DE19928906A1

DE19928906A1 - Common-Rail-Injektor

Info

Publication number: DE19928906A1
Application number: DE19928906A
Authority: DE
Inventors: Jaroslaw Hlousek
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-06-24
Filing date: 1999-06-24
Publication date: 2001-01-11
Also published as: EP1108136B1; EP1108136A1; JP2003503629A; US6561165B1; DE50009469D1; WO2001000986A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Common-Rail-Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff in einem Common-Rail-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Großdieselbrennkraftmaschine, mit einem Injektorgehäuse (9), das mit einem zentralen Hochdruckspeicher (5) in Verbindung steht und in dem eine Düsennadel (17) gegen die Vorspannkraft einer Düsenfeder (18), die in einem Düsenfederraum (19) aufgenommen ist, axial verschiebbar ist, um den Spritzbeginn und die Einspritzmenge in Abhängigkeit von der Stellung eines 3/2-Wegeventils (3) einzustellen. DOLLAR A Um das Dämpfungsverhalten in einem Common-Rail-Einspritzsystem zu verbessern, ist in das Injektorgehäuse (9) ein Injektordruckspeicher (10) integriert. Der Injektordruckspeicher (10) steht unabhängig von der Stellung des 3/2-Wegeventils (3) mit dem zentralen Hochdruckspeicher (5) in Verbindung.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Common-Rail-Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff in einem Common-Rail- Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Großdieselbrennkraftmaschine, mit einem Injektorgehäuse, das mit einem zentralen Hochdruckspeicher in Verbindung steht und in dem eine Düsennadel gegen die Vorspannkraft einer Düsenfeder, die in einem Düsenfederraum aufgenommen ist, axial verschiebbar ist, um den Spritzbeginn und die Einspritzmenge in Abhängigkeit von der Stellung eines 3/2-Wegeventils einzustellen.

In Common-Rail-Einspritzsystemen fördert eine Hochdruckpumpe den Kraftstoff in den zentralen Hochdruckspeicher, der als Common-Rail bezeichnet wird. Von dem Hochdruckspeicher führen Hochdruckleitungen zu den einzelnen Injektoren, dje den Motorzylindern zugeordnet sind. Die Injektoren werden einzeln von der Motorelektronik angesteuert. Der Raildruck steht an einem druckausgeglichenen 3/2-Wegemagnetventil an, das die Hochdruckbohrungen zur konventionellen Einspritzdüse drucklos hält. Erst bei einer Bestromung des Magneten öffnet das 3/2-Wegemagnetventil die Verbindung vom Rail zur Einspritzdüse, und der Kraftstoff gelangt über die gegen die Federkraft angehobene Düsennadel in den Verbrennungsraum. Spritzbeginn und Spritzende werden also durch Beginn und Ende der Bestromung des Magneten bestimmt. Die Bestromungsdauer ist maßgebend für die Einspritzmenge.

Im Betrieb des Einspritzsystems treten Druckwellen auf, die in dem zentralen Hochdruckspeicher gedämpft werden. Um eine gute Dämpfungswirkung zu erzielen, muss das Volumen des zentralen Hochdruckspeichers ausreichend dimensioniert sein. Mit zunehmenden Volumen des zentralen Hochdruckspeichers werden jedoch das Startverhalten und das dynamische Verhalten des Einspritzsystems negativ beeinflusst, weil die für eine Änderung des Systemdrucks erforderliche Zeit zunimmt.

Aufgabe der Erfindung ist, das Dämpfungsverhalten in einem Common-Rail-Einspritzsystem zu verbessern.

Die Aufgabe ist bei einem Common-Rail-Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff in einem Common-Rail- Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Großdieselbrennkraftmaschine, mit einem Injektorgehäuse, das mit einem zentralen Hochdruckspeicher in Verbindung steht und in dem eine Düsennadel gegen die Vorspannkraft einer Düsenfeder, die in einem Düsenfederraum aufgenommen ist, axial verschiebbar ist, um den Spritzbeginn und die Einspritzmenge in Abhängigkeit von der Stellung eines 3/2-Wegeventils einzustellen, dadurch gelöst, dass in das Injektorgehäuse ein Injektordruckspeicher integriert ist, der unabhängig von der Stellung des 3/2-Wegeventils mit dem zentralen Hochdruckspeicher in Verbindung steht. Der Druckspeicher dient dazu, die während und nach der Einspritzung von dem zentralen Druckspeicher ausgehenden Druckwellen zu dämpfen.

Eine besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Injektordruckspeichers das 10- bis 20-fache der maximalen Einspritzmenge beträgt.

Dieser Wert hat sich bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Versuchen als besonders vorteilhaft erwiesen.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Injektordruckspeicher über eine in das Injektorgehäuse integrierte Dämpfungseinheit mit einem drucklosen Raum in Verbindung steht. Das Gesamtvolumen des Injektordruckspeichers und des zentralen Hochdruckspeichers kann in Folge der mit der Dämpfungseinheit erzielten Dämpfung erheblich reduziert werden.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinheit eine Dämpfungsdrossel und ein Sicherheitsventil umfasst. Normalerweise ist der zentrale Hochdruckspeicher mit einem Sicherheitsventil ausgestattet, das bei Überdruck öffnet. Das kann z. B. der Fall sein, wenn der Systemdruckregelkreis nicht richtig funktioniert. Bei einem eventuellen mechanischen Versagen des von dem Systemdruckregelkreis gesteuerten Sicherheitsventils können an der Brennkraftmaschine große Schäden auftreten. Durch die Integration des Sicherheitsventils in das Injektorgehäuse wird die Systemsicherheit erhöht. Außerdem kann das normalerweise an dem zentralen Hochdruckspeicher vorgesehene Sicherheitsventil entfallen.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsdrossel in eine Verschlussschraube integriert ist, die zwischen dem Düsenfederraum und dem Injektordruckspeicher in das Injektorgehäuse eingeschraubt ist. Diese Ausführungsart hat den Vorteil, dass sie besonders einfach und kostengünstig realisiert werden kann.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Injektordruckspeicher über die in das Injektorgehäuse integrierte Dämpfungseinheit mit einem Kraftstofftank in Verbindung steht. Das liefert den Vorteil, dass der Injektordruckspeicher zum Kraftstofftank entlastet wird, wenn der Druck in dem Injektorspeicher größer als der Systemdruck ist.

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.

Die Figur zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Injektors 1 im Längsschnitt. An dem in der Figur nach unten gerichteten Ende des Injektors 1 ist eine herkömmliche Einspritzdüse 2 ausgebildet. An dem anderen Ende des Injektors 1 befindet sich ein Magnetventil 3. Das Magnetventil 3 wird durch eine Steuereinheit 4 gesteuert. Die Steuereinheit 4 ist mit einem zentralen Hochdruckspeicher 5 und einer Kraftstoffpumpeneinheit 6 gekoppelt. Die Kraftstoffpumpeneinheit 6 fördert Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 7 in den zentralen Hochdruckspeicher 5. Gleichzeitig wird der geförderte Kraftstoff in der Kraftstoffpumpeneinheit mit Hochdruck beaufschlagt. Der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff gelangt aus dem zentralen Hochdruckspeicher 5 über eine Hochdruckleitung 8 in ein längliches Injektorgehäuse 9, das den Grundkörper des Injektors 1 darstellt.

In dem Injektorgehäuse 9 ist ein Injektordruckspeicher 10 ausgebildet. Der Injektordruckspeicher 10 wird von einem Abschnitt einer Längsbohrung durch das Injektorgehäuse 9 gebildet. Der Injektordruckspeicher 10 steht über die Hochdruckleitung 8 mit dem zentralen Hochdruckspeicher 5 in Verbindung. Das von der Einspritzdüse 2 abgewandte Ende des Injektordruckspeichers 10 mündet in eine Ventilbohrung 11, die sich quer zur Längsachse des Injektors 1 erstreckt. In der Ventilbohrung 11 ist ein Ventilkolben 12 aufgenommen. Der Ventilkolben 12 ist zwischen zwei Ventilstellungen, die durch Ventilsitze 13 und 14 definiert sind, in der Ventilbohrung 11 axial verschiebbar.

Durch die Vorspannkraft einer Ventilfeder 22, die in einem Ventilfederraum 21 aufgenommen ist, wird der Ventilkolben 12 nach rechts gedrückt. In dieser Ventilstellung steht der Injektordruckspeicher 10 über eine drucklose Ablaufleitung 15 mit dem Kraftstofftank 7 in Verbindung. Wenn das Magnetventil 3 bestromt wird, verschiebt sich der Ventilkolben 12 gegen die Vorspannkraft der Ventilfeder 22 nach links. Dabei wird die Verbindung zwischen dem Injektordruckspeicher 10 und der drucklosen Ablaufleitung 15 geschlossen und eine Verbindung zwischen dem Injektordruckspeicher 10 über die Ventilbohrung 11 zu einer Hochdruckbohrung 16 freigegeben.

Durch die Hochdruckbohrung 16 kann der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff aus dem Injektordruckspeicher 10 zur Einspritzdüse 2 gelangen. In der Einspritzdüse 2 ist eine Düsennadel 17 gegen die Vorspannkraft einer Düsenfeder 18 hin- und herbewegbar. Die Düsenfeder 18 ist in einem Düsenfederraum 19 aufgenommen, der von einem Abschnitt der Längsbohrung durch das Injektorgehäuse 9 gebildet wird. Wenn der Druck ausreicht, um die Düsennadel 17 von ihrem Sitz abzuheben, wird der Kraftstoff eingespritzt.

Der Düsenfederraum 19 steht über eine Bohrung 20 mit dem Ventilfederraum 21 in Verbindung. Der Ventilfederraum 21 wiederum steht über eine Bohrung 23 mit der Ablaufleitung 15 in Verbindung, die zum Kraftstofftank 7 führt.

Das von der Düsennadel 17 abgewandte Ende der Düsenfeder 18 liegt an einem Federteller 24 an. An dem Federteller 24 ist auf der von der Düsenfeder 18 abgewandten Seite ein Vorsprung 29 ausgebildet. Der Vorsprung 29 ragt in eine Aussparung, die in einer Verschlussschraube 25 ausgebildet ist. Die Verschlussschraube 25 ist mit Hilfe eines Gewindes 28 in dem Injektorgehäuse 9 befestigt. Durch die Verschlussschraube 25 hindurch erstreckt sich in Richtung der Längsachse des Injektors 1 eine Drosselbohrung 26. Die Drosselbohrung 26 ist auf der von dem Injektordruckspeicher 10 abgewandten Seite durch eine Ventilkugel 27 verschlossen. Gegen die Ventilkugel 27 drückt der Vorsprung 29, der an dem Federteller 24 ausgebildet ist.

Wenn der Druck in dem Injektordruckspeicher 10 größer als der Systemdruck ist, verschiebt sich der Federteller 24 gegen die Vorspannkraft der Düsenfeder 18 zur Einspritzdüse 2 hin. Dabei gibt die Ventilkugel 27 die Drosselbohrung 26 frei, so dass der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff aus dem Injektordruckspeicher 10 in den Düsenfederraum 9 gelangen kann. Von dort kann der Kraftstoff über die Bohrung 20, den Ventilfederraum 21, die Bohrung 23 und die Ablaufleitung 15 in den Kraftstofftank 7 entweichen.

Das Volumen des Druckspeichers 10 entspricht der 10- bis 20-fachen maximalen Einspritzmenge. Der Injektordruckspeicher 10 dämpft die im Betrieb von dem zentralen Hochdruckspeicher 5 ausgehenden Druckwellen während und nach der Einspritzung.

Claims

1. Common-Rail-Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff in einem Common-Rail-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Großdieselbrennkraftmaschine, mit einem Injektorgehäuse (9), das mit einem zentralen Hochdruckspeicher (5) in Verbindung steht und in dem eine Düsennadel (17) gegen die Vorspannkraft einer Düsenfeder (18), die in einem Düsenfederraum (19) aufgenommen ist, axial verschiebbar ist, um den Spritzbeginn und die Einspritzmenge in Abhängigkeit von der Stellung eines 3/2- Wegeventils (3) einzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass in das Injektorgehäuse (9) ein Injektordruckspeicher (10) integriert ist, der unabhängig von der Stellung des 3/2- Wegeventils (3) mit dem zentralen Hochdruckspeicher (5) in Verbindung steht.

2. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Injektordruckspeichers (10) das 10- bis 20- fache der maximalen Einspritzmenge beträgt.

3. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektordruckspeicher (10) über eine in das Injektorgehäuse (9) integrierte Dämpfungseinheit (25, 26, 27) mit einem drucklosen Raum (19) in Verbindung steht.

4. Injektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinheit eine Dämpfungsdrossel (26) und ein Sicherheitsventil (27) umfasst.

5. Injektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsdrossel (26) in eine Verschlussschraube (25) integriert ist, die zwischen dem Düsenfederraum (19) und dem Injektordruckspeicher (10) in das Injektorgehäuse (9) eingeschraubt ist.

6. Injektor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektordruckspeicher (10) über die in das Injektorgehäuse (9) integrierte Dämpfungseinheit (25, 26, 27) mit einem Kraftstofftank (7) in Verbindung steht.