DE19728111A1

DE19728111A1 - Kraftstoffeinspritzsystem

Info

Publication number: DE19728111A1
Application number: DE19728111A
Authority: DE
Inventors: Katsuoki Itoh; Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-07-02
Filing date: 1997-07-02
Publication date: 1999-01-07
Also published as: EP0889231A1; JP4242946B2; EP0889231B1; JPH1172058A; KR19990013534A; DE59813909D1; RU2208696C2; US6135091A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzsystem nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Bei einem solchen, durch die DE-OS 43 41 546 bekannten Kraftstoffeinspritz system ist als Kraftstoffhochdruckquelle ein erster Kraft stoffhochdruckspeicher vorgesehen, der zweite Kraft stoffhochdruckspeicher versorgt, die einem jeweiligen Kraftstoffeinspritzventil zugeordnet sind. Aus diesem zweiten Kraftstoffhochdruckspeicher wird über ein Schaltventil Kraftstoff dem Kraftstoffeinspritzventil zugeführt. Die Kraftstoffhochdruckspeicher sind jeweils über Hochdruckleitungen miteinander verbunden. Diese stellen jeweils einen begrenzten Durchflußquerschnitt zur Verfügung und haben somit auch einen drosselnden Einfluß auf die Versorgung des Kraftstoffeinspritzventils mit Kraftstoff. Eine ausreichende Kraftstoffversorgung des Kraftstoffeinspritzventils über den jeweiligen Kraftstoffeinspritzvorgang hängt von der Größe des Speichers, seinem Druckniveau, seiner Wiederauffüllkapazität und letztlich von den Drosselungen in den Hochdruckleitungen ab. Werden diese Parameter nicht im ausreichenden Maße berücksichtigt, kann es zu Druckeinbrüchen während des jeweiligen Kraftstoffeinspritzvorgangs am Kraftstoffein spritzventil kommen. Durch Vergrößerung der eine solche Reduzierung der Kraftstoffversorgung bewirkenden Parameter führt jedoch zu erheblichen Überdimensionierungen. Insbeson dere haben aber drosselnde Leitungsverbindungen zwischen Hochdruckspeicher und Kraftstoffeinspritzventil auch wegen der Elastizität der Leitungen und des dadurch variablen Schluckvolumen bei Druckänderungen einem erheblich negativen Einfluß auf die Gewährleistung eines bestimmten Druckniveaus, selbst wenn Kraftstoff unter Hochdruck in ausreichender Menge aus den Hochdruckspeichern zur Verfügung steht.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzsystem nach der Gattung des Patentanspruchs 1 hat dabei den wesentlichen Vorteil, daß die schädlichen Leitungsverbindungen dadurch entfallen, daß der Hochdruckspeicher Anschlußstellen hat, mit denen er direkt jeweils mit dem Gehäuse mehrerer Kraftstoffeinspritzventile verbunden ist. Auf diese Weise ist ein drosselnder Einfluß von Leitungsverbindungen verhindert und es besteht die Möglichkeit, den Hochdruckkraftstoff in einer hohen Nachfüllrate zum Druckraum im Kraftstoffeinspritzventil zur Verfügung zu stellen.

In vorteilhafter Weiterbildung ist der Kraftstoffhochdruck speicher als langgestreckter Hohlkörper ausgebildet, der sich quer zur Längsachse der Kraftstoffeinspritzventile erstreckt. Damit ist die unmittelbare Anbindung des Kraft stoffhochdruckspeichers an die Einspritzventile gewährlei stet und es können die bereits genannten kurzen Verbindungen zwischen dem Volumen des Kraftstoffhochdruckspeichers und dem Druckraum im Kraftstoffeinspritzventil realisiert werden. Vorteilhaft wird dabei der Kraftstoffhochdruckspei cher im Gehäuse der Brennkraftmaschine in entsprechend ange paßte Ausnehmungen eingesetzt. Zur wirksamen dichten, hoch druckfesten Verbindung zwischen Kraftstoffhochdruckspeicher und den Kraftstoffeinspritzventilen erfolgt eine Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 4. Dabei ist es unabhängig, ob der Kraftstoffhochdruckspeicher wie oben erwähnt in eine entsprechende Ausnehmung im Gehäuse der Brennkraftmaschine eingesetzt ist oder auf andere Weise an der Brennkraftmaschine fixiert ist. Vorteilhaft ist jedoch, wenn gemäß Patentanspruch 5 der Kraftstoffhochdruckspeicher in einem Längskanal des Gehäuses eingesetzt ist und dort lagefixiert ist und die Kraftstoffeinspritzventile im Bereich der Anschlußstelle gegen den lagefixierten Kraftstoffhochdruckspeicher gepreßt werden. Dadurch kann individuell die Dichtheit bei einem jedem Kraftstoffeinspritzventil überprüft und sichergestellt werden. In weiterer Ausgestaltung dazu gemäß Patentanspruch 6 ist ein Druckstück vorgesehen, durch das die Kraftstoff einspritzventile mit ihrem Gehäuse im Bereich ihrer Ein trittsstelle an Austrittsstellen des Kraftstoffhochdruck speichers gepreßt werden. Dabei sind diese Eintrittsstellen und Austrittsstellen gemäß Patentanspruch 6 mit Dichtflächen umgeben, die unter Anpreßdruck die Dichtheit gewährleistet. Mit der Ausgestaltung gemäß Patentansprüche 8 bis 10 ist es möglich, daß bei gegebener Lagefixierung des Kraftstoffhoch druckspeichers im Bereich der Anschlußstelle zwischen Kraft stoffeinspritzventilgehäuse und Kraftstoffhochdruckspeicher ein Fluchtungsausgleich realisiert werden kann.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich nung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschrei bung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung des Kraftstoffeinspritzsystems mit dem Kraft stoffhochdruckspeicher und den Kraftstoffeinspritzventilen, Fig. 2 einen Teilschnitt durch den Kraftstoffhochdruckspei cher und einem ihm zugeordneten Kraftstoffeinspritzventil in einer ersten Ausgestaltung der Erfindung, Fig. 3 eine ver größerte Darstellung der Anschlußstelle zwischen Kraftstoff hochdruckspeicher und Kraftstoffeinspritzventil und Fig. 4 eine zweite Ausführungsform der Verbindung zwischen einem Kraftstoffeinspritzventil und dem Kraftstoffhochdruck speicher.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems. Dabei fördert eine Vorförderpumpe 2 aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 1 Kraftstoff zu einer Hochdruckpumpe 3, die über eine Druckleitung 4 mit einem Kraftstoffhochdruckspeicher 5 verbunden ist. Diesem wird auf Einspritzdruck gebrachter Kraftstoff zur Versorgung von Kraftstoffeinspritzventilen 6 zur Verfügung gestellt.

Der Druck im Kraftstoffhochdruckspeicher 5 kann dabei mit Hilfe eines Druckfühlers 8 überwacht werden, dessen Signale von einem elektrischen Steuergerät 9 erfaßt werden, das wie derum, wie hier ausgeführt, die Hochdruckförderleistung der Hochdruckpumpe 3 steuert. Zusätzlich ist hierzu aus Sicher heitsgründen ein Druckbegrenzungsventil 10 vorgesehen, das in anderer Ausführung statt der genannten Steuerung der Hochdruckpumpe auch noch der Drucksteuerung im Kraftstoffhochdruckspeicher 5 durch gesteuerte Entlastung des Kraftstoffhochdruckspeicher 5 dienen könnte. Durch das Steuergerät 9 wird ferner auch die Einspritzung über die Kraftstoffeinspritzventile 6 gesteuert, die als elektrisch steuerbare Kraftstoffeinspritzventile ausgebildet sind. Der Fig. 1 ist entnehmbar, daß die Kraftstoffeinspritzventile unmittelbar dem Kraftstoffhochdruckspeicher 5 zugeordnet sind. Diese Zuordnung zeigt die Darstellung in Fig. 2 etwas genauer. Hier ist wiederum der Kraftstoffhochdruckspeicher 5 dargestellt, der durch nicht weiter dargestellte Mittel in seiner Lage fixiert ist. Es ist weiterhin ein Teil eines Kraftstoffeinspritzventils 6 im Schnitt dargestellt, das in einer Ausnehmung 12 des Brennkraftmaschinengehäuses 14 axial und radial fixiert eingesetzt ist. Der Kraftstoffhochdruck speicher ist beispielsweise ebenfalls in eine Ausnehmung 15, z. B. in Form eines Längskanals im Brennkraftmaschinengehäuse 14, fixiert.

Das Kraftstoffeinspritzventil 6 weist eine Ventilnadel 17 auf, die in bekannter Weise Einspritzöffnungen 18 steuert. Stromaufwärts dieser Einspritzöffnungen ist ein Druckraum 19 vorgesehen, der von einer Druckleitung 20, die im Gehäuse 21 des Kraftstoffeinspritzventils in Längsrichtung verläuft, mit Kraftstoff versorgt wird. Die Einspritzventilnadel wird durch eine Druckfeder 22 in Schließrichtung beaufschlagt. Entgegen der Kraft dieser sich an dem Kraftstoffeinspritz ventilgehäuse abstützenden Druckfeder 22 ist eine dem Druck im Druckraum 19 ausgesetzte Druckschulter 23 vorgesehen, über die aus der aus Druckfläche und Druck im Druckraum resultierenden Kraft die Einspritzventilnadel 17 gegen die Kraft der Feder in Öffnungsstellung bewegt werden kann. In Verlängerung der Einspritzventilnadel wirkt aber zusätzlich ein Stößel 24, der hier in nicht weiter gezeigter Weise ebenfalls dem Druck eines Druckraums ausgesetzt ist, dessen Druckniveau mit Hilfe eines elektrisch gesteuerten Ventils veränderbar ist. Wird dieser Druckraum entlastet, so kann die Ventilnadel 17 gegen die Kraft der Druckfeder 22 in Öffnungsrichtung gebracht werden. Wird jedoch in dem genann ten Druckraum der Druck aufgebaut, so drückt der Stößel 24 die Ventilnadel 17 entgegen ihrer Öffnungskraft in Schließ stellung.

Zur Versorgung des Druckraumes 19 mit auf hohem Einspritz druck gebrachten Kraftstoff ist die Druckleitung 20 vorgesehen, die eine Eintrittsstelle 27 an der Mantelfläche 25 des Einspritzventilgehäuses 21 im mittleren Bereich der Einspritzventilgehäuse Längserstreckung hat. Diese Eintrittsstelle 27 ist im dichten Kontakt mit einer Aus trittsstelle 26 am Kraftstoffhochdruckspeicher 5. Die Einstrittsstelle und die Austrittsstelle bilden eine Anschlußstelle. Zur dichten Verbindung wird das Einspritzventil mittels eines Druckstücks 36 mit ihrer Einstrittsstelle auf die Austrittsstelle 26 gepreßt. Dies ist genauer der Fig. 3 entnehmbar. Man erkennt dort wiederum einen Teil des Gehäuses 21 des Kraftstoffeinspritzventils mit der Druckleitung bzw. dem Druckkanal 20 darin. Von diesen zweigt ein Querkanal 28 ab, der im Bereich einer muldenförmigen Ausnehmung 29 endet. Diese muldenförmige Ausnehmung ist als Dichtfläche in die Mantelfläche 25 des Einspritzventilgehäuses 21 eingearbeitet und dient zur Aufnahme der Austrittsstelle 26 am Kraftstoffhochdruck speicher 5. Die Austrittsstelle ist als Vorsprung 31 etwa noppenförmig ausgebildet mit einer kugeligen Oberfläche 32, die ebenfalls als Dichtfläche gearbeitet ist. Radial zur Längsachse 33 des Kraftstoffhochdruckspeichers tritt am höchsten Punkt des Vorsprungs 31 ein Kraftstoffkanal 34 aus, der bei dichter Anlage des Kraftstoffhochdruckspeichers am Kraftstoffeinspritzventilgehäuse 21 mit dem Querkanal 28 fluchtet und somit eine direkte Verbindung zwischen dem Kraftstoffhochdruckspeicher 5 und dem Druckkanal 20 bzw. dem Druckraum 19 des Kraftstoffeinspritzventils herstellt.

Zur Sicherstellung der dichten Verbindung zwischen Ein trittsstelle 27 und Austrittsstelle 26 ist quer zur Längser streckung des Kraftstoffeinspritzventils das Druckstück 36 vorgesehen, das in die Ausnehmung 12 eintritt und mit dem Einspritzventilgehäuse 21 so verspannt ist, daß dieses mit seiner Eintrittsstelle 27 gegen die Austrittsstelle 26 des in dem Längskanal 15 fixierten Kraftstoffhochdruckspeichers gepreßt wird. Die kugelige Ausgestaltung des Vorsprungs 31 erlaubt hier Fluchtungsfehler auszugleichen. Dabei ist eine Paarung möglich derart, daß die Oberfläche des Vorsprungs 31 kugelig ist, während die Oberfläche der Ausnehmung 29 kegel förmig ausgebildet ist, so daß eine Linienberührung als Dichtkante verwirklichbar ist. Nichts desto trotz kann natürlich auch eine entsprechend angepaßte kugelig mulden förmige Kombination zwischen Eintrittsstelle und Austritts stelle verwirklicht werden. Schließlich können beide Verbin dungsbereiche auch in Kegelflächen realisiert werden, wobei hier die Fluchtungsfehlerkompensation nicht mehr in dem großen Umfang möglich ist. Insbesondere müssen die Kegelwin kel voneinander abweichen, so daß im Bereich des Vorsprungs 31 eine Kegelfläche mit einem kleineren Spitzenwinkel des erzeugenden Kegels vorgesehen werden, während der entspre chende erzeugende Kegel für die Kegelfläche am Kraftstoff einspritzventilgehäuse 21 entsprechend größer sein müßte.

Eine alternative Ausgestaltung zur Ausführung 3 ist der Fig. 4 entnehmbar. Hier ist der Vorsprung statt auf der Seite des Kraftstoffhochdruckspeichers auf der Seite des Kraftstoffeinspritzventils vorgesehen. Dieser Vorsprung 31' ist analog zur Ausgestaltung nach Fig. 3 mit einer kugeli gen Oberfläche 32' ausgestattet, die als Dichtfläche bear beitet ist und der Querkanal 28' mündet hier wiederum an der höchsten Stelle dieses kugelförmigen Vorsprungs 31'. Auf der gegenüberliegenden Seite hat nun der Kraftstoffhochdruck speicher 5, eine muldenförmige Ausnehmung 29', die entweder kugelförmig oder kegelförmig sein kann und ebenfalls als Dichtfläche konzipiert ist. Zu dieser führt dann der Kanal 34 aus dem Inneren des Kraftstoffhochdruckspeichers mit dem Innenraum 37, der von der Kraftstoffhochdruckpumpe 3 mit Kraftstoff gefüllt gehalten wird, heraus.

Der genannte Vorsprung überbrückt in beiden Fällen nach Fig. 3 und nach Fig. 4 eine Verschneidungsöffnung 38 zwischen der Ausnehmung 12 und der Ausnehmung 15. Diese Verschneidungsöffnung erlaubt die Verbindung zwischen dem im Gehäuse 14 der Brennkraftmaschine gelagerten Kraftstoffhoch druckspeicher und dem in diesem Gehäuse gelagerten Kraft stoffeinspritzventil. Der Vorsprung 31 bzw. 31' ist dabei weiterhin dafür notwendig, Fluchtungsfehler auszugleichen und den nötigen Freiraum zur Anpreßung des Einspritz ventilgehäuses an den Kraftstoffhochdruckspeicher zu schaffen, so daß eine stutzenförmige Verbindung zwischen den beiden verwirklicht werden kann. Die Anpressung, die her durch ein Druckstück 36 erfolgt ist kann in verschiedener Form realisiert werden und auch an jeder Anschlußstelle individuell eingestellt werden, so daß immer eine exakte dichte Verbindung zwischen Kraftstoffeinspritzventil und Hochdruckspeicher ermöglicht ist unabhängig von den notwendigen Herstellungs- und Einbautoleranzen.

Mit dieser erfindungsgemäßen Lösung wird ein kürzeste Verbindung zwischen dem Kraftstoffhochdruckspeicher und der Einspritzstelle am Kraftstoffeinspritzventil geschaffen, die die Drosselverluste in der Verbindung zwischen dem Kraft stoffhochdruckspeicher zur Einspritzstelle am Kraftstoff einspritzventil minimiert.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit einem von einer Hochdruckpumpe (3) mit Kraftstoff versorgten Kraftstoffhochdruckspeicher (5) zur Versorgung mehrerer der Brennkraftmaschine zugeordneter Kraftstoffeinspritzventile (6), die einen Druckraum (19) stromaufwärts ihrer Ein spritzöffnung (18) aufweisen, der jeweils mit dem Kraft stoffhochdruckspeicher (5) verbunden ist, dadurch gekenn zeichnet, daß der Kraftstoffhochdruckspeicher (5) Anschluß stellen (26) hat, mit denen er direkt jeweils mit dem Gehäuse (21) mehrerer Kraftstoffeinspritzventile (6) verbunden ist.

2. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Kraftstoffhochdruckspeicher (5) als lang gestreckter Hohlkörper ausgebildet ist, der sich quer zur Längsachse der Kraftstoffeinspritzventile (6) erstreckt.

3. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß sowohl der Kraftstoffhochdruckspeicher (5) als auch die Kraftstoffeinspritzventile (6) in einem Gehäuse (14) der Brennkraftmaschine in entsprechend angepaßte Ausnehmungen (12, 15) eingesetzt sind.

4. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffhochdruckspeicher (5) am Gehäuse (14) der Brennkraftmaschine so fixiert ist, daß er quer zur Achse der Kraftstoffeinspritzventile (6) liegt und dort jeweils die Anschlußstellen bildet, wobei dort jeweils ein eine Eintrittsstelle (27) in das Kraftstoffeinspritz ventilgehäuse (21) oder eine Austrittsstelle (16) am Kraft stoffhochdruckspeicher (5) aufnehmender Vorsprung (31, 31') an dem Kraftstoffeinspritzventilgehäuse (21) oder am Kraft stoffhochdruckspeicher (5) vorgesehen ist, wobei durch einen auf einen der Teile, den Kraftstoffeinspritzventilgehäuse oder den Kraftstoffhochdruckspeicher, aufgebrachten Anpressdruck diese Teile im Bereich der Anschlußstelle (26, 27) in dichter Anlage aneinander gehalten werden.

5. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Kraftstoffhochdruckspeicher (5) in einem Längskanal (15) im Gehäuse (14) der Brennkraftmaschine eingesetzt ist, der Ausnahmen (12) zur Aufnahme der Kraft stoffeinspritzventile (6) schneidet und an der Verschnei dungsöffnung (38) zwischen Längskanal (15) und den Aufnahmen (12) jeweils die Anschlußstelle ausgebildet ist, mit einem eine Eintrittsstelle (27) in das Kraftstoffeinspritzventil gehäuse (21) oder eine Austrittsstelle (26) am Kraftstoff hochdruckspeicher (5) aufnehmenden Vorsprung (31, 31') an dem Kraftstoffeinspritzventilgehäuse (21) oder am Kraft stoffhochdruckspeicher (5), welcher Vorsprung (31, 31') jeweils durch die Verschneidungsöffnung (38) ragt wobei durch einen auf einen der Teile, den Kraftstoffeinspritz ventilgehäuse oder den Kraftstoffhochdruckspeicher, aufge brachten Anpressdruck diese Teile im Bereich der Anschluß stelle in dichter Anlage aneinander gehalten werden.

6. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffeinspritzven tilgehäuse (21) mit ihrer Eintrittsstelle (27) jeweils durch ein Druckstück (36) gegen eine der Austrittsstellen (26) am Kraftstoffhochdruckspeicher (5) gepreßt werden.

7. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Eintrittsstellen (27) und die Austritts stellen (26) von einer als Dichtfläche (29, 32) ausgebildete Oberfläche umgeben sind.

8. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß jeweils die Dichtfläche des einen der Teile, des Kraftstoffeinspritzventilgehäuses bzw. des Kraftstoff hochdruckspeichers kegelförmig und die Dichtfläche des anderen dieser Teile kugelförmig ausgeführt ist.

9. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß jeweils die Dichtfläche beider Teile, des Kraftstoffeinspritzventilgehäuse und des Kraftstoffhoch druckspeichers, kugelförmig mit unterschiedlichem Kugel radius ausgeführt sind.

10. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Dichtfläche beider Teile, des Kraftstoffeinspritzventilgehäuse und des Kraftstoff hochdruckspeichers, kegelförmig mit unterschiedlichem Kegelwinkel ausgeführt sind.