DE19919665A1

DE19919665A1 - Fuel injector

Info

Publication number: DE19919665A1
Application number: DE19919665A
Authority: DE
Inventors: Martin Biener
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1999-04-29
Filing date: 1999-04-29
Publication date: 2000-11-02
Also published as: ATE338209T1; EP1048843A2; EP1048843B1; DE50013369D1; EP1048843A3

Abstract

Durch die Erfindung wird eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einer gemeinsamen Hochdruckleitung (Common-Rail) zur Verfügung gestellt, die bei gesteigerter Lebensdauer der beteiligten Bauteile eine effizientere und damit umweltschonendere Kraftstoffausnutzung mit sich bringt, indem ein Magnetventil (3) entfernt von einem Injektor in einer Einspritzleitung (4) angeordnet, der Injektor als Einspritzdüse (5) ausgebildet und die Einspritzleitung (4) zwischen Magnetventil (3) und Einspritzdüse (5) derart ausgebildet ist, daß über Maxima von im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine auftretenen Druckschwingungen der in den Einspritzleitungen (4) befindlichen Kraftstoffsäulen jeweils das Druckniveau vor einer Einspritzdüse (5) gegenüber dem in der gemeinsamen Hochdruckleitung (1) (Common-Rail) befindlichen Druck im Einspritzzeitraum kruzzeitig überhöhbar ist.The invention provides a fuel injection device with a common high-pressure line (common rail) which, with an increased service life of the components involved, brings about a more efficient and therefore environmentally friendly use of fuel by removing a solenoid valve (3) from an injector in an injection line ( 4), the injector is designed as an injection nozzle (5) and the injection line (4) between the solenoid valve (3) and the injection nozzle (5) is designed such that the pressure fluctuations of the pressure lines in the injection lines (4) occurring during operation of the internal combustion engine are maximized Fuel columns each the pressure level in front of an injection nozzle (5) compared to the pressure in the common high-pressure line (1) (common rail) can be increased in a timely manner in the injection period.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.The invention relates to a fuel injection device according to the preamble of Main claim.

Es sind Kraftstoffeinspritzvorrichtungen für Verbrennungskraftmaschinen mit einer ge meinsamen Hochdruckleitung, dem sogenannten Common-Rail bekannt, DE 195 48 279 A1, die Injektoren zum Einspritzen des Kraftstoffes in die Zylinder von Verbrennungs kraftmaschinen besitzen, wobei der Einspritzvorgang von Magnetventilen gesteuert wird, die jeweils als Bestandteil eines Injektors ausgebildet sind. Dabei führen von der mittels einer Kraftstoffhochdruckpumpe befüllbaren gemeinsamen Hochdruckleitung sämtliche Einspritzleitungen zu den einzelnen Injektoren ab, wobei die Hochdruckleitung dabei als Kraftstoffsammelraum wirkt.There are fuel injection devices for internal combustion engines with a ge common high-pressure line, known as the common rail, DE 195 48 279 A1, the injectors for injecting fuel into the cylinders of combustion have engines, the injection process being controlled by solenoid valves, which are each designed as part of an injector. Lead by means a fuel high-pressure pump fillable common high-pressure line all Injection lines to the individual injectors, the high pressure line being Fuel plenum works.

Nachteilig an diesen bekannten Common-Rail-Einspritzsystemen sind zum einen die un befriedigende Beherrschbarkeit der Injektoren sowie die damit erzielbaren Spitzenein spritzdrücke, die weit unter denen von anderen bekannten Kraftstoffeinspritzsystemen wie z. B. den Pumpe-Düse-Systemen liegen, welche bis zu 2.000 bar Einspritzdruck erreichen. Diese Nachteile begrenzen die spezifische Leistung eines Motors und besonders die akkurate Steuerung der Einspritzung und der Voreinspritzung. Ebenso stellt die Konstanz der Einspritzmengen über die Lebensdauer einer Verbrennungskraftmaschine ein großes Problem dar. Ein weiterer Nachteil der bekannten Einspritzventile mit integrierter Magnet ventilsteuerung ist deren sehr komplizierter Aufbau, durch den diese Einspritzventile (In jektoren) in der Herstellung sehr teuer und zudem sehr störanfällig werden.A disadvantage of these known common rail injection systems are the un satisfactory controllability of the injectors and the peaks that can be achieved with them injection pressures far below those of other known fuel injection systems such as e.g. B. the pump-nozzle systems, which reach up to 2,000 bar injection pressure. These disadvantages limit the specific performance of an engine and especially that accurate control of injection and pre-injection. Likewise, constancy the injection quantities over the life of an internal combustion engine Problem represents. Another disadvantage of the known injection valves with integrated magnet Valve control is their very complicated structure, through which these injection valves (In ejectors) are very expensive to manufacture and also very prone to failure.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine konstruktiv einfache Kraftstoffeinspritzvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die durch eine Steigerung des Einspritzdruckes an den Injekto ren eine effizientere und damit umweltschonendere Kraftstoffausnutzung mit sich bringt. The object of the invention is therefore a structurally simple fuel injection device to be made available by increasing the injection pressure to the injector more efficient and therefore more environmentally friendly fuel utilization.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich mit den Oberbegriffsmerkmalen erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebene technische Lehre.This object is achieved with the generic features according to the invention through the technical teaching specified in the characterizing part of the main claim.

Dadurch, daß die Magnetventile getrennt von den Injektoren in den Einspritzleitungen an geordnet sind und die Injektoren als Einspritzdüsen ausgebildet sind, für die insbesondere bewährte Einspritzdüsen verwendet werden können, welche z. B. aus Kraftstoffeinspritzsy stemen mit herkömmlichen Verteiler-Einspritzpumpen bekannt sind, lassen sich auch die aus diesen bekannten Verteiler-Einspritzpumpem-Systemen bekannten Druckerhö hungsmechanismen nutzen, um den Einspritzdruck in den Einspritzdüsen gegenüber dem in der gemeinsamen Hochdruckleitung (Common-Rail) befindlich Druck deutlich zu über höhen.The fact that the solenoid valves separate from the injectors in the injection lines are arranged and the injectors are designed as injection nozzles, for which in particular proven injectors can be used, which, for. B. from fuel injection system systems with conventional distributor injection pumps are also known from these known distributor injection pump systems known Druckhö Use mechanisms to compare the injection pressure in the injectors pressure in the common high-pressure line (common rail) is clearly above heights.

Um eine solche Drucksteigerung zu erreichen sind demnach außer der Abstimmung der Geometrie der Einspritzleitungen auf die auftretenden Druckschwingungen in den Flüssig keitssäulen des Kraftstoffes zwischen den Magnetventilen und den zugehörigen Einspritz düsen keine weiteren technischen Maßnahmen erforderlich.In order to achieve such an increase in pressure, the Geometry of the injection lines to the pressure fluctuations occurring in the liquid columns of fuel between the solenoid valves and the associated injection No further technical measures are required.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bewährte Einspritzdüsen gegen die weniger gut zu beherrschenden Injektoren mit integriertem Magnetventil ausgetauscht werden können, die diesen in der Beherrschbarkeit, Preis und Durchflußkonstanz über ihre Lebensdauer sowie in ihrer Verfügbarkeit weit überlegen sind.Another advantage is that tried and tested injectors against the less well dominant injectors with integrated solenoid valve can be replaced, these in terms of manageability, price and constant flow over their lifetime and are far superior in their availability.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus und in Kombination mit den weiteren Unteransprüchen.Further preferred embodiments of the subject matter of the invention result from and in combination with the other subclaims.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Magnetventile unmittelbar an der gemeinsamen Hochdruckleitung (Common-Rail) angeordnet, so daß keine sepa raten Zuleitungen zu den Magnetventilen erforderlich sind und diese gemeinsam mit dem Common-Rail am Motor befestigbar sind.According to a particularly preferred embodiment, the solenoid valves are immediate arranged on the common high-pressure line (common rail), so that no sepa advise supply lines to the solenoid valves are required and this together with the Common Rail can be attached to the engine.

Als Einspritzdüsen können bevorzugt solche mit Ein- oder Zweifeder-Haltertechnik ver wendet werden, die gegenüber den bekannten Injektoren einen bedeutenden Preisvorteil besitzen. Zusätzlich kann eine solche Düse mit einem Nadelbewegungsfühler oder einem Nadelhubgeber ausgestattet sein. As injection nozzles preferably those with one or two spring holder technology can be used be used, which is a significant price advantage over the known injectors have. In addition, such a nozzle can be equipped with a needle motion sensor or a Needle stroke encoder be equipped.

Mit der vorliegenden Erfindung, lassen sich somit ohne weitere technische Maßnahmen in konstruktiv einfacher Weise Drucksteigerungen erzielen, mit denen Spitzendrücke er reichbar sind, die bei Vermeidung dessen begrenzten Flexibilität bei der Voreinspritzung denen eines Pumpe-Düse-Systems vergleichbar sind.With the present invention, can thus in without further technical measures constructively simple way to achieve pressure increases with which he can achieve peak pressures are available, while avoiding its limited flexibility in the pre-injection are comparable to those of a pump-nozzle system.

Nachfolgend wird eine solche erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzvorrichtung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt die Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit am Common Rail angeordneten Magnetventilen zur Steuerung des Durchflusses zu den einzelnen Einspritzdüsen.Such a fuel injection device according to the invention is described in more detail below with reference to a drawing. It shows the Fig. 1 is a schematic representation of a fuel injection device having the common rail arranged solenoid valves for controlling the flow to the individual injection nozzles.

Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung besteht aus einer gemeinsamen Hochdruckleitung 1 (Common-Rail), die mittels einer Hochdruckpumpe 2 aus einem Tank 9 mit unter hohem Druck (ca. 1350 bar) stehenden Kraftstoff befüllt wird. Von der Hochdruckleitung 1 führen der Anzahl der zu versorgenden Zylinder entsprechend mehrere Einspritzleitungen 4 ab, die jeweils an eine in einen Zylinderbrennraum des Motors 6 ragende Einspritzdüse 5 münden. Zur Steuerung der Kraftstoffhochdruckzufuhr an die Einspritzdüsen 5 sind des weiteren jeweils ein Magnetventil 3 in die Einspritzleitungen 4, entfernt von den Einspritz düsen 5, vorzugsweise direkt an der Hochdruckleitung 1 eingesetzt.The fuel injection device consists of a common high-pressure line 1 (common rail), which is filled by means of a high-pressure pump 2 from a tank 9 with fuel under high pressure (approx. 1350 bar). From the high-pressure line 1 , a plurality of injection lines 4 lead away according to the number of cylinders to be supplied, each of which leads to an injection nozzle 5 projecting into a cylinder combustion chamber of the engine 6 . To control the high-pressure fuel supply to the injection nozzles 5 , a solenoid valve 3 is furthermore each inserted into the injection lines 4 , away from the injection nozzles 5 , preferably directly on the high-pressure line 1 .

Die Geometrie der Einspritzleitungen 4 zwischen dem Magnetventil 3 und der Einspritzdü se 5 ist dabei in Länge, Durchmesser und räumlicher Verlegung im Motorraum so vorher bestimmt, daß ein großer Teil des Einspritzdruckes an der Einspritzdüse 5 durch Reflexio nen von Kraftstoff-Druckwellen zwischen dem Magnetventil 3 und der Einspritzdüse 5 beim schlagartigen Einströmen von Kraftstoff in die Einspritzleitung 4 über das Magnet ventil 3 erzeugt wird.The geometry of the injection lines 4 between the solenoid valve 3 and the injector 5 is determined in length, diameter and spatial layout in the engine compartment so that a large part of the injection pressure at the injector 5 by reflections of fuel pressure waves between the solenoid valve 3 and the injector 5 is generated in the sudden inflow of fuel into the injection line 4 via the solenoid valve 3 .

An der gemeinsam Hochdruckleitung 1 ist desweiteren ein Sicherheitsventil 7 angeordnet, welches einen Öffnungsquerschnitt in eine Rücklaufleitung 8 für überschüssigen Kraftstoff auf- bzw. zusteuert.Furthermore, a safety valve 7 is arranged on the common high-pressure line 1 , which opens or closes an opening cross section into a return line 8 for excess fuel.

Claims

1. Fuel injection device for internal combustion engines with a common fuel high-pressure line ( 1 ) (Common Rail) that can be filled by a high-pressure fuel pump ( 2 ), from which a plurality of injection lines ( 4 ) lead to the individual injectors assigned to the cylinders of the internal combustion engine and with Solenoid valves ( 3 ) for controlling the fuel injection of the individual injectors, characterized in that the solenoid valve ( 3 ) is arranged away from the injector in the injection line ( 4 ), the injector is designed as an injection nozzle ( 5 ) and the injection line ( 4 ) between the solenoid valve ( 3 ) and injection nozzle ( 5 ) is designed such that pressure fluctuations in a fuel column located in the injection line ( 4 ) fuel pressure level at the injection nozzle ( 5 ) compared to the common high pressure line ( 1 ) (common rail) pressure level can be elevated in the injection time.

2. Fuel injection device according to claim 1, characterized in that the Ma solenoid valves ( 3 ) are arranged directly on the common high-pressure line ( 1 ) (common rail).

3. Fuel injection device according to claim 1, characterized in that a spray nozzles ( 5 ) are used in single-spring or two-spring holder.

4. Fuel injection device according to claim (3), characterized in that the injection nozzles ( 5 ) are equipped with a needle movement sensor or needle stroke transmitter.