DE19635450C1 - Fuel injection equipment for internal combustion engine - Google Patents
Fuel injection equipment for internal combustion engineInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit einem von einer Hochdruckpumpe mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff veränderlicher Zusammensetzung versorgten ölelastischen Druckspeicher, dessen Volumen einen Druckabfall beim Einspritzvorgang aufgrund der eingespritzten Kraftstoffmengen ausgleicht, und mit über Einspritzleitungen mit dem ölelastischen Druckspeicher verbundenen Kraftstoffeinspritzeinrichtungen zum Einspritzen des unter hohem Druck stehenden Kraftstoffs in die Brennräume der Brennkraftmaschine.The invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine, with one from a high pressure pump with high pressure fuel Variable composition supplied oil-elastic pressure accumulator, its volume a pressure drop during the injection process due to the injected fuel quantities balances, and with via injection lines with the oil-elastic pressure accumulator connected fuel injectors for injecting the high pressure standing fuel in the combustion chambers of the internal combustion engine.
Zur Erhöhung der Leistung und zur Verbesserung des Abgasverhaltens werden selbstzündende Brennkraftmaschinen, insbesondere Großdieselmotoren zunehmend mit Kraftstoffen versorgt, die entsprechend der Leistungsanforderung bzw. dem Betriebszustand der Maschine eine veränderliche Zusammensetzung aufweisen. Von besonderer Bedeutung sind dabei Emulsionskraftstoffe, bei denen Kraftstoff und ein gegenüber dem Kraftstoff unlösbarer weiterer Stoff in einer Emulsion vorliegen, zum Beispiel Wasser und Dieselöl, Wasser und Schweröl oder Methanol und Dieselöl, wobei vorzugsweise eine Emulsion aus Wasser und leichtem oder schwerem Dieselöl verwendet wird.To increase performance and improve exhaust behavior Self-igniting internal combustion engines, especially large diesel engines, increasingly Fuels supplied according to the performance requirement or the Operating status of the machine have a variable composition. From Emulsion fuels, in which fuel and a other substance that is insoluble with the fuel is present in an emulsion for Example water and diesel oil, water and heavy oil or methanol and diesel oil, where preferably an emulsion of water and light or heavy diesel oil is used becomes.
Eine Anforderung an den Betrieb mit Emulsionskraftstoff ist, daß bei einer Laständerung des Motors eine schnelle Anpassung der Zusammensetzung der Emulsion erfolgt. Insbesondere macht ein Lastabwurf aus dem Bereich mittlerer bis Vollast auf weniger als 30% Last eine schnelle Änderung der Kraftstoffzusammensetzung auf reinen Kraftstoff erforderlich, da andernfalls die Verbrennung erlöschen würde. Jedoch auch bei Erhöhung der Last ist es wünschenswert, die Kraftstoffzusammensetzung möglichst schnell an die Erfordernisse des Lastzustandes anzupassen, um den Motor optimal betreiben zu können.A requirement for the operation with emulsion fuel is that with a load change the engine quickly adjusts the composition of the emulsion. In particular, a load shedding from the medium to full load range makes less than 30% load a quick change in fuel composition to pure fuel required, otherwise the combustion would go out. However, even with an increase the load, it is desirable to adjust the fuel composition as quickly as possible Adjust the requirements of the load condition in order to operate the engine optimally.
Bei Kraftstoffeinspritzeinrichtungen für eine Brennkraftmaschine, bei denen mittels einer Hochdruckpumpe unter hohen Druck gesetzter Kraftstoff in einem ölelastischen Druckspeicher (Common Rail) vorgehalten wird, um von diesem mittels Kraftstoffeinspritzeinrichtungen (Injektoren) in die Brennräume des Motors eingespritzt zu werden, kommt dem ölelastischen Druckspeicher die Aufgabe zu, aufgrund seines Volumens einen Druckabfall beim Einspritzvorgang aufgrund der eingespritzten Kraftstoffmengen auszugleichen. Die Fähigkeit des ölelastischen Druckspeichers, den Druckabfall beim Einspritzvorgang auszugleichen, ist um so besser, je größer das Volumen des ölelastischen Druckspeichers ist. Auf der anderen Seite ist die Zeit, die aufgrund des Volumens des ölelastischen Druckspeichers vergeht, bis bei einer Veränderung der Kraftstoffzusammensetzung der Kraftstoff in seiner neuen Zusammensetzung die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen erreicht, um so länger, je größer das Volumen des ölelastischen Druckspeichers ist. Mit anderen Worten, bei einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einem ölelastischen Druckspeicher besteht der Konflikt, daß zum Ausgleich des Druckabfalls dessen Volumen möglichst groß, zum Erreichen eines schnellen Ansprechverhaltens dagegen möglichst klein sein sollte.In fuel injection devices for an internal combustion engine, in which by means of a High pressure pump pressurized fuel in an oil elastic Pressure accumulator (Common Rail) is kept to by this means Fuel injectors (injectors) are injected into the combustion chambers of the engine the oil-elastic pressure accumulator has the task, due to its Volume a pressure drop during the injection process due to the injected Compensate fuel quantities. The ability of the oil-elastic accumulator, the Compensating the pressure drop during the injection process is the better, the larger the volume of the oil-elastic pressure accumulator. On the other hand, the time that is due to the Volume of the oil-elastic pressure accumulator passes until there is a change in the Fuel composition of fuel in its new composition Fuel injectors reached the longer the larger the volume of the fuel is oil-elastic pressure accumulator. In other words, with one There is a conflict with a fuel injector with an oil-elastic pressure accumulator, that to compensate for the pressure drop, its volume is as large as possible to achieve a fast response behavior should be as small as possible.
Aus der DE 43 13 852 A1 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen bekannt, bei der Kraftstoff mittels einer Hochdruckpumpe einem ersten Druckspeicherraum zugeführt wird. Über eine mittels eines Verbindungsventils zusteuerbare Verbindungsleitung ist ein ein eigenes Druckniveau aufbauender zweiter Druckraum in Form einer Common-Rail-Schiene an den Druckspeicherraum angeschlossen, von welchem letzteren Einspritzleitungen zu den einzelnen Kraftstoffeinspritzeinrichtungen (Injektoren) der Brennkraftmaschine führen. Um in dem während der Hochdruckeinspritzung von dem erstgenannten, von der Hochdruckpumpe versorgten Druckspeicherraum getrennten, ständig mit allen Einspritzleitungen verbundenen geschlossenen zweiten Druckraum einen Druckabfall infolge der eingespritzten Kraftstoffmenge zu vermeiden, ist dieser Druckraum mit einer Speichereinrichtung verbunden. Diese enthält einen federbelasteten Speicherkolben, der während einer Füllphase vom Kraftstoff gegen die Rückstellkraft der Feder vorgespannt und während der Einspritzphase durch die Federkraft Kraftstoff abgibt, so daß der Druck in dem Druckraum nahezu konstant gehalten werden kann, wobei die Einspritzarbeit von dem Speicherkolben verrichtet wird. Eine derartige Kraftstoffeinspritzeinrichtung hätte zwar bei der Verwendung von Kraftstoff veränderlicher Zusammensetzung den Vorteil, daß das "tote Volumen" und damit die Übergangszeit bei einer Änderung der Kraftstoffzusammensetzung relativ klein ist, aber die beschriebene Speichereinrichtung ist einerseits mechanisch aufwendig und andererseits in Bezug auf Abdichtung und Leckage problematisch.DE 43 13 852 A1 describes a fuel injection device for internal combustion engines known in the fuel using a high pressure pump a first Pressure storage space is supplied. Via a connection valve controllable connecting line is a second one that builds up its own pressure level Pressure chamber in the form of a common rail rail to the pressure storage chamber connected, from which the latter injection lines to the individual Guide fuel injectors of the internal combustion engine. To in that during high pressure injection from the former, from the high pressure pump supplied pressure storage space separate, constantly with all injection lines connected closed second pressure chamber a pressure drop as a result of To avoid the amount of fuel injected, this pressure chamber with a Storage device connected. This contains a spring-loaded accumulator piston biased by the fuel against the restoring force of the spring during a filling phase and delivers fuel during the injection phase by the spring force, so that the pressure in the pressure chamber can be kept almost constant, the injection work from the Accumulator piston is performed. Such a fuel injection device would have the use of fuel of variable composition the advantage that "dead volume" and thus the transition period when the Fuel composition is relatively small, but the storage device described is on the one hand mechanically complex and on the other hand in terms of sealing and leakage problematic.
Weiterhin ist es aus der DE 43 21 998 A1 bekannt, zur Dämpfung von Pulsationsschwingungen in einer Kraftstoffeinspritzanlage für selbstzündende Brennkraftmaschinen in die mit einem Kraftstoffvorratsbehälter verbundene Kraftstoffleitung und/oder Kraftstoffrückleitung eine Dämpfungsleitung als Dämpfungselement einzusetzen. Gemäß einer dort beschriebenen Ausführungsform ist die Dämpfungsleitung eine Schlauchleitung, die einen angenähert dem Innendurchmesser der zu bedämpfenden Kraftstoffleitung entsprechenden Außendurchmesser aufweist und in diese eingesetzt ist. Der Kraftstoff wird durch das Innere der Schlauchleitung geleitet, und auftretende Druckspitzen sollen durch elastische Verformung des Materials der Schlauchleitungswandung abgebaut werden. Gemäß einer anderen beschriebenen Ausführungsform wird eine Dämpfungsleitung verwendet, die in einer Schlauchleitung mit einem Außendurchmesser besteht, der kleiner als der Innendurchmesser der zu bedämpfenden Kraftstoffleitung ist. In diesem Falle strömt der Kraftstoff sowohl durch die Schlauchleitung als auch um die Schlauchleitung herum durch die zu bedämpfende Kraftstoffleitung, so daß die Druckspitzen wiederum durch elastische Verformung des Materials der Schlauchleitungswandung abgebaut werden können. Gemäß einer anderen beschriebenen Ausführungsform wird eine Schlauchleitung verwendet, die wiederum einen kleineren Außendurchmesser als der Innendurchmesser der zu bedämpfenden Kraftstoffleitung aufweist, wobei die Schlauchleitung an ihren Enden druckfest verschlossen ist und sich innerhalb der Schlauchleitung ein Luftpolster befindet, gegen das die Schlauchleitungswandung zur Dämpfung der Pulsationsschwingungen verformbar ist. All die genannten Maßnahmen zur Pulsationsdämpfung, die auf der Elastizität des Schlauchleitungsmaterials oder eines in der Schlauchleitung eingeschlossenen Luftpolsters beruhen, mögen zwar zur Bedämpfung von Pulsationsschwingungen geeignet sein, wie sie in Kraftstoffleitungen bzw. -rückleitungen auftreten, sie eignen sich jedoch nicht zur Vermeidung von Druckabfall aufgrund der eingespritzten Kraftstoffmengen bei einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einem mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff versorgten ölelastischen Druckspeicher in Form einer Common-Rail-Schiene.Furthermore, it is known from DE 43 21 998 A1 for damping Pulsation vibrations in a fuel injection system for self-igniting Internal combustion engines connected to a fuel tank Fuel line and / or fuel return line as a damping line Use damping element. According to an embodiment described there, the Damping line is a hose line that approximates the inside diameter of the has to be damped fuel line corresponding outer diameter and in this is used. The fuel is passed through the interior of the hose line, and Pressure peaks that occur should be caused by elastic deformation of the material Hose line wall are dismantled. According to another described Embodiment, a damping line is used in a hose line an outer diameter that is smaller than the inner diameter of the damping fuel line is. In this case, the fuel flows through both Hose line as well as around the hose line through the to be damped Fuel line, so that the pressure peaks in turn by elastic deformation of the Material of the hose line wall can be dismantled. According to another described embodiment, a hose line is used, which in turn a smaller outside diameter than the inside diameter of the to be damped Has fuel line, the hose line pressure-resistant at its ends is closed and there is an air cushion inside the hose line against which the hose line wall is deformable to dampen the pulsation vibrations. All of the above measures for pulsation damping, based on the elasticity of the Hose line material or an air cushion enclosed in the hose line based, may be suitable for damping pulsation vibrations as they occur in fuel lines or return lines, but they are not suitable for Avoidance of pressure drop due to the amount of fuel injected at a Fuel injection device with a fuel under high pressure supplied oil-elastic pressure accumulator in the form of a common rail rail.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einem mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff versorgten ölelastischen Druckspeicher anzugeben, die ein verbessertes Ansprechverhalten auf eine geänderte Kraftstoffzusammensetzung aufweist.The object of the present invention is to provide a fuel injection device an oil-elastic pressure accumulator supplied with fuel under high pressure to indicate an improved response to a changed Has fuel composition.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This task is carried out in a generic device with the characteristic features of Claim 1 solved.
Gemäß der Erfindung enthält eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine einen von einer Hochdruckpumpe mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff veränderlicher Zusammensetzung versorgten ölelastischen Druckspeicher (Common Rail). Das Volumen des ölelastischen Druckspeichers gleicht einen Druckabfall beim Einspritzvorgang aufgrund der eingespritzten Kraftstoffinengen aus. Weiterhin enthält die Kraftstoffeinspritzeinrichtung Kraftstoffeinspritzeinrichtungen (Injektoren) zum Einspritzen des unter hohem Druck stehenden Kraftstoffs in die Brennräume der Brennkraftmaschine, die über Einspritzleitungen mit dem ölelastischen Druckspeicher verbunden sind. Erfindungsgemäß ist das Volumen des ölelastischen Druckspeichers durch ein Membranelement in ein von dem von der Hochdruckpumpe zu den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen geförderten Kraftstoff durchströmtes aktives Volumen und ein von dem aktiven Volumen getrenntes passives Volumen unterteilt. Das aktive Volumen und das passive Volumen sind über das Membranelement elastisch miteinander gekoppelt. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist, daß bei einer Änderung der Kraftstoffzusammensetzung bereits nach kurzer Zeit die geänderte Kraftstoffzusammensetzung an den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen vorliegt, da lediglich das aktive Volumen von dem Kraftstoff durchströmt wird, während für den Ausgleich des Druckabfalls das gesamte durch aktives und passives Volumen gebildete Volumen des ölelastischen Druckspeichers zur Verfügung steht.According to the invention includes a fuel injector for a Internal combustion engine one of a high pressure pump with high pressure Oil-elastic pressure accumulators were supplied by fuel of variable composition (Common Rail). The volume of the oil-elastic pressure accumulator is equal to a pressure drop during the injection process due to the injected fuel quantities. Farther contains the fuel injector for fuel injectors Injecting the fuel under high pressure into the combustion chambers of the Internal combustion engine, which has injection lines with the oil-elastic pressure accumulator are connected. According to the invention, the volume of the oil-elastic pressure accumulator is through a membrane element in one of the from the high pressure pump to the Fuel injected fuel flow through active volume and a passive volume separated from the active volume. The active volume and the passive volume are elastically coupled to one another via the membrane element. An advantage of the fuel injection device according to the invention is that with a Change in the fuel composition after a short time the changed There is fuel composition at the fuel injectors because only the active volume is flowed through by the fuel, while for the compensation of the Pressure drop the total volume of the active and passive volume oil-elastic pressure accumulator is available.
Vorteilhafterweise ist das aktive Volumen des ölelastischen Druckspeichers wesentlich kleiner als dessen passives Volumen. Hierdurch ist die "Totzeit" bei einer Änderung der Kraftstoffzusammensetzung weiter verkürzt.The active volume of the oil-elastic pressure accumulator is advantageously essential smaller than its passive volume. This is the "dead time" when the Fuel composition further reduced.
Gemäß einer Ausführungsform ist es vorgesehen, daß das Membranelement flexibel ausgebildet ist. Eine flexible Ausgestaltung des Membranelements gestattet die Kopplung des aktiven Volumens und des passiven Volumens des ölelastischen Druckspeichers. Gemäß einer Alternative ist das Membranelement elastisch ausgebildet. In diesem Fall erfolgt die Kopplung zwischen passivem Volumen und aktivem Volumen durch die Elastizität des Membranelements.According to one embodiment, it is provided that the membrane element is flexible is trained. The coupling can be configured flexibly the active volume and the passive volume of the oil-elastic pressure accumulator. According to an alternative, the membrane element is elastic. In this case the coupling between passive volume and active volume takes place through the Elasticity of the membrane element.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, daß das Membranelement ein in dem Innenraum des ölelastischen Druckspeichers angeordnetes allseitig geschlossenes, das passive Volumen einschließendes Element ist, wobei das aktive Volumen das passive Volumen umgebend den ölelastischen Druckspeicher durchströmt. Eine solche Ausbildung des ölelastischen Druckspeichers ist einfach im Aufbau, kostengünstig und dauerhaft.According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that Membrane element arranged in the interior of the oil-elastic pressure accumulator closed element on all sides, enclosing the passive volume, the active one Volume flows through the passive volume surrounding the oil-elastic pressure accumulator. Such a design of the oil-elastic pressure accumulator is simple in structure, inexpensive and permanent.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist es vorgesehen, daß das Membranelement ein in dem Innenraum des ölelastischen Druckspeichers angeordnetes, von dem den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen zugeführten aktiven Volumen durchströmtes Element ist, wobei das passive Volumen das aktive Volumen umgebend in dem ölelastischen Druckspeicher vorhanden ist. Bei einer solchen Ausführungsform kann das aktive Volumen extrem klein gemacht werden, so daß die "Totzeit" sehr kurz ist.According to an alternative embodiment it is provided that the membrane element a arranged in the interior of the oil-elastic pressure accumulator, of which the Active volume supplied to the fuel injector is flowed through element the passive volume surrounding the active volume in the oil-elastic Pressure accumulator is present. In such an embodiment, the active Volume can be made extremely small, so that the "dead time" is very short.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist es vorgesehen, daß das Membranelement ein den Innenraum des ölelastischen Druckspeichers teilendes Element ist, so daß das aktive Volumen und das passive Volumen jeweils von den entgegengesetzten Seiten des Membranelements und von einem Teil der Membranwandung des ölelastischen Speichers begrenzt sind.According to another embodiment it is provided that the membrane element element dividing the interior of the oil-elastic pressure accumulator, so that the active Volume and the passive volume respectively from the opposite sides of the Membrane element and part of the membrane wall of the oil-elastic memory are limited.
Bei der weiter oben angegebenen Ausführungsform, bei der das Membranelement ein in dem Innenraum des ölelastischen Druckspeichers angeordnetes allseitig geschlossenes, das passive Volumen einschließendes Element ist, das von dem aktiven Volumen umströmt wird, ist es besonders von Vorteil, das Membranelement durch einen innerhalb des ölelastischen Speicher angeordneten geschlossenen Schlauch auszubilden, der das passive Volumen enthält. Dieser Aufbau ist einfach, kostengünstig und zuverlässig.In the embodiment specified above, in which the membrane element is an in the interior of the oil-elastic pressure accumulator arranged closed on all sides, the passive volume enclosing element, which flows around the active volume is, it is particularly advantageous to the membrane element by a within the Oil-elastic storage arranged to form a closed hose, the passive Contains volume. This structure is simple, inexpensive and reliable.
Vorzugsweise ist das Membranelement in dem ölelastischen Speicher mittels Halterungen ortsfest fixiert.The membrane element is preferably in the oil-elastic memory by means of holders fixed in place.
Bei der weiter oben angegebenen Ausführungsform, bei der das Membranelement ein in dem Innenraum des ölelastischen Druckspeichers angeordnetes, von dem den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen zugeführten aktiven Volumen durchströmtes Element ist, wobei das passive Volumen das aktive Volumen umgebend in dem ölelastischen Druckspeicher vorhanden ist, ist es besonders von Vorteil, das Membranelement mit einem mit einer von der Hochdruckpumpe kommenden Verbindungsleitung gekoppelten Zulaufanschluß und einer Anzahl von jeweils mit den Einspritzleitungen gekoppelten Auslaßstutzen auszubilden.In the embodiment specified above, in which the membrane element is an in the interior of the oil-elastic pressure accumulator, of which the Active volume supplied to the fuel injector is flowed through element the passive volume surrounding the active volume in the oil-elastic If there is a pressure accumulator, it is particularly advantageous to use a membrane element coupled with a connecting line coming from the high pressure pump Inlet connection and a number of each coupled to the injection lines Form outlet port.
Vorzugsweise ist das Membranelement aus einem elastomeren Material gebildet.The membrane element is preferably formed from an elastomeric material.
Von besonderem Vorteil ist es, das Membranelement, wie weiter oben ausgeführt, mit einem mit einer von der Hochdruckpumpe kommenden Verbindungsleitung gekoppelten Zulaufanschluß und einer Anzahl von jeweils mit den Einspritzleitungen gekoppelten Auslaßstutzen zu versehen und dabei das Membranelement mit den Auslaßstutzen einstückig aus elastomerem Material auszubilden.It is particularly advantageous to use the membrane element, as explained above one coupled with a connecting line coming from the high pressure pump Inlet connection and a number of each coupled to the injection lines To provide outlet connection and thereby the membrane element with the outlet connection to be formed in one piece from elastomeric material.
Bei derartigen Membranelementen, die mit den Einspritzleitungen gekoppelte Auslaßstutzen aufweisen, ist es vorteilhaft, die Auslaßstutzen des Membranelements in die Einspritzleitungen einzuschieben und in dem ölelastischen Speicher ein Stützelement vorzusehen, welches das Membranelement an seinen Platz hält.In such membrane elements, which are coupled to the injection lines Have outlet port, it is advantageous to the outlet port of the membrane element in the Insert injection lines and a support element in the oil-elastic memory to provide which holds the membrane element in place.
Bei allen Ausfürungsformen ist vorzugsweise das passive Volumen mit einem Nachfüllstutzen versehen, über den das passive Volumen auffüllbar ist.In all embodiments, the passive volume is preferably one Provide refill, through which the passive volume can be refilled.
Das passive Volumen ist vorteilhafterweise mit einer elastischen Flüssigkeit gefüllt.The passive volume is advantageously filled with an elastic liquid.
Von besonderem Vorteil ist es, das passive Volumen mit Kraftstoff zu füllen. Hierdurch ist die Betriebssicherheit der Kraftstoffeinspritzeinrichtung auch bei einem eventuell auftretenden Defekt in der Membran gewährleistet.It is particularly advantageous to fill the passive volume with fuel. This is the operational safety of the fuel injection device even in the event of a defect occurring in the membrane guaranteed.
Von Vorteil ist es, das passive Volumen mit einer Flüssigkeit zu füllen, die eine höhere Elastizität als Kraftstoff aufweist. Hierdurch ist es möglich, einen ölelastischen Druckspeicher mit einem kleineren Volumen vorzusehen, bzw. bei gleichem Volumen weist der ölelastische Speicher ein besseres Elastizitätsverhalten auf. Als Flüssigkeit hierfür eignet sich insbesondere Ethylalkohol.It is advantageous to fill the passive volume with a liquid that is higher Has elasticity as a fuel. This makes it possible to use an oil-elastic one Provide pressure accumulator with a smaller volume, or with the same volume the oil-elastic memory has a better elasticity behavior. As a liquid ethyl alcohol is particularly suitable for this.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.Exemplary embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing.
Es zeigt: It shows:
Fig. 1 eine schematisierte Darstellung einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 1 is a schematic representation of a fuel injection device according to a first embodiment of the invention,
Fig. 2 eine schematisierte Darstellung eines ölelastischen Druckspeichers für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längs- und Querschnitt und Fig. 2 is a schematic representation of an oil-elastic pressure accumulator for a fuel injection device according to a second embodiment of the invention in longitudinal and cross section and
Fig. 3 eine schematisierte Darstellung eines ölelastischen Druckspeichers für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längs- und Querschnitt. Fig. 3 is a schematic representation of an oil-elastic pressure accumulator for a fuel injection device according to a third embodiment of the invention in longitudinal and cross section.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine bedeutet Bezugsziffer 1 eine Hochdruckpumpe, die einen ölelastischen Druckspeicher 2 über eine Verbindungsleitung 4 mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff versorgt. Dieser Kraftstoff ist ein Kraftstoff veränderlicher Zusammensetzung, etwa wahlweise eine Öl-Wasser-Emulsion veränderlicher Zusammensetzung oder wahlweise Öl-Wasser-Emulsion oder reiner Kraftstoff, je nach den Anforderungen des Leistungs- und Betriebszustandes der Brennkraftmaschine. Der Kraftstoff wird von einem in der Fig. 1 nicht dargestellten Kraftstoffvorrat entnommen und in einer im Stande der Technik bekannten Weise in seiner gewünschten Zusammensetzung aufbereitet und der Hochdruckpumpe 1 zugeführt. Der ölelastische Druckspeicher 2 (Common Rail) besteht aus einem langgestreckten rohrförmigen Element, das an seinen beiden Enden mit jeweils einem Verschlußdeckel 6 verschlossen ist. Von dem ölelastischen Druckspeicher zweigen eine Anzahl von Einspritzleitungen 5 ab, die zu jeweiligen Einspritzeinrichtungen (Injektoren) 3 führen, mit denen der Kraftstoff in die Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Der ölelastische Druckspeicher 2 hat die Aufgabe, eine ausreichende Menge von unter hohem Druck stehendem Kraftstoff zur Einspritzung in die Brennräume der Brennkraftmaschine mittels der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 3 vorzuhalten und einen Druckabfall beim Einspritzvorgang aufgrund der eingespritzten Kraftstoffmenge unter Ausnutzung der Ölelastizität des in dem ölelastischen Druckspeicher 2 vorhandenen Kraftstoffs auszugleichen.In the first exemplary embodiment of a fuel injection device for an internal combustion engine shown in FIG. 1, reference numeral 1 denotes a high-pressure pump which supplies an oil-elastic pressure accumulator 2 with fuel under high pressure via a connecting line 4 . This fuel is a fuel of variable composition, for example optionally an oil-water emulsion of variable composition or optionally oil-water emulsion or pure fuel, depending on the requirements of the performance and operating condition of the internal combustion engine. The fuel is taken from a fuel supply (not shown in FIG. 1) and processed in its desired composition in a manner known in the prior art and fed to the high-pressure pump 1 . The oil-elastic pressure accumulator 2 (common rail) consists of an elongated tubular element, which is closed at both ends with a sealing cap 6 . A number of injection lines 5 branch off from the oil-elastic pressure accumulator and lead to respective injection devices (injectors) 3 with which the fuel is injected into the combustion chambers of the internal combustion engine. The function of the oil-elastic pressure accumulator 2 is to provide a sufficient amount of fuel under high pressure for injection into the combustion chambers of the internal combustion engine by means of the fuel injection devices 3 and a pressure drop during the injection process due to the amount of fuel injected, taking advantage of the oil elasticity of the fuel present in the oil-elastic pressure accumulator 2 balance.
In dem ölelastischen Druckspeicher 2 ist ein Membranelement 7 vorgesehen, welches das Volumen des ölelastischen Druckspeichers 2 in ein von dem von der Hochdruckpumpe l zu den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 3 geförderten Kraftstoff durchströmtes aktives Volumen A und ein von dem aktiven Volumen A getrenntes passives Volumen P unterteilt. Das Membranelement 7 ist in Form eines geschlossenen Schlauchs als ein allseitig geschlossenes, das passive Volumen P enthaltendes Element ausgebildet, wobei das aktive Volumen A das passive Volumen P umgebend den ölelastischen Druckspeicher 2 durchströmt. Der geschlossene Schlauch ist aus einem elastomeren Material gebildet und ist mittels Halterungen 8 von innen an dem rohrförmigen Körper des ölelastischen Druckspeichers 2 ortsfest fixiert. Das Innere des Membranelements 7 ist mit einem Nachfüllstutzen 9 verbunden, über den das passive Volumen P auffüllbar ist. Das passive Volumen P ist mit einer elastischen Flüssigkeit gefüllt, vorzugsweise mit Kraftstoff oder mit einer Flüssigkeit, die eine höhere Elastizität als Kraftstoff aufweist, insbesondere mit Ethylalkohol.A membrane element 7 is provided in the oil-elastic pressure accumulator 2 , which divides the volume of the oil-elastic pressure accumulator 2 into an active volume A through which the fuel delivered by the high-pressure pump 1 to the fuel injection devices 3 flows and a passive volume P separated from the active volume A. The membrane element 7 is designed in the form of a closed tube as an element closed on all sides and containing the passive volume P, the active volume A flowing through the passive volume P surrounding the oil-elastic pressure accumulator 2 . The closed hose is formed from an elastomeric material and is fixed in place by means of brackets 8 on the inside of the tubular body of the oil-elastic pressure accumulator 2 . The interior of the membrane element 7 is connected to a refill 9 , through which the passive volume P can be filled. The passive volume P is filled with an elastic liquid, preferably with fuel or with a liquid which has a higher elasticity than fuel, in particular with ethyl alcohol.
Beim Betrieb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung wird der Kraftstoff von der Hochdruckpumpe 1 in das aktive Volumen A des ölelastischen Druckspeichers 2 gefördert und dort unter hohem Druck zur Abgabe über die Einspritzleitungen 5 an die Einspritzeinrichtungen 3 vorgehalten. Der bei den Einspritzvorgängen aufgrund der eingespritzten Kraftstoffinengen auftretende Druckabfall wird durch das aktive Volumen A und das in dem Membranelement 7 vorhandene passive Volumen P aufgrund der Ölelastizität der in dem aktiven Volumen A und dem passiven Volumen P vorhandenen Flüssigkeiten ausgeglichen. Dies ist möglich, da das passive Volumen P über das Membranelement 7 mit dem aktiven Volumen A elastisch gekoppelt ist. Bei einer Veränderung der Kraftstoffzusammensetzung aufgrund eines geänderten Betriebszustandes der Brennkraftmaschine wird das aktive Volumen A im Inneren des ölelastischen Druckspeichers 2 schnell durchströmt, so daß die neue Kraftstoffzusammensetzung nach kurzer "Totzeit" an den Einspritzeinrichtungen vorliegt.When the fuel injection device is in operation, the fuel is conveyed from the high-pressure pump 1 into the active volume A of the oil-elastic pressure accumulator 2 and is held there under high pressure for delivery to the injection devices 3 via the injection lines 5 . The pressure drop occurring in the injection processes due to the injected fuel quantities is compensated for by the active volume A and the passive volume P present in the membrane element 7 due to the oil elasticity of the liquids present in the active volume A and the passive volume P. This is possible because the passive volume P is elastically coupled to the active volume A via the membrane element 7 . If the fuel composition changes due to a changed operating state of the internal combustion engine, the active volume A in the interior of the oil-elastic pressure accumulator 2 is flowed through quickly, so that the new fuel composition is present at the injection devices after a short "dead time".
Bei dem ölelastischen Druckspeicher 2 des in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist das Membranelement 7a ein den Innenraum des ölelastischen Druckspeichers 2 teilendes Element, so daß das aktive Volumen A und das passive Volumen P jeweils von den entgegengesetzten Seiten des Membranelements 7a und von einem Teil der Innenwandung des ölelastischen Speichers 2 begrenzt sind. In dem von dem Membranelement 7a begrenzten aktiven Volumen A liegen die Mündungen der Einspritzleitungen 5, welche zu den Einspritzeinrichtungen 3 führen. Ebenso liegt die Mündung der von der Hochdruckpumpe 1 kommenden Verbindungsleitung 4 im Inneren des von dem Membranelement 7a eingeschlossenen aktiven Volumens A. Wie aus Fig. 2, insbesondere aus der Querschnittsansicht A-A ersichtlich ist, ist das aktive Volumen A wesentlich kleiner als das passive Volumen P, so daß die "Totzeit" bei einer Änderung der Kraftstoffzusammensetzung sehr kurz ist.In the oil-elastic pressure accumulator 2 of the second exemplary embodiment of a fuel injection device according to the invention shown in FIG. 2, the membrane element 7 a is an element that divides the interior of the oil-elastic pressure accumulator 2 , so that the active volume A and the passive volume P each come from the opposite sides of the membrane element 7 a and are limited by a part of the inner wall of the oil-elastic memory 2 . The orifices of the injection lines 5 , which lead to the injection devices 3 , lie in the active volume A delimited by the membrane element 7 a. Likewise, the mouth of the connecting line 4 coming from the high-pressure pump 1 lies in the interior of the active volume A enclosed by the membrane element 7 a. As can be seen from FIG. 2, in particular from the cross-sectional view AA, the active volume A is substantially smaller than the passive volume P, so that the "dead time" when changing the fuel composition is very short.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten ölelastischen Druckspeicher 2 einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Form des Membranelements 7b ähnlich dem Membranelement der Fig. 2, jedoch ist das Membranelement 7b ein in dem Innenraum des ölelastischen Druckspeichers 2 angeordnetes Element, das das aktive Volumen A allseitig einschließt, nicht zusammen mit einem Teil der Innenwandung des ölelastischen Speichers 2, wie im Falle des zweiten Ausführungsbeispiels von Fig. 2. Das Membranelement 7b ist mit einem mit der von der Hochdruckpumpe 1 kommenden Verbindungsleitung 4 gekoppelten Zulaufanschluß und einer Anzahl von jeweils mit den Einspritzleitungen 5 gekoppelten Auslaßstutzen 11 einstückig aus einem elastomeren Material gebildet. Die Auslaßstutzen 11 des Membranelements 7b sind in die Enden der Einspritzleitungen 5 eingeschoben und im Inneren des ölelastischen Speichers 2 ist ein Stützelement 10 vorgesehen, durch welches das Membranelement 7b so an seinem Platz gehalten wird, daß die Auslaßstutzen 11 des Membranelements 7b nicht aus den Enden der Einspritzleitungen 5 herausrutschen können. Das Stützelement 10 ist in Form eines Gitters oder Käfigs ausgebildet, dessen Form an die äußere Kontur des Membranelements 7 angepaßt ist. Wie aus Fig. 3, insbesondere aus der Querschnittsansicht A-A, ersichtlich ist, ist das aktive Volumen A wiederum sehr viel kleiner als das passive Volumen P, so daß die "Totzeit" bei einer Änderung der Kraftstoffzusammensetzung kurz ist.In the illustrated in Fig. 3 oil elastic pressure reservoir 2 of a fuel injector according to a third embodiment of the invention the mold is of the membrane element 7 b similar to the membrane element of Fig. 2, but the membrane element 7 b is a valve disposed in the interior of the oil elastic accumulator 2 element, that encloses the active volume A on all sides, not together with a part of the inner wall of the oil-elastic accumulator 2 , as in the case of the second exemplary embodiment from FIG. 2. The membrane element 7 b is connected to an inlet connection 4 coming from the high-pressure pump 1 and a number of outlet ports 11 each coupled to the injection lines 5 are formed in one piece from an elastomeric material. The outlet port 11 of the membrane element 7 b are inserted into the ends of the injection lines 5 and inside the oil-elastic memory 2 , a support element 10 is provided by which the membrane element 7 b is held in place so that the outlet port 11 of the membrane element 7 b is not can slip out of the ends of the injection lines 5 . The support element 10 is designed in the form of a grid or cage, the shape of which is adapted to the outer contour of the membrane element 7 . As can be seen from FIG. 3, in particular from the cross-sectional view AA, the active volume A is again very much smaller than the passive volume P, so that the "dead time" when the fuel composition changes is short.
Bei den zweiten und dritten Ausführungsbeispielen der Fig. 2 und 3 ist das passive Volumen P mit einer elastischen Flüssigkeit gefüllt, vorzugsweise mit Kraftstoff oder mit einer Flüssigkeit, die eine höhere Elastizität als Kraftstoff aufweist, vorzugsweise dann mit Ethylalkohol.In the second and third exemplary embodiments of FIGS. 2 and 3, the passive volume P is filled with an elastic liquid, preferably with fuel or with a liquid which has a higher elasticity than fuel, preferably then with ethyl alcohol.
Neben den beschriebenen drei Ausführungsbeispielen sind selbstverständlich noch andere Ausführungsformen möglich, bei denen das Volumen des ölelastischen Druckspeichers 2 durch ein Membranelement in ein von dem zu den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 3 zu fördernden Kraftstoff durchströmtes aktives Volumen und ein davon getrenntes passives Volumen unterteilt wird, wobei das aktive Volumen und das passive Volumen über das Membranelement elastisch miteinander gekoppelt sind. Allen Ausführungsformen gemeinsam ist der Vorteil, daß der ölelastische Druckspeicher 2 unverändert einfach gestaltet und gefertigt werden kann, und daß kein zusätzlicher Bauraum und keine Änderungen an anderen Bauteilen erforderlich sind.In addition to the three exemplary embodiments described, other embodiments are of course also possible in which the volume of the oil-elastic pressure accumulator 2 is subdivided by a membrane element into an active volume through which the fuel to be conveyed to the fuel injection devices 3 flows and a passive volume separated therefrom, the active volume and the passive volume are elastically coupled to one another via the membrane element. Common to all of the embodiments is the advantage that the oil-elastic pressure accumulator 2 can be simply designed and manufactured unchanged, and that no additional installation space and no changes to other components are required.
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