälter 10 ab.
Das Druckregelventil 16 wird dabei von der Steuereinheit 19
über eine Steuerleitung 24 entsprechend dem Druck einge
stellt, der von einem am Druckspeicher 17 angebrachten Druck
sensor 23 gemessen wird. Weiterhin erhält die Steuereinheit
19 zahlreiche Zusatzinformation über nicht näher dargestellte
Elemente, wie z. B. ein Pedalwertgeber, ein Nockenwellensen
sor, ein Kraftstofftemperaturfühler, ein Drehzahlsensor usw.
Der Hochdruckspeicher 17 ist über Einspritzkraftstoffleitun
gen 27 mit in den entsprechenden Einbauräumen des Zylinder
kopfes (nicht gezeigt) montierten Einspritzdüsen 29 verbun
den. Zur Vereinfachung der Darstellung ist lediglich eine der
zahlreichen Einspritzanordnungen 18 prinzipiell dargestellt.
Die Funktion und der Aufbau der Einspritzdüsen 29 ist den be
kannten beispielsweise in konventionellen Diesel-Hochdruck-
Direkteinspritzsystemen mit Radialkolben-
Verteilereinspritzpumpe verwendeten Düsen vergleichbar. Die
Steuerung der Einspritzung erfolgt mittels Steuer- bzw. Ein
spritzventilen 31 der Einspritzanordnung 18, die direkt am
oder zumindest räumlich nahe dem Hochdruckspeicher 17 ange
ordnet sind. Die Ventile können sowohl in bekannter Piezo-
als auch in Solenoidtechnik ausgeführt sein und werden von
der Steuereinheit 19 gesteuert. Der in den Einspritzventilen
31 beim Einspritzvorgang auftretende Kraftstoff-Leckagestrom
wird über die Kraftstoff-Leckageleitungen 21 in den Vorrats
behälter 10 zurückgeführt. In der Einspritzkraftstoffleitung
27 können jeweils weitere Einspritzhilfsventile 33 angeordnet
sein, die den Druck- und Durchflußverlauf bzw. den Druckauf
bau und -abbau gezielt beeinflussen können, um beispielsweise
Nachspritzer zu vermeiden oder einen geeigneten Standdruck zu
realisieren. Durch eine geeignete Wahl der Leitungslänge der
Einspritzkraftstoffleitung 27 kann erreicht werden, daß die
sich beim Öffnen des Ventils vom Druckspeicher 17 in die Ein
spritzkraftstoffleitung 27 ausbreitende Druckwelle im Bereich
der Einspritzdüse 29 so reflektiert wird, daß durch die Über
lagerung der Druckwellen ein erhöhter Einspritzdruck im Ein
spritzsystem bereitgestellt werden kann. Die Kombination der
Merkmale des erfindungsgemäßen Einspritzsystems führt insbe
sondere auch zu einem insgesamt günstigen Einspritzverhalten.In order to be able to adjust the volume flow of the high pressure pump 15 according to the respective operating conditions of the internal combustion engine, a suction throttle valve 14 is arranged in the fuel line 11 between the prefeed pump 12 and the high pressure pump 15 , with the aid of which the flow rate of the high pressure pump can be regulated. The control unit 19 controls the suction throttle valve 14, as required, via a valve control line 22 . Alternatively, the flow rate of the high pressure pump 15 can also be influenced by a variable transmission gear for driving the high pressure pump or by a pressure and / or speed controlled design of the prefeed pump 12 . In order to be able to adjust the pressure in the pressure accumulator 17 in accordance with the desired operating conditions of the internal combustion engine, a pressure control valve 16 is further connected into the fuel line 11 between the high pressure pump 15 and the pressure accumulator 17 . This pressure control valve 16 controls a fuel line 25 excess fuel that is not required to maintain the desired pressure in the high pressure accumulator 17 , from the reservoir 10 . The pressure control valve 16 is set by the control unit 19 via a control line 24 according to the pressure which is measured by a pressure sensor 23 attached to the pressure accumulator 17 . Furthermore, the control unit 19 receives numerous additional information about elements not shown, such as. B. a pedal sensor, a camshaft sensor, a fuel temperature sensor, a speed sensor, etc. The high-pressure accumulator 17 is gene via injection fuel lines 27 with in the corresponding installation spaces of the cylinder head (not shown) assembled injector 29 the. To simplify the illustration, only one of the numerous injection arrangements 18 is shown in principle. The function and structure of the injection nozzles 29 is comparable to the known nozzles used, for example, in conventional diesel high-pressure direct injection systems with radial piston distributor injection pumps. The injection is controlled by means of control or injection valves 31 of the injection arrangement 18 , which are arranged directly on or at least spatially close to the high-pressure accumulator 17 . The valves can be designed using both known piezo and solenoid technology and are controlled by the control unit 19 . The fuel leakage flow occurring in the injection valves 31 during the injection process is returned via the fuel leakage lines 21 into the reservoir 10 . Additional injection auxiliary valves 33 can be arranged in the injection fuel line 27 , which can influence the pressure and flow curve or the pressure build-up and reduction in a targeted manner, for example to avoid splashing or to realize a suitable static pressure. By a suitable choice of the line length of the injection fuel line 27 it can be achieved that the pressure wave propagating when the valve is opened from the pressure accumulator 17 into the injection fuel line 27 is reflected in the region of the injection nozzle 29 such that an increased injection pressure in the pressure waves is superimposed on the pressure waves A spray system can be provided. The combination of the features of the injection system according to the invention in particular also leads to an overall favorable injection behavior.