DE10006786A1 - Einspritzeinrichtung und Verfahren zum Einspritzen von Fluid - Google Patents
Einspritzeinrichtung und Verfahren zum Einspritzen von FluidInfo
- Publication number
- DE10006786A1 DE10006786A1 DE10006786A DE10006786A DE10006786A1 DE 10006786 A1 DE10006786 A1 DE 10006786A1 DE 10006786 A DE10006786 A DE 10006786A DE 10006786 A DE10006786 A DE 10006786A DE 10006786 A1 DE10006786 A1 DE 10006786A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- control
- control valve
- pressure
- switching state
- valve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- 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
- F02M63/0012—Valves
- F02M63/0014—Valves characterised by the valve actuating means
- F02M63/0015—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
- F02M63/0026—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using piezoelectric or magnetostrictive actuators
-
- 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
- F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
- F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
- F02M45/04—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
- F02M45/08—Injectors peculiar thereto
-
- 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
- F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
- F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
-
- 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
- F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
- F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
- F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Control Of Fluid Pressure (AREA)
- Lift Valve (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Einspritzeinrichtung mit einem Steuerventil (2), einem Stellelement zum Betätigen des Steuerventils (2), einer Einspritzdüse, welche von dem Steuerventil (2) über Druckaufbau bzw. Druckabbau in einem Steuerraum (8) steuerbar ist, wobei das Steuerventil (2) mindestens zwei Schaltzustände hat und sich in einem ersten Schaltzustand des Steuerventils (2) ein erster Druck in dem Steuerraum (8) einstellt, bei dem die Einspritzdüse geschlossen ist, und sich in einem zweiten Schaltzustand des Steuerventils (2) ein zweiter Druck in dem Steuerraum (8) einstellt, bei dem die Einspritzdüse geöffnet ist, wobei das Steuerventil (2) mindestens einen dritten Schaltzustand hat, in dem sich ein dritter Druck in dem Steuerraum (8) einstellt, welcher zwischen dem ersten Druck und dem zweiten Druck liegt und bei dem die Einspritzdüse geöffnet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Einspritzen von Fluid, bei dem die erfindungsgemäße Einspritzeinrichtung zum Einsatz kommt.
Description
Die Erfindung betrifft eine Einspritzeinrichtung mit einem
Steuerventil, einem Stellelement zum Betätigen des Steuer
ventils und einer Einspritzdüse, welche von dem Steuerventil
über Druckaufbau bzw. Druckabbau in einem Steuerraum steuer
bar ist, wobei das Steuerventil mindestens zwei Schaltzu
stände hat und sich in einem ersten Schaltzustand des
Steuerventils ein erster Druck in dem Steuerraum einstellt,
bei dem die Einspritzdüse geschlossen ist, und sich in einem
zweiten Schaltzustand des Steuerventils ein zweiter Druck in
dem Steuerraum einstellt, bei dem die Einspritzdüse geöffnet
ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Ein
spritzen von Fluid, bei dem ein Stellelement elektrisch an
gesteuert wird, das Stellelement ein Steuerventil betätigt,
durch die Betätigung des Steuerventils ein Druck in einem
Steuerraum aufgebaut oder abgebaut wird und die Einspritz
düse abhängig von dem Druck in dem Steuerraum öffnet oder
schließt.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung und ein gattungsgemäßes Ver
fahren sind bekannt und kommen bevorzugt bei Speichereinspritzsystemen
("Common-Rail") zum Einsatz. Bei der Spei
chereinspritzung sind Druckerzeugung und Einspritzung ent
koppelt. Der Einspritzdruck wird unabhängig von der Mo
tordrehzahl und der Einspritzmenge erzeugt und steht im
"Rail" (Kraftstoffspeicher) für die Einspritzung bereit.
Einspritzzeitpunkt und Einspritzmenge werden in einem elek
tronischen Steuergerät berechnet und von der Einspritzein
richtung an jedem Motorzylinder über ein angesteuertes
Stellelement umgesetzt. Als Stellelemente werden im allge
meinen Magnetventile und Piezoaktoren eingesetzt. Die Ein
spritzeinrichtung kann somit praktisch kontinuierlich mit
dem Druck aus dem Common-Rail von zum Beispiel 1000 bis 2000 bar
versorgt werden. Dieser hohe Druck des Fluids wird dann
einerseits dazu benutzt, eine Einspritzung mit hohem Ein
spritzdruck vorzunehmen, wobei ein hoher Druck einen positi
ven Einfluß auf die Schadstoffemissionen und den Kraftstoff
verbrauch hat. Zum anderen wird das Fluid auch für den hub
gesteuerten Betrieb des Systems genutzt.
Grundsätzlich ist es nicht zu vermeiden, daß bei
hubgesteuerten Einspritzsystemen ein gewisser Anteil des
Fluids in ein Lecksystem abgeführt werden muß. Dieses Leck
system steht dann im allgemeinen mit einem Kraftstofftank in
Verbindung, so daß die Leckmenge aus der Einspritzeinrich
tung in den Kraftstofftank zurückgeführt werden kann. Im
allgemeinen ist es erwünscht die auftretenden Leckmengen zu
reduzieren, da diese den Wirkungsgrad des Einspritzsystems
verringern und weitere Nachteile, zum Beispiel im Hinblick
auf die Leistungsanforderungen der Hochdruckpumpe, mit sich
bringen.
Bei der gattungsgemäßen Einspritzeinrichtung treten Leckmen
gen an mehreren Stellen und während mehrerer Funktionszu
stände des Systems auf. Beispielsweise steht die Druckkammer
der Einspritzdüse unter anderem über die Führung der Druck
stange der Einspritzdüse mit dem vorzugsweise unmittelbar an
die Druckstange angrenzenden Steuerraum der Einspritzein
richtung in Verbindung. Wird nun der Druck in dem Steuerraum
abgebaut, um die Druckstange zu entlasten und ein Öffnen der
Einspritzdüse zu ermöglichen, kommt es zu einer großen
Druckdifferenz zwischen dem Steuerraum, welcher zur Ent
lastung mit einem Lecksystem in Verbindung steht, und der
Druckkammer der Einspritzdüse, in welchem der Druck des Com
mon-Rail vorliegt. Es kommt also zu einem Überströmen von
Kraftstoff aus der Druckkammer der Einspritzdüse in den
Steuerraum und letztlich in das Lecksystem. Die Führungen
der Druckstange wirken wie eine Zulaufdrossel (Z-Drossel),
was im druckentlasteten Zustand des Steuerraums ein uner
wünschter Nebeneffekt ist. Insbesondere sind für schnelle
Schaltvorgänge ohnehin Drosseln (sowohl Zulaufdrosseln als
auch Ablaufdrosseln) erforderlich. Hierdurch ist es beson
ders wünschenswert, die Leckmenge während des geöffneten Zu
standes des Steuerventils zu verringern.
Die erfindungsgemäße Einspritzeinrichtung gemäß Anspruch 1
baut auf dem Stand der Technik dadurch auf, daß das Steuer
ventil mindestens einen dritten Schaltzustand hat, in dem
sich ein dritter Druck in dem Steuerraum einstellt, welcher
zwischen dem ersten Druck und dem zweiten Druck liegt und
bei dem die Einspritzdüse geöffnet ist. Auf diese Weise wird
den Nachteilen des Standes der Technik entgegengetreten.
Wird der Steuerraum durch die Betätigung des Steuerventils
druckentlastet, so liegt eine hohe Druckdifferenz zwischen
dem Steuerraum und der Druckkammer der Einspritzdüse vor.
Diese ist einerseits erwünscht, damit die Einspritzdüse
schnell öffnet, andererseits bringt sie den Nachteil mit
sich, daß große Kraftstoffmengen von der Druckkammer über
die Führung der Druckstange der Einspritzdüse in den Steuer
raum und letztlich in das Lecksystem überströmen. Mit der
Erfindung ist es nun möglich, einerseits für ein schnelles
Öffnen der Einspritzdüse zu sorgen, indem nämlich der
Steuerraum in der üblichen Weise schnell entlastet wird,
dann aber wiederum für einen gewissen Druckaufbau in dem
Steuerraum zu sorgen. Dieser Druckaufbau im Steuerraum ver
ringert einerseits die Druckdifferenz zwischen dem Steuer
raum und der Druckkammer der Einspritzdüse und folglich das
Überströmen von Fluid in den Steuerraum und in das Leck
system, andererseits kann der Druck jedoch so gewählt wer
den, daß die Einspritzdüse in ihrem geöffneten Zustand
bleibt. Weiterhin ist es vorteilhaft, daß bereits vor dem
Schließen der Einspritzdüse ein gewisser Druckaufbau in dem
Steuerraum stattgefunden hat, so daß der nachfolgende Druck
aufbau, welcher zum Schließen der Einspritzdüse führt, nur
eine geringere Druckdifferenz überwinden muß, was zu einem
schnelleren Schließen der Einspritzdüse aufgrund der verrin
gerten Schaltverzögerung führt.
Vorzugsweise ist das Stellelement ein Piezoaktor, welcher
durch elektrische Ansteuerung eine Längenänderung erfährt.
Piezoaktoren haben sich beim Einsatz in Einspritzeinrichtun
gen bewährt, insbesondere aufgrund ihrer kleinen Bauform und
ihrer zuverlässigen Arbeitsweise. Im vorliegenden Fall ist
der Einsatz von Piezoaktoren besonders nützlich, da ihre
Längenänderung durch die Parameter der elektrischen An
steuerung (zum Beispiel Spannung, Impulsdauer) in einfacher
Weise beeinflußbar ist.
Vorzugsweise hat das Steuerventil einen vierten Schaltzu
stand, in dem sich ein Druck in dem Steuerraum einstellt,
bei dem die Einspritzdüse geschlossen ist. Dies kann die
zyklische Arbeitsweise des Steuerventils erleichtern, ins
besondere im Hinblick auf eine Einspritzverlaufsformung und
eine Voreinspritzung.
Die Erfindung bringt bei einer solchen Einspritzeinrichtung
besondere Vorteile mit sich, bei der der Steuerraum teil
weise von einer Stirnfläche einer Druckstange der Einspritz
düse begrenzt ist. Der Steuerraum grenzt also unmittelbar an
die Druckstange an, was das Übertreten von Fluid aus der
Druckkammer in den Steuerraum bei vorliegender Druckdiffe
renz begünstigt. Die Verringerung der Druckdifferenz hat
also bei einem solchen System eine besonders starke Wirkung.
Vorzugsweise ist die Druckstange von elastischen Mitteln mit
Kraft beaufschlagt. Diese elastischen Mittel, vorzugsweise
eine Spiralfeder, halten die Einspritzdüse sicher in einem
definierten Zustand.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung be
steht darin, daß sich das Steuerventil in dem ersten Schalt
zustand in einem ersten Ventilsitz befindet, so daß der
Steuerraum von einem Lecksystem getrennt ist, daß sich das
Steuerventil in dem zweiten Schaltzustand nicht in einem
Ventilsitz befindet, so daß der Steuerraum mit einem Leck
system über einen ersten Strömungsquerschnitt verbunden ist
und daß sich das Steuerventil in dem dritten Schaltzustand
nicht in einem Ventilsitz befindet, so daß der Steuerraum
mit einem Lecksystem über einen zweiten Strömungsquerschnitt
verbunden ist, wobei der erste Strömungsquerschnitt größer
ist als der zweite Strömungsquerschnitt. Durch die geeignete
Wahl der Strömungsquerschnitte des Steuerventils kann in be
sonders einfacher Weise der Druckaufbau in dem Steuerraum
gewählt werden. Beispielsweise kann der erste Strömungsquerschnitt
der maximal mögliche Strömungsquerschnitt des
Steuerventils sein, das heißt, das Steuerventil ist voll
ständig geöffnet. Der zweite Strömungsquerschnitt ist dann
kontinuierlich zwischen dem geschlossenen Zustand des
Steuerventils (Strömungsquerschnitt 0) und dem vollständig
geöffneten Zustand mit maximalem Strömungsquerschnitt ein
stellbar. Der richtige Druckaufbau im zweiten Schaltzustand
des Steuerventils läßt sich also über die Charakteristik des
Steuerventils ermitteln.
Es kann vorteilhaft sein, wenn sich das Steuerventil in ei
nem vierten Schaltzustand in einem zweiten Ventilsitz be
findet, so daß der Steuerraum von einem Lecksystem getrennt
ist. Der Druckaufbau in dem Steuerraum zum Schließen der
Einspritzdüse erfolgt also auch bei dieser Variante durch
das Schließen des Steuerventils, allerdings über einen zwei
ten Ventilsitz. Bei geeigneter Anordnung des zweiten Ventil
sitzes kann ein Öffnen und nachfolgendes Schließen der Ein
spritzdüse also durch eine ausschließliche Ausdehnung des
Stellelementes erfolgen. Ein nachfolgender (Teil-)Zyklus
erfolgt dann durch eine ausschließliche Längenverkürzung.
Vorzugsweise wird der Einspritzdruck von einem Common-Rail
erzeugt. Gerade bei diesem System, wo praktisch in der
Druckkammer der Einspritzdüse kontinuierlich ein hoher Druck
vorliegt ist die Erfindung nützlich. Der hohe Druck in der
Druckkammer der Einspritzdüse zieht eine hohe Druckdifferenz
zwischen der Druckkammer und dem Steuerraum nach sich. Eine
Verminderung dieser Druckdifferenz durch eine Änderung des
Druckes im Steuerraum kann die Nachteile aufgrund zu großer
auftretender Leckmengen zumindest teilweise beseitigen.
Die Erfindung baut gemäß Anspruch 9 auf dem gattungsgemäßen
Verfahren dadurch auf, daß durch das Ansteuern des Stellelementes
das Steuerventil zunächst von einem ersten Schaltzu
stand in einen zweiten Schaltzustand von mindestens drei
Schaltzuständen gebracht wird, wodurch der Druck in dem
Steuerraum abgebaut wird und die Einspritzdüse öffnet, daß
durch weitergehendes Ansteuern das Stellelement das Steuer
ventil in einen dritten Schaltzustand von mindestens drei
Schaltzuständen gebracht wird, wodurch ein Druck in dem
Steuerraum aufgebaut wird und die Einspritzdüse in geöffne
tem Zustand bleibt und daß durch weitergehendes Ansteuern
des Stellelementes das Steuerventil in einen weiteren
Schaltzustand gebracht wird, in dem ein Druck in dem Steuer
raum weitergehend aufgebaut wird, wodurch die Einspritzdüse
schließt. Auf diese Weise wird also nach dem Öffnen der Ein
spritzdüse, was durch eine Entlastung des Steuerraums er
folgt, der Druck in dem Steuerraum wieder teilweise aufge
baut, ohne daß die Einspritzdüse schließt. Es kann also ei
nerseits der schnelle Druckabbau erfolgen, welcher ein
schnelles Öffnen der Einspritzdüse ermöglicht; andererseits
wird die Druckdifferenz zwischen der Druckkammer der Ein
spritzdüse und dem Steuerraum und somit auch die Leckmenge
reduziert.
Es kann bevorzugt sein, daß sich das Steuerventil in dem er
sten Schaltzustand in einem ersten Ventilsitz befindet und
daß der weitere Schaltzustand dem ersten Schaltzustand ent
spricht. Das Steuerventil kehrt also zur Beendigung des Ein
spritzvorgangs in seine Ausgangsstellung im ersten Ventil
sitz zurück.
Vorzugsweise befindet sich das Steuerventil in dem weiteren
Schaltzustand in einem zweiten Ventilsitz. Somit können
durch die Hin- und Herbewegung des Steuerventils zwischen
einem ersten und einem zweiten Ventilsitz und eine entspre
chende zwischenzeitliche Positionierung des Steuerventils in
einen teilweise geöffneten Zustand die erfindungsgemäßen
Vorteile verwirklicht werden.
Es ist bevorzugt, daß in dem ersten Schaltzustand des
Steuerventils und dem weiteren Schaltzustand des Steuerven
tils der Steuerraum von einem Lecksystem getrennt wird und
daß in dem zweiten Schaltzustand des Steuerventils und dem
dritten Schaltzustand des Steuerventils der Steuerraum mit
dem Lecksystem verbunden wird. Die Druckentlastung des
Steuerraums erfolgt also durch die Verbindung des Steuer
raums mit einem Lecksystem, während der Druckaufbau durch
eine Entkopplung des Steuerraums von dem Lecksystem statt
findet.
Dabei ist besonders bevorzugt, daß der Strömungsquerschnitt
durch das Steuerventil in dem zweiten Schaltzustand des
Steuerventils größer ist als in dem dritten Schaltzustand
des Steuerventils. Die variable Druckeinstellung in dem
Steuerraum wird also über den Strömungsquerschnitt des
Steuerventils eingestellt.
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde,
daß sich die Leckmenge eines Einspritzsystems über die Ver
änderung des Druckes in dem Steuerraum während der Öffnungs
phase der Einspritzdüse verringern läßt. Es ist erkannt wor
den, daß der Druck in dem Steuerraum in beträchtlichem Maße
dem Common-Rail-Druck in der Druckkammer der Einspritzdüse
angeglichen werden kann, so daß zwar einerseits ein Schlie
ßen der Einspritzdüse noch nicht erfolgt, andererseits aber
eine wesentlich geringere Strömung von Fluid aus der Druck
kammer in den Steuerraum vorliegt.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die Zeichnung anhand
einer speziellen Ausführungsform beispielhaft erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen
Einspritzeinrichtung in teilweise geschnittener Darstellung;
Fig. 2 zeigt drei Diagramme zur Erläuterung des erfindungs
gemäßen Verfahrens;
Fig. 3 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Erfindung.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Einspritzeinrichtung
teilweise dargestellt. Ein Steuerventil 2 ist von einem
nicht dargestellten Stellelement betätigbar, welches ober
halb des Steuerventils 2 angeordnet ist. Das Steuerventil 2
hat einen ersten Ventilsitz 4 und einen zweiten Ventilsitz
6. Das Steuerventil 2 kommuniziert mit einem Steuerraum 8,
welcher teilweise von der Druckstange 10 einer Einspritzdüse
begrenzt ist. Die Druckstange 10 wird ferner von einer Feder
12 mit Kraft beaufschlagt, um der Einspritzdüse eine defi
nierte geschlossene Position zu vermitteln. In dem darge
stellten Zustand befindet sich das Steuerventil 2 in seinem
ersten Ventilsitz 4, so daß der Steuerraum 8 von einem sche
matisch durch eine Leitung angedeuteten Lecksystem 14 ge
trennt ist. Da der Steuerraum 8 mit dem ebenfalls schema
tisch durch eine Leitung angedeuteten Common-Rail 16 in Ver
bindung steht, kann sich in dem dargestellten Zustand des
Steuerventils 2 der Common-Rail-Druck in dem Steuerraum 8
ausbilden. Folglich werden die Druckstange 10 und somit die
Einspritzdüse nach unten gedrückt, was die Einspritzdüse in
einem geschlossenen Zustand hält. Verläßt nun das Steuerven
til 2 durch eine Betätigung durch das Stellelement seinen
ersten Ventilsitz 4, so wird der Steuerraum 8 entlastet.
Folglich kann sich die Druckstange 10 der Einspritzdüse nach
oben bewegen. Daher öffnet die Einspritzdüse.
In der nicht dargestellten Druckkammer der Einspritzdüse
herrscht praktisch ständig Common-Rail-Druck, so auch wäh
rend des Einspritzvorganges. Da während des Einspritzvorgan
ges der Steuerraum 8 aber druckentlastet ist, liegt in die
ser Phase eine besonders hohe Druckdifferenz zwischen der
Druckkammer und dem Steuerraum 8 vor. Somit kann Fluid über
die Führung der Druckstange 10 in den Steuerraum 8 gelangen
und das Lecksystem 14 zusätzlich belasten. Diesem Effekt
tritt die Erfindung entgegen. Wenn der Steuerraum 8 ent
lastet ist und sich die Druckstange 10 folglich nach oben
bewegt hat, wird das Steuerventil 2 teilweise geschlossen,
so daß sich zwar in dem Steuerraum 8 der Druck wieder er
höht, dieser aber unter dem Schließdruck der Einspritzdüse
bleibt. Der von der Druckdifferenz begünstigte Leckstrom
wird demzufolge vermindert.
Die Hub- und Druckverhältnisse in dem erfindungsgemäßen Ein
spritzsystem werden anhand der Fig. 2 näher erläutert. In
dem oberen Diagramm (a) ist der Hub des Steuerventils HSTV
gegen die Zeit t aufgetragen. In dem mittleren Diagramm (b)
ist der Düsenhub HD ebenfalls gegen die Zeit t aufgetragen.
Im unteren Diagramm (c) ist der Druck im Steuerraum pSTR ge
gen die Zeit t aufgetragen. Die drei Diagramme (a), (b) und
(c) sind so übereinander angeordnet, daß sich ihre Zeit
achsen t entsprechen.
Vor dem Zeitpunkt t1 befindet sich das Steuerventil in sei
nem Sitz. Der Hub des Steuerventils beträgt Null. Folglich
baut sich in dem Steuerraum ein hoher Druck auf, was dazu
führt, daß ebenfalls der Düsenhub Null beträgt. Im Zeitpunkt
t1 wird nun das Steuerventil betätigt, so daß sein Hub von
Null verschieden wird. Dementsprechend wird der Steuerraum
entlastet. Nach einer gewissen Zeitverzögerung öffnet eben
falls die Düse. Zum Zeitpunkt t2 befindet sich die Düse in
ihrem vollständig geöffneten Zustand, und es liegt eine
weitgehende Entlastung des Steuerraums vor.
In dem oberen Diagramm (a) der Fig. 2 ist durch die Kurve
(i) dargestellt, wie sich der Hub des Steuerventils gemäß
dem Stand der Technik weiterhin verhält. Das Steuerventil
wird schlicht bei seinem maximalen Hub festgehalten, was
dazu führt, daß auch der Druck gemäß der Kurve (i) im unte
ren Diagramm (c) aus Fig. 2 bei dem eingezeichneten niedri
gen Wert bleibt. Folglich liegt gemäß dem Stand der Technik
eine große Druckdifferenz zwischen dem Druckraum der Ein
spritzdüse und dem Steuerraum vor.
Der Verlauf des Hubs des Steuerventils gemäß der Erfindung
ist in Fig. 2a durch die Kurve (ii) dargestellt. Nach dem
Zeitpunkt t2 wird der Hub des Steuerventils verringert, so
daß sich der Druck im Steuerraum gemäß der Fig. 2c und der
dort eingezeichneten Kurve (ii) erhöht. Diese Druckerhöhung
erfolgt jedoch nur bis zu einem Druck pC - Δp, wobei pC der
Schließdruck der Einspritzdüse ist. Folglich ändert sich der
Düsenhub aufgrund der Druckerhöhung im Steuerraum nicht, was
anhand von Fig. 2b zu erkennen ist. Nachfolgend wird der
Hub des Steuerventils wieder auf Null zurückgeführt, der
Druck im Steuerraum übersteigt den Schließdruck pC der Düse,
und der Düsenhub geht folglich auch wieder auf den Wert
Null.
Bei der Darstellung in Fig. 2 ist zu beachten, daß in Fig.
2a tatsächlich der relative Hub des Steuerventils bezüglich
seiner Ventilsitze dargestellt ist. Wird beispielsweise ein
Steuerventil mit zwei Ventilsitzen verwendet, so kann die
erste abfallende Flanke der Kurve (ii) durch eine weitere
Bewegung des Steuerventils in die ursprüngliche Richtung
oder auch durch eine Bewegungsumkehr herbeigeführt werden.
Diese Zusammenhänge sind nochmals in Fig. 3 näher erläu
tert, in welcher der Strömungsquerschnitt Q gegen den abso
luten Hub H'STV dargestellt ist. Die Größe H'STV ist somit der
tatsächliche Hub des Steuerventils aus seinem ersten Ventil
sitz (Sitz 1) und nicht, wie bei Fig. 2a, der Relativhub
bezüglich eines beliebigen Ventilsitzes. In Fig. 3 ist er
kennbar, daß der Strömungsquerschnitt Q durch einen geeignet
gewählten Hub H'STV zwischen Null und einem Maximalwert ein
gestellt werden kann. Durch geeignete Ansteuerung des Stell
elementes und entsprechende Längenänderung kann also ein ge
eigneter Hub H'STV und somit auch ein geeigneter Strömungs
querschnitt Q eingestellt werden. Die Einstellung eines re
duzierten Strömungsquerschnittes, beispielsweise Q1, führt
dann zu der erfindungsgemäß vorteilhaften Druckerhöhung im
Steuerraum gemäß Fig. 2c.
Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele ge
mäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen
Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung.
Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Mo
difikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie
ihre Äquivalente zu verlassen.
Claims (13)
1. Einspritzeinrichtung mit einem Steuerventil (2), einem
Stellelement zum Betätigen des Steuerventils (2), einer Ein
spritzdüse, welche von dem Steuerventil (2) über Druckaufbau
bzw. Druckabbau in einem Steuerraum (8) steuerbar ist, wobei
das Steuerventil (2) mindestens zwei Schaltzustände hat und
sich in einem ersten Schaltzustand des Steuerventils (2) ein
erster Druck in dem Steuerraum (8) einstellt, bei dem die
Einspritzdüse geschlossen ist, und sich in einem zweiten
Schaltzustand des Steuerventils (2) ein zweiter Druck in dem
Steuerraum (8) einstellt, bei dem die Einspritzdüse geöffnet
ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (2) minde
stens einen dritten Schaltzustand hat, in dem sich ein drit
ter Druck in dem Steuerraum (8) einstellt, welcher zwischen
dem ersten Druck und dem zweiten Druck liegt und bei dem die
Einspritzdüse geöffnet ist.
2. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Stellelement ein Piezoaktor ist, welcher
durch elektrische Ansteuerung eine Längenänderung erfährt.
3. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Steuerventil (2) einen vierten Schaltzustand
hat, in dem sich ein Druck in dem Steuerraum (8)
einstellt, bei dem die Einspritzdüse geschlossen ist.
4. Einspritzeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerraum (8) teil
weise von einer Stirnfläche einer Druckstange (10) der Ein
spritzdüse begrenzt ist.
5. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Druckstange (10) der Einspritzdüse von
elastischen Mitteln mit Kraft beaufschlagt ist.
6. Einspritzeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Steuerventil (2)
in dem ersten Schaltzustand in einem ersten Ventilsitz (4)
befindet, so daß der Steuerraum (8) von einem Lecksystem
(14) getrennt ist, daß sich das Steuerventil (2) in dem
zweiten Schaltzustand nicht in einem Ventilsitz (4, 6) be
findet, so daß der Steuerraum mit einem Lecksystem (14) über
einen ersten Strömungsquerschnitt verbunden ist, und daß
sich das Steuerventil (2) in dem dritten Schaltzustand nicht
in einem Ventilsitz (4, 6) befindet, so daß der Steuerraum
(8) mit einem Lecksystem (14) über einen zweiten Strömungs
querschnitt verbunden ist, wobei der erste Strömungsquer
schnitt größer ist als der zweite Strömungsquerschnitt.
7. Einspritzeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Steuerventil (2)
in einem vierten Schaltzustand in einem zweiten Ventilsitz
(6) befindet, so daß der Steuerraum (8) von einem Lecksystem
(14) getrennt ist.
8. Einspritzeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspritzdruck von ei
nem Common-Rail (16) erzeugt wird.
9. Verfahren zum Einspritzen von Fluid, bei dem ein Stell
element elektrisch angesteuert wird, das Stellelement ein
Steuerventil (2) betätigt, durch die Betätigung des Steuer
ventils (2) ein Druck in einem Steuerraum (8) aufgebaut oder
abgebaut wird und die Einspritzdüse abhängig von dem Druck
in dem Steuerraum (8) öffnet oder schließt, dadurch gekenn
zeichnet, daß durch das Ansteuern des Stellelementes das
Steuerventil (2) zunächst von einem ersten Schaltzustand in
einen zweiten Schaltzustand von mindestens drei Schaltzu
ständen gebracht wird, wodurch der Druck in dem Steuerraum
(8) abgebaut wird und die Einspritzdüse öffnet, das durch
weitergehendes Ansteuern des Stellelementes das Steuerventil
(2) in einen dritten Schaltzustand von mindestens drei
Schaltzuständen gebracht wird, wodurch ein Druck in dem
Steuerraum (8) aufgebaut wird und die Einspritzdüse in ge
öffnetem Zustand bleibt, und daß durch weitergendes An
steuern des Stellelementes das Steuerventil (2) in einen
weiteren Schaltzustand gebracht wird, in dem ein Druck in
dem Steuerraum (8) weitergehend aufgebaut wird, wodurch die
Einspritzdüse schließt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
sich das Steuerventil (2) in dem ersten Schaltzustand in ei
nem ersten Ventilsitz (4) befindet und daß der weitere
Schaltzustand dem ersten Schaltzustand entspricht.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
sich das Steuerventil (2) in dem weiteren Schaltzustand in
einem zweiten Ventilsitz (6) befindet.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß in dem ersten Schaltzustand des Steuerven
tils (2) und dem weiteren Schaltzustand des Steuerventils
(2) der Steuerraum (8) von einem Lecksystem (14) getrennt
wird und daß in dem zweiten Schaltzustand des Steuerventils
(2) und dem dritten Schaltzustand des Steuerventils (2) der
Steuerraum (8) mit dem Lecksystem (14) verbunden wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Strömungsquerschnitt durch das Steuer
ventil (2) in dem zweiten Schaltzustand des Steuerventils
(2) größer ist als in dem dritten Schaltzustand des Steuer
ventils (2).
Priority Applications (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10006786A DE10006786A1 (de) | 2000-02-18 | 2000-02-18 | Einspritzeinrichtung und Verfahren zum Einspritzen von Fluid |
US10/204,172 US20030141389A1 (en) | 2000-02-18 | 2001-02-16 | Injection device and method for injecting fluid |
JP2001560005A JP2003522904A (ja) | 2000-02-18 | 2001-02-16 | 噴射装置及び流体を噴射する方法 |
EP01913657A EP1259728B1 (de) | 2000-02-18 | 2001-02-16 | Einspritzeinrichtung und verfahren zum einspritzen von fluid |
CN01805192.8A CN1404550A (zh) | 2000-02-18 | 2001-02-16 | 用于喷射流体的喷射装置和方法 |
PCT/DE2001/000585 WO2001061180A2 (de) | 2000-02-18 | 2001-02-16 | Einspritzeinrichtung und verfahren zum einspritzen von fluid |
AT01913657T ATE316204T1 (de) | 2000-02-18 | 2001-02-16 | Einspritzeinrichtung und verfahren zum einspritzen von fluid |
CZ20022780A CZ20022780A3 (en) | 2000-02-18 | 2001-02-16 | Injection device and method for injecting fluid |
DE50108750T DE50108750D1 (de) | 2000-02-18 | 2001-02-16 | Einspritzeinrichtung und verfahren zum einspritzen von fluid |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10006786A DE10006786A1 (de) | 2000-02-18 | 2000-02-18 | Einspritzeinrichtung und Verfahren zum Einspritzen von Fluid |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10006786A1 true DE10006786A1 (de) | 2001-08-30 |
Family
ID=7631032
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10006786A Ceased DE10006786A1 (de) | 2000-02-18 | 2000-02-18 | Einspritzeinrichtung und Verfahren zum Einspritzen von Fluid |
DE50108750T Expired - Lifetime DE50108750D1 (de) | 2000-02-18 | 2001-02-16 | Einspritzeinrichtung und verfahren zum einspritzen von fluid |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE50108750T Expired - Lifetime DE50108750D1 (de) | 2000-02-18 | 2001-02-16 | Einspritzeinrichtung und verfahren zum einspritzen von fluid |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20030141389A1 (de) |
EP (1) | EP1259728B1 (de) |
JP (1) | JP2003522904A (de) |
CN (1) | CN1404550A (de) |
AT (1) | ATE316204T1 (de) |
CZ (1) | CZ20022780A3 (de) |
DE (2) | DE10006786A1 (de) |
WO (1) | WO2001061180A2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005015003A1 (de) * | 2003-08-01 | 2005-02-17 | Robert Bosch Gmbh | Kraftstoff-einspritzvorrichtung für eine brennkraftmaschine |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005059169A1 (de) * | 2005-12-12 | 2007-06-14 | Robert Bosch Gmbh | Kraftstoffinjektor mit direkt betätigbarem Einspritzventilglied |
EP2816212A1 (de) * | 2013-06-21 | 2014-12-24 | Continental Automotive GmbH | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Einspritzventils |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69209405T2 (de) * | 1991-08-30 | 1996-09-05 | Nippon Denso Co | Brennstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschine |
US5463996A (en) * | 1994-07-29 | 1995-11-07 | Caterpillar Inc. | Hydraulically-actuated fluid injector having pre-injection pressurizable fluid storage chamber and direct-operated check |
US5720318A (en) * | 1995-05-26 | 1998-02-24 | Caterpillar Inc. | Solenoid actuated miniservo spool valve |
DE19624001A1 (de) * | 1996-06-15 | 1997-12-18 | Bosch Gmbh Robert | Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen |
US5860597A (en) * | 1997-03-24 | 1999-01-19 | Cummins Engine Company, Inc. | Injection rate shaping nozzle assembly for a fuel injector |
DE19732802A1 (de) * | 1997-07-30 | 1999-02-04 | Bosch Gmbh Robert | Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen |
DE19742073A1 (de) * | 1997-09-24 | 1999-03-25 | Bosch Gmbh Robert | Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen |
DE19752851C1 (de) * | 1997-11-28 | 1998-12-17 | Siemens Ag | Hydraulisches Absteuerventil |
-
2000
- 2000-02-18 DE DE10006786A patent/DE10006786A1/de not_active Ceased
-
2001
- 2001-02-16 WO PCT/DE2001/000585 patent/WO2001061180A2/de active IP Right Grant
- 2001-02-16 AT AT01913657T patent/ATE316204T1/de not_active IP Right Cessation
- 2001-02-16 DE DE50108750T patent/DE50108750D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-02-16 EP EP01913657A patent/EP1259728B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-02-16 CN CN01805192.8A patent/CN1404550A/zh active Pending
- 2001-02-16 CZ CZ20022780A patent/CZ20022780A3/cs unknown
- 2001-02-16 US US10/204,172 patent/US20030141389A1/en not_active Abandoned
- 2001-02-16 JP JP2001560005A patent/JP2003522904A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005015003A1 (de) * | 2003-08-01 | 2005-02-17 | Robert Bosch Gmbh | Kraftstoff-einspritzvorrichtung für eine brennkraftmaschine |
US7267109B2 (en) | 2003-08-01 | 2007-09-11 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injection device for an internal combustion engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1259728A2 (de) | 2002-11-27 |
WO2001061180A3 (de) | 2002-02-14 |
WO2001061180A2 (de) | 2001-08-23 |
CZ20022780A3 (en) | 2004-04-14 |
CN1404550A (zh) | 2003-03-19 |
JP2003522904A (ja) | 2003-07-29 |
DE50108750D1 (de) | 2006-04-06 |
US20030141389A1 (en) | 2003-07-31 |
ATE316204T1 (de) | 2006-02-15 |
EP1259728B1 (de) | 2006-01-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE60126380T2 (de) | Kraftstoffeinspritzventil | |
EP0949415B1 (de) | Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen | |
DE3541938C2 (de) | Magnet-Überströmventil | |
WO1999015778A1 (de) | Kraftstoffeinspritzventil | |
DE60034722T2 (de) | Kraftstoffeinspritzanordnung | |
DE10002273A1 (de) | Einspritzeinrichtung und Verfahren zum Einspritzen von Fluid | |
DE19823937B4 (de) | Servoventil für Kraftstoffeinspritzventil | |
EP1952011B1 (de) | Kraftstoff-einspritzvorrichtung für eine brennkraftmaschine mit kraftstoff-direkteinspritzung | |
WO2007000371A1 (de) | Injektor mit zuschaltbarem druckübersetzer | |
EP1144859B1 (de) | Einspritzeinrichtung und verfahren zum einspritzen von fluid | |
EP1373706B1 (de) | Einspritzventil | |
EP1185785B1 (de) | Einspritzsystem | |
EP1682769A1 (de) | Kraftstoffinjektor mit mehrteiligem, direktgesteuertem einspritzventilglied | |
EP1430201B1 (de) | Verfahren zum betreiben einer elektrohydraulischen ventilsteuerung einer brennkraftmaschine, computerprogramm sowie steuer- und regelgerät zum betreiben einer brennkraftmaschine | |
DE10006786A1 (de) | Einspritzeinrichtung und Verfahren zum Einspritzen von Fluid | |
DE10102684A1 (de) | Vorrichtung zur Formung eines flexiblen Einspritzdruckverlaufes mittels eines schaltbaren Aktors | |
DE102008001602A1 (de) | Verfahren zum Ansteuern eines Steuerventils eines Kraftstoff-Injektors sowie Kraftstoff-Einspritzsystem | |
EP1176306A2 (de) | Kraftstoffeinspriztsystem für Brennkraftmaschinen | |
WO2001014721A1 (de) | Kraftstoffeinspritzvorrichtung für brennkraftmaschinen | |
DE19834763C2 (de) | Pumpe-Leitung-Düse-System | |
DE10240477A1 (de) | Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung der Bewegung eines Stellventils eines elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventils, insbesondere einer Pumpe-Düse-Einheit einer Brennkraftmaschine | |
WO2004018865A1 (de) | Ventil zum steuern von flüssigkeiten | |
DE19940289A1 (de) | Kraftstoffeinspritzventil | |
DE10008542A1 (de) | Einspritzeinrichtung | |
WO2003067074A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur ansteuerung eines steuerventils einer pumpe-düse-einheit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |