EP1987245B1 - Einspritzanlage für eine brennkraftmaschine und brennkraftmaschine - Google Patents

Einspritzanlage für eine brennkraftmaschine und brennkraftmaschine Download PDF

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EP1987245B1
EP1987245B1 EP07712184A EP07712184A EP1987245B1 EP 1987245 B1 EP1987245 B1 EP 1987245B1 EP 07712184 A EP07712184 A EP 07712184A EP 07712184 A EP07712184 A EP 07712184A EP 1987245 B1 EP1987245 B1 EP 1987245B1
Authority
EP
European Patent Office
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fuel
internal combustion
combustion engine
pump
pressure
Prior art date
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Ceased
Application number
EP07712184A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1987245A1 (de
Inventor
Adolf Einberger
Thomas Grossner
Klaus Husslein
Christoph Klesse
Thomas Riedel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Continental Automotive Technologies GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809—Common rail control systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/025—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust
    • F01N3/0253—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust adding fuel to exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails

Definitions

  • the invention relates to an injection system for an internal combustion engine and an internal combustion engine.
  • injection systems For injecting fuels into the combustion chambers of an internal combustion engine, in particular a diesel internal combustion engine, injection systems are used, which are increasingly designed in recent years as so-called “common rail” systems.
  • the injectors arranged in the combustion chambers are supplied with fuel from a common fuel reservoir, the common rail.
  • the fuel to be injected is currently present in the fuel storage at a pressure of up to 2000 bar.
  • Injection systems for internal combustion engines usually have various pumps, by means of which fuel is conveyed to be introduced into combustion chambers of the internal combustion engine.
  • Such injection systems for internal combustion engines place high demands on the accuracy of the injection pressure required for injecting the fuel into the combustion chambers of the internal combustion engine.
  • exhaust after-treatment systems are used in internal combustion engines, which convert the pollutant emissions generated during the combustion process of the air / fuel mixture in the respective cylinder into harmless substances.
  • Particulate filters preferably soot filters, are used in particular for diesel engines. These must be regenerated at a certain loading with particles again.
  • an injection system for an internal combustion engine is known, with a prefeed pump, with the fuel from a fuel tank to the suction side of a high pressure pump can be promoted.
  • One of the prefeed pump hydraulically downstream high pressure pump then delivers fuel into a fuel storage, from where it can then be distributed to the hydraulically coupled to the fuel injectors.
  • a control valve is arranged, through which a fuel flow from the fuel tank can be adjusted to the prefeed pump. With suitable control of the control valve, a predetermined, depending on the operating parameters of the internal combustion engine pressure can be achieved in the fuel tank.
  • the object of the invention is to provide an injection system for an internal combustion engine and an internal combustion engine, by which operation of the internal combustion engine with very low pollutant emissions and a simple construction of the injection system are made possible.
  • the invention is characterized by an injection system for an internal combustion engine, with at least one injector hydraulically coupled to a fuel accumulator, a prefeed pump for conveying fuel from a fuel tank, one of the prefeed pump downstream downstream high-pressure pump for conveying the fuel into the fuel reservoir, and a downstream of the prefeed pump and upstream of the high-pressure pump branching line which is hydraulically coupled to an exhaust tract injector, with the fuel in an exhaust tract of the internal combustion engine can be injected.
  • an electric pump to supply the Abgas Quiltinjektors to dispense.
  • the previously used prefeed pump can be used in the injection system for the supply of Abgas Consumerinjektors with fuel, without having to change them.
  • the high pressure pump branching line which is hydraulically coupled to the Abgas Consumerinjektor, fuel for the Abgas Pandainjektor, without affecting the delivery capacity of the high-pressure pump.
  • the invention is characterized by an internal combustion engine with an injection system, with at least one cylinder in which a combustion chamber is formed, is injectable into the fuel, the exhaust tract fluidly coupled to the combustion chamber and the Abgas Dimensioninjektor downstream of the combustion chamber and is arranged upstream of a particulate filter.
  • the in the FIG. 1 shown injection system for an internal combustion engine has a fuel tank 10 from which fuel is conveyed by means of a prefeed pump 12.
  • the prefeed pump 12 is designed with preference as a vane pump. However, it can also be another type of pump, z. B. a gear pump or a gerotor pump can be used for the pre-promotion.
  • the feed pump 12 may be connected to a drive shaft, not shown, which is connected to a motor shaft of the internal combustion engine 50 (FIG. FIG. 2 ) is mechanically driven.
  • an electrically operated prefeed pump whereby a control of the delivery rate of the prefeed pump 12 is independent of the delivery rate of other pumps possible.
  • the feed pump 12 is hydraulically coupled on the output side with a form control valve 28, by the at Exceeding a predetermined fuel pressure at the output side of the feed pump 12, a portion of the funded by the feed pump 12 fuel to the suction side of the prefeed pump 12 can be returned. As a result, the fuel pressure at the output side of the prefeed pump 12 can be limited.
  • a high-pressure pump 14 for conveying the fuel in the fuel reservoir 16 is arranged downstream of the feed pump 12.
  • the fuel accumulator 16 is hydraulically coupled to the high pressure pump via a fuel storage supply line 44.
  • the high pressure pump 14 may preferably be formed as a radial piston pump or as a series piston pump with a plurality of cylinder units, as are known for use in injection systems of internal combustion engines.
  • the fuel storage 16 is further hydraulically coupled via lines to an injector 18 or a plurality of injectors 18.
  • Each of the injectors 18 is associated with a combustion chamber 53 of the internal combustion engine 50 and each can be controlled so that fuel is injected into the combustion chamber 53.
  • the high-pressure pump 14 the fuel to be injected by means of the injectors 18 into the combustion chambers 53 of the internal combustion engine 50 can reach a relatively high injection pressure.
  • Excess fuel may be returned to the fuel tank 10 from the injectors 18 via an injector return line 46.
  • a Volumenstrom Kunststoff- / control valve 22 is arranged, with which the fuel flow from the feed pump 12 in the high-pressure pump 14 is adjustable.
  • a pressure sensor 25 by means of which the fuel pressure in the fuel accumulator 16 can be determined, and optionally as a function of further input variables, the volumetric flow control / regulating valve 22 can be controlled so that a low-pressure-side regulation of the high-pressure pump 14 supplied fuel flow is possible.
  • the high-pressure pump 14 is connected by means of a downstream of the high-pressure pump 14 and upstream of the fuel reservoir 16 branching return line 19 with a pressure control valve 20, which can be controlled, for example, depending on the determined by the pressure sensor 25 fuel pressure in the fuel reservoir 16.
  • a pressure control valve 20 can open and part of the fuel delivered by the high pressure pump 14 can be returned to the fuel tank 10 via the return line 19.
  • a purge line throttle 34 and hydraulically in series with a purge line valve 32 are further arranged.
  • the purge line throttle 34 may limit the flow of fuel through the purge line 29.
  • filters 36, 40 are arranged at suitable points.
  • a first filter 36 is provided to protect the prefeed pump 12 hydraulically between the fuel tank 10 and the prefeed pump 12.
  • a second filter 40 is arranged to protect the pressure regulating valve 20.
  • the pressure regulating valve 20 is arranged in the return line 19, which is coupled on the output side to the injector return line 46 of the at least one injector 18.
  • the purge return line 35, the return line 19 and the injector return line 46 from the injectors 18 are preferably returned to the fuel tank 10.
  • a Abgas Period Periodouracitum 47 is hydraulically coupled to a downstream of the feed pump 12 and upstream of the high-pressure pump 14 branching line 42. With the exhaust-gas injector 47, fuel can flow into an exhaust tract 56 the internal combustion engine 50, as described below, are injected.
  • the internal combustion engine 50 is shown with an intake manifold 51, an engine block 52, a cylinder head 54 and the exhaust tract 56.
  • the intake manifold 51 preferably includes a throttle 58, a collector 60 and a suction pipe 62.
  • the intake manifold 62 is toward a cylinder Z1 via an inlet passage in the combustion chamber 53 of the engine block 52 out.
  • the engine block 52 further includes a squib shaft 64, which is coupled via a connecting rod 66 to a piston 68 of the cylinder Z1.
  • the cylinder head 54 includes a gas inlet valve 70 and a gas outlet valve 72 and the injector 18.
  • a particulate filter 88 is arranged in the exhaust tract 56.
  • the particulate filter 88 is preferably a soot filter. Downstream of the combustion chamber 53 and upstream of the particulate filter 88, the exhaust-gas injector 47 is arranged, with which fuel can be injected into the exhaust-gas tract 56.
  • the internal combustion engine has five, six or eight cylinders.
  • the delivery rate of the mechanical prefeed pump 12 as well as the high-pressure pump 14 is determined by the drive speed of the pump.
  • the input speed of the feed pump 12 and the high pressure pump 14 is determined by the ratio of the speed of the respective pump to the speed of the motor.
  • the purge line valve 32 is closed, so that a pressure build-up on the suction side of the high-pressure pump 14 can take place.
  • the stroke volume of the prefeed pump 12 is chosen to be significantly larger than the delivery volume of the high pressure pump 14 so as to start at a To ensure sufficient flow to the suction side of the high pressure pump 14.
  • a targeted increase in the exhaust gas temperature to assist in regeneration of the particulate filter 88 is preferably performed in a part load operation or in full load operation of the engine 50.
  • the injection system is designed so that in a full load operation of the internal combustion engine 50 a maximum required fuel delivery volume flow of the high-pressure pump 14 is ensured. In all other operating points of the internal combustion engine 50, it is sufficient if the high-pressure pump 14 promotes a comparatively lower fuel delivery volume flow.
  • the prefeed pump can also provide a higher fuel quantity than the full load operation of the internal combustion engine 50, it is possible to divert fuel for the exhaust tract injector 47 via the branching line 42, both in part-load operation and in the full-load operation of the internal combustion engine 50, without the delivery rate of High pressure pump 14 is affected.
  • By supplying the Abgas Popejektors 47 with fuel from the injection system can be avoided that other components such.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine und eine Brennkraftmaschine.
  • Zum Einspritzen von Kraftstoffen in Brennräume einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Diesel-Brennkraftmaschine, kommen Einspritzanlagen zum Einsatz, die in den letzten Jahren immer mehr als so genannte "Common-Rail"-Anlagen ausgeführt sind. Bei diesen werden die in den Brennräumen angeordneten Injektoren aus einem gemeinsamen Kraftstoffspeicher, dem Common-Rail, mit Kraftstoff versorgt. Der einzuspritzende Kraftstoff liegt dabei derzeit im Kraftstoffspeicher unter einem Druck von bis zu 2000 Bar vor.
  • Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen weisen üblicherweise verschiedene Pumpen auf, mittels derer Kraftstoff gefördert wird, um in Brennräume der Brennkraftmaschine eingebracht zu werden. Derartige Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen stellen hohe Anforderungen an die Genauigkeit des zur Einspritzung des Kraftstoffs in die Brennräume der Brennkraftmaschine erforderlichen Einspritzdrucks.
  • Dies ist besonders wichtig, da immer strengere Gesetzesvorschriften bezüglich der zulässigen Schadstoffemissionen von Brennkraftmaschinen, die in Kraftfahrzeugen angeordnet sind, erlassen werden. Diese machen es erforderlich, diverse Maßnahmen vorzunehmen, durch welche die Schadstoffemissionen gesenkt werden. So ist beispielsweise die Bildung von Ruß stark abhängig von der Aufbereitung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine. Dabei ist es vorteilhaft für die Senkung der Schadstoffemissionen, wenn der Kraftstoff sehr präzise in den Zylinder eingespritzt werden kann.
  • Als weitere Maßnahmen zur Reduzierung der Schadstoffemissionen von Kraftfahrzeugen sind in Brennkraftmaschinen Abgasnachbehandlungssysteme im Einsatz, die die Schadstoffemissionen, die während des Verbrennungsprozesses des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder erzeugt werden, in unschädliche Stoffe umwandeln. Insbesondere bei Diesel-Motoren kommen hierzu Partikelfilter, vorzugsweise Russfilter zum Einsatz. Diese müssen bei einer bestimmten Beladung mit Partikeln wieder regeneriert werden.
  • Aus dem Fachbuch "Lexikon Motorentechnik", Herausgeber Richard van Basshuysen/Fred Schäfer, 1. Auflage, April 2004, Friedrich Vieweg & Sohn Verlag/ GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden, Seite 808, ist die Regeneration von Russfiltern für eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Dieselmotor, bekannt. Zur Regeneration des Russfilters wird dieser mittels heißer Abgase frei gebrannt. Trockener Ruß brennt jedoch erst bei Temperaturen oberhalb von 550 Grad Celsius ausreichend schnell ab. Da die Abgastemperaturen hierfür in der Regel nicht ausreichen, müssen zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden. Um eine Verbrennung des Rußes zu ermöglichen, kommen zum einen aktive Regenerationssysteme zum Einsatz. Bei diesen wird durch ein Auslösesignal Energie freigesetzt, um die Abgastemperatur anzuheben und so den Ruß zuverlässig zu verbrennen. Dies geschieht beispielsweise mittels eines Brenners, einer elektrischen Beheizung, einer Späteinspritzung oder durch katalytische Verbrennung. Zum anderen können dem Kraftstoff Additive beigemischt werden, welche die Reaktionstemperatur absenken.
  • Aus der EP 1 296 060 B1 ist eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine bekannt, mit einer Vorförderpumpe, mit der Kraftstoff aus einem Kraftstofftank zur Saugseite einer Hochdruckpumpe gefördert werden kann. Eine der Vorförderpumpe hydraulisch nachgeschaltete Hochdruckpumpe fördert Kraftstoff dann in einen Kraftstoffspeicher, von wo aus er dann an mit dem Kraftstoffspeicher hydraulisch gekoppelte Injektoren verteilt werden kann. Zwischen dem Kraftstofftank und der Vorförderpumpe ist ein Regelventil angeordnet, durch das ein Kraftstoffdurchfluss vom Kraftstofftank zur Vorförderpumpe eingestellt werden kann. Bei geeigneter Ansteuerung des Regelventils kann in dem Kraftstoffspeicher ein vorgegebener, von den Betriebsparametern der Brennkraftmaschine abhängiger Druck erreicht werden.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine und eine Brennkraftmaschine zu schaffen, durch die ein Betrieb der Brennkraftmaschine mit sehr geringen Schadstoffemissionen und ein einfacher Aufbau der Einspritzanlage ermöglicht werden.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Gemäß eines ersten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, mit mindestens einem mit einem Kraftstoffspeicher hydraulisch gekoppelten Injektor, einer Vorförderpumpe zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank, einer der Vorförderpumpe stromabwärts nachgeordneten Hochdruckpumpe zur Förderung des Kraftstoffes in den Kraftstoffspeicher, und einer stromabwärts der Vorförderpumpe und stromaufwärts der Hochdruckpumpe abzweigenden Leitung, die mit einem Abgastraktinjektor hydraulisch gekoppelt ist, mit dem Kraftstoff in einen Abgastrakt der Brennkraftmaschine einspritzbar ist.
  • Dies ist besonders vorteilhaft, da es damit möglich ist, auf ein zusätzliches Förderaggregat, wie z. B. eine elektrische Förderpumpe zur Versorgung des Abgastraktinjektors, zu verzichten. Es kann vielmehr die bisher eingesetzte Vorförderpumpe in der Einspritzanlage für die Versorgung des Abgastraktinjektors mit Kraftstoff genutzt werden, ohne diese verändern zu müssen. Insbesondere kann über die stromabwärts der Vorförderpumpe und stromaufwärts der Hochdruckpumpe abzweigende Leitung, die mit dem Abgastraktinjektor hydraulisch gekoppelt ist, Kraftstoff für den Abgastraktinjektor abgezweigt werden, ohne damit die Förderleistung der Hochdruckpumpe zu beeinträchtigen.
  • Gemäß eines zweiten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Brennkraftmaschine mit einer Einspritzanlage, mit mindestens einem Zylinder, in dem ein Brennraum ausgebildet ist, in den Kraftstoff einspritzbar ist, wobei der Abgastrakt strömungstechnisch mit dem Brennraum koppelbar ist und der Abgastraktinjektor stromabwärts des Brennraums und stromaufwärts eines Partikelfilters angeordnet ist.
  • Dies ist besonders vorteilhaft, da damit Kraftstoff stromaufwärts des Partikelfilters in den Abgastrakt der Brennkraftmaschine eingespritzt und so die Abgastemperatur erhöht werden kann, um so den Partikelfilter zu regenerieren. Des Weiteren zeichnet sich eine derartige Brennkraftmaschine durch einen einfachen Aufbau aus.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist nachfolgend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Figur 1 ein Blockschaltbild einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, und
    • Figur 2 eine schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine.
  • Elemente gleicher figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • Die in der Figur 1 dargestellte Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine weist einen Kraftstofftank 10 auf, aus dem mittels einer Vorförderpumpe 12 Kraftstoff gefördert wird. Die Vorförderpumpe 12 ist mit Vorzug als Flügelzellenpumpe ausgeführt. Es kann jedoch auch eine andere Pumpenart, z. B. eine Zahnradpumpe oder eine Gerotorpumpe für die Vorförderung verwendet werden. Die Vorförderpumpe 12 kann mit einer nicht dargestellten Antriebswelle, die mit einer Motorwelle der Brennkraftmaschine 50 (Figur 2) gekoppelt ist, mechanisch angetrieben werden. Alternativ ist es jedoch auch möglich, eine elektrisch betriebene Vorförderpumpe einzusetzen, wodurch eine Steuerung der Förderleistung der Vorförderpumpe 12 unabhängig von der Förderleistung weiterer Pumpen möglich ist.
  • Die Vorförderpumpe 12 ist ausgangsseitig mit einem Vordrucksteuerventil 28 hydraulisch gekoppelt, durch das bei einem Überschreiten eines vorgegebenen Kraftstoffdrucks an der Ausgangsseite der Vorförderpumpe 12 ein Teil des von der Vorförderpumpe 12 geförderten Kraftstoffs zur Ansaugseite der Vorförderpumpe 12 zurückgeführt werden kann. Dadurch kann der Kraftstoffdruck an der Ausgangsseite der Vorförderpumpe 12 begrenzt werden.
  • Stromabwärts der Vorförderpumpe 12 ist eine Hochdruckpumpe 14 zur Förderung des Kraftstoffs in den Kraftstoffspeicher 16 angeordnet. Der Kraftstoffspeicher 16 ist mit der Hochdruckpumpe über eine Kraftstoffspeicherzuleitung 44 hydraulisch gekoppelt. Die Hochdruckpumpe 14 kann vorzugsweise als Radialkolbenpumpe oder als Reihenkolbenpumpe mit mehreren Zylindereinheiten ausgebildet sein, wie sie zum Einsatz in Einspritzanlagen von Brennkraftmaschinen bekannt sind.
  • Der Kraftstoffspeicher 16 ist des Weiteren über Leitungen mit einem Injektor 18 oder mehreren Injektoren 18 hydraulisch gekoppelt. Jedem der Injektoren 18 ist ein Brennraum 53 der Brennkraftmaschine 50 zugeordnet und jeder kann so angesteuert werden, dass Kraftstoff in den Brennraum 53 eingespritzt wird. Durch die Hochdruckpumpe 14 kann der Kraftstoff, der mittels der Injektoren 18 in die Brennräume 53 der Brennkraftmaschine 50 eingespritzt werden soll, einen relativ hohen Einspritzdruck erreichen.
  • Überschüssiger Kraftstoff kann von den Injektoren 18 über eine Injektorrücklaufleitung 46 zum Kraftstofftank 10 zurückgeführt werden.
  • Zwischen der Vorförderpumpe 12 und der Hochdruckpumpe 14 ist ein Volumenstromsteuer-/regelventil 22 angeordnet, mit dem der Kraftstofffluss von der Vorförderpumpe 12 in die Hochdruckpumpe 14 einstellbar ist. Mittels eines Drucksensors 25, durch den der Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffspeicher 16 bestimmt werden kann, sowie gegebenenfalls in Abhängigkeit von weiteren Eingangsgrößen, kann das Volumenstromsteuer-/regelventil 22 so angesteuert werden, dass eine niederdruckseitige Regelung des der Hochdruckpumpe 14 zugeführten Kraftstoffstroms möglich ist.
  • Die Hochdruckpumpe 14 ist mittels einer stromabwärts der Hochdruckpumpe 14 und stromaufwärts des Kraftstoffspeichers 16 abzweigenden Rückführleitung 19 mit einem Druckregelventil 20 verbunden, das beispielsweise abhängig von dem vom Drucksensor 25 ermittelten Kraftstoffdruck im Kraftstoffspeicher 16 angesteuert werden kann. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Kraftstoffdrucks in dem Kraftstoffspeicher 16 kann das Druckregelventil 20 öffnen und ein Teil des von der Hochdruckpumpe 14 geförderten Kraftstoffs kann über die Rückführleitung 19 in den Kraftstofftank 10 zurückgeführt werden.
  • Stromabwärts der Vorförderpumpe 12 und stromaufwärts des Vordruckregelventils 28 zweigt eine Spülleitung 29 ab, die ausgangsseitig in das Gehäuse der Hochdruckpumpe 14 mündet, so dass es möglich ist, das Gehäuse der Hochdruckpumpe 14 während des Betriebs mit Kraftstoff zu spülen. Damit kann eine Kühlung und Schmierung der Hochdruckpumpe 14 bewirkt werden. Der zu Spülungszwecken verwendete Kraftstoff kann anschließend vom Gehäuse der Hochdruckpumpe 14 über eine Spülrücklaufleitung 35 in den Kraftstofftank 10 zurückgeführt werden.
  • In der Spülleitung 29 sind weiterhin eine Spülleitungsdrossel 34 und hydraulisch in Serie hierzu ein Spülleitungsventil 32 angeordnet. Die Spülleitungsdrossel 34 kann den Kraftstoffstrom durch die Spülleitung 29 begrenzen.
  • Durch das Spülleitungsventil 32 kann der über die Spülleitung 29 abzweigende Kraftstoffstrom freigegeben werden, wenn ein vorgegebener Kraftstoffdruck an der Ausgangsseite der Vorförderpumpe 12 überschritten wird. Dabei muß sichergestellt sein, dass die Spülung der Hochdruckpumpe 14 erst dann einsetzt, wenn der Betriebsdruck der Hochdruckpumpe 14 erreicht ist. Dies ist erforderlich, da nur so sichergestellt werden kann, dass nicht Kraftstoff über die Spülleitung 29 abgezweigt wird, so lange der Druckaufbau an der Ansaugseite der Hochdruckpumpe 14 noch nicht abgeschlossen ist. Damit kann erreicht werden, dass der Druckaufbau an der Ansaugseite der Hochdruckpumpe 14 nicht verzögert wird.
  • Zum Schutz der in der Einspritzanlage angeordneten Aggregate, insbesondere der Pumpen 12, 14 und der Steuerventile 22, 20 sind an geeigneten Stellen Filter 36, 40 angeordnet. So ist zum Schutz der Vorförderpumpe 12 hydraulisch zwischen dem Kraftstofftank 10 und der Vorförderpumpe 12 ein erster Filter 36 vorgesehen. Des Weiteren ist zum Schutz des Druckregelventils 20 ein zweiter Filter 40 angeordnet.
  • Das Druckregelventil 20 ist in der Rückführleitung 19 angeordnet, die ausgangsseitig mit der Injektorrücklaufleitung 46 des mindestens einen Injektors 18 gekoppelt ist. Die Spülrücklaufleitung 35, die Rückführleitung 19 und die Injektorrücklaufleitung 46 von den Injektoren 18 sind vorzugsweise zum Kraftstofftank 10 zurückgeführt.
  • Ein Abgastraktinjektor 47 ist mit einer stromabwärts der Vorförderpumpe 12 und stromaufwärts der Hochdruckpumpe 14 abzweigenden Leitung 42 hydraulisch gekoppelt. Mit dem Abgastraktinjektor 47 kann Kraftstoff in einen Abgastrakt 56 der Brennkraftmaschine 50, wie sie im Folgenden beschrieben wird, eingespritzt werden.
  • In Figur 2 ist die Brennkraftmaschine 50 gezeigt, mit einem Ansaugtrakt 51, einem Motorblock 52, einem Zylinderkopf 54 und dem Abgastrakt 56. Der Ansaugtrakt 51 umfasst vorzugsweise eine Drosselklappe 58, einen Sammler 60 und ein Saugrohr 62. Das Saugrohr 62 ist hin zu einem Zylinder Z1 über einen Einlasskanal in den Brennraum 53 des Motorblocks 52 geführt. Der Motorblock 52 umfasst ferner eine Kürbelwelle 64, welche über eine Pleuelstange 66 mit einem Kolben 68 des Zylinders Z1 gekoppelt ist.
  • Der Zylinderkopf 54 umfasst ein Gaseinlassventil 70 und ein Gasauslassventil 72 sowie den Injektor 18.
  • In dem Abgastrakt 56 ist ein Partikelfilter 88 angeordnet. Der Partikelfilter 88 ist vorzugsweise ein Russfilter. Stromabwärts des Brennraums 53 und stromaufwärts des Partikelfilters 88 ist der Abgastraktinjektor 47 angeordnet, mit dem Kraftstoff in den Abgastrakt 56 eingespritzt werden kann.
  • Neben dem Zylinder Z1 sind bevorzugt noch weitere Zylinder Z2 bis Z4 vorgesehen. In weiteren (nicht dargestellten) bevorzugten Ausführungsformen weist die Brennkraftmaschine fünf, sechs oder acht Zylinder auf.
  • Im Folgenden soll kurz die Funktion der Einspritzanlage für die Brennkraftmaschine 50 beschrieben werden:
    • Die Vorförderpumpe 12 fördert Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 10, wobei Verunreinigungen im ersten Filter 36 zwischen dem Kraftstofftank 10 und der Vorförderpumpe 12 zurückgehalten werden können. Der Druck am Ausgang der Vorförderpumpe 12 wird durch das Vordrucksteuerventil 28 eingestellt. Der Kraftstoff gelangt dann zu dem Volumenstromsteuer-/regelventil 22. Durch das Volumenstromsteuer-/regelventil 22 wird der Hochdruckpumpe 14 so viel Kraftstoff zur Verfügung gestellt, wie vom Kraftstoffspeicher 16 benötigt wird. Mittels der Hochdruckpumpe 14 wird der Kraftstoff über die Kraftstoffspeicherzuleitung 44 an den Kraftstoffspeicher 16 geliefert. Vom Kraftstoffspeicher 16 wird der Kraftstoff den Injektoren 18 zugeführt, und von diesen in die Brennräume 53 der Brennkraftmaschine 50 eingespritzt. Der für den Kraftstoffspeicher 16 erforderliche Kraftstoffdruck wird durch das Druckregelventil 20 festgelegt. Steigt der Druck in der Kraftstoffspeicherzuleitung 44 und damit im Kraftstoffspeicher 16 zu stark an oder soll der Druck im Kraftstoffspeicher 16 gezielt verringert werden, so kann mittels des Druckregelventils 20 Kraftstoff in den Kraftstofftank 10 abgelassen werden. In den Kraftstofftank wird weiter Kraftstoff aus der Spülrücklaufleitung 35 und der Rücklaufleitung 46 von den Injektoren 18 zurückgeführt.
  • Die Förderleistung der mechanischen Vorförderpumpe 12 wie auch der Hochdruckpumpe 14 wird von der Antriebsdrehzahl der Pumpen bestimmt. Die Antriebsdrehzahl der Vorförderpumpe 12 und der Hochdruckpumpe 14 wird durch das Verhältnis der Drehzahl der jeweiligen Pumpe zur Drehzahl des Motors vorgegeben.
  • In der Startphase der Brennkraftmaschine 50 ist das Spülleitungsventil 32 geschlossen, so dass ein Druckaufbau auf der Ansaugseite der Hochdruckpumpe 14 erfolgen kann. Das Hubvolumen der Vorförderpumpe 12 ist deutlich größer gewählt als das Fördervolumen der Hochdruckpumpe 14, um so beim Start einen ausreichenden Förderstrom zur Ansaugseite der Hochdruckpumpe 14 zu gewährleisten.
  • Eine gezielte Erhöhung der Abgastemperatur, um eine Regeneration des Partikelfilters 88 zu unterstützen, wird vorzugsweise in einem Teillastbetrieb oder im Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine 50 durchgeführt. Dazu ist es nötig, über die abzweigende Leitung 42 Kraftstoff zum Abgastraktinjektor 47 zu führen. Die Einspritzanlage ist so ausgelegt, dass in einem Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine 50 ein maximal benötigter Kraftstofffördervolumenstrom der Hochdruckpumpe 14 sichergestellt ist. In allen anderen Arbeitspunkten der Brennkraftmaschine 50 ist es ausreichend, wenn die Hochdruckpumpe 14 einen im Vergleich dazu geringeren Kraftstofffördervolumenstrom fördert. Da die Vorförderpumpe aber auch im Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine 50 eine höhere Kraftstoffmenge bereitstellen kann als hierfür erforderlich, ist es möglich, sowohl im Teillastbetrieb als auch im Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine 50 Kraftstoff für den Abgastraktinjektor 47 über die abzweigende Leitung 42 abzuzweigen, ohne dass die Förderleistung der Hochdruckpumpe 14 beeinträchtigt wird. Durch die Versorgung des Abgastraktinjektors 47 mit Kraftstoff aus der Einspritzanlage kann vermieden werden, dass weitere Bauteile, wie z. B. eine elektrische Kraftstoffpumpe, die beispielsweise im Kraftstofftank angeordnet sein kann, für die Versorgung des Abgastraktinjektors 47 mit Kraftstoff notwendig sind.

Claims (2)

  1. Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, mit
    - mindestens einem mit einem Kraftstoffspeicher (16) hydraulisch gekoppelten Injektor (18),
    - einer Vorförderpumpe (12) zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank (10),
    - einer der Vorförderpumpe (12) stromabwärts nachgeordneten Hochdruckpumpe (14) zur Förderung des Kraftstoffs in den Kraftstoffspeicher (16),
    und
    - einer stromabwärts der Vorförderpumpe (12) und stromaufwärts der Hochdruckpumpe (14) abzweigenden Leitung (42), die mit einem Abgastraktinjektor (47) hydraulisch gekoppelt ist; mit dem Kraftstoff in einen Abgastrakt (56) der Brennkraftmaschine einspritzbar ist.
  2. Brennkraftmaschine mit einer Einspritzanlage nach Anspruch 1, mit mindestens einem Zylinder (Z1 bis Z4), in dem ein Brennraum (53) ausgebildet ist, in den Kraftstoff einspritzbar ist,
    wobei der Abgastrakt (56) strömungstechnisch mit dem Brennraum (53) koppelbar ist und der Abgastraktinjektor (47) stromabwärts des Brennraums (53) und stromaufwärts eines Partikelfilters (88) angeordnet ist.
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