DE10008546A1

DE10008546A1 - Device with a hydraulic system and method for power transmission with a hydraulic coupler

Info

Publication number: DE10008546A1
Application number: DE10008546A
Authority: DE
Inventors: Florian Seiler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-02-24
Filing date: 2000-02-24
Publication date: 2001-09-20
Also published as: EP1259730A1; WO2001063120A1; PL356420A1; HUP0300644A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem hydraulischen System, welches einen hydraulischen Koppler aufweist, wobei der Koppler mindestens zwei miteinander verbundene Kopplerräume (100, 102) aufweist und wobei das hydraulische System elastische Mittel (112, 116) aufweist, welche die Ausbildung von Druckspitzen verhindern, insbesondere sind die elastischen Mittel als Ausweichkolben (112) realisiert, welche von einer Feder (116) mit Kraft beaufschlagt werden. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Kraftübertragung mit einem hydraulischen Koppler, bei dem die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einsatz kommt.The invention relates to a device with a hydraulic system which has a hydraulic coupler, the coupler having at least two interconnected coupler spaces (100, 102) and the hydraulic system having elastic means (112, 116) which prevent the formation of pressure peaks In particular, the elastic means are realized as evasive pistons (112) which are acted upon by a spring (116). The invention further relates to a method for power transmission with a hydraulic coupler, in which the device according to the invention is used.

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft eine mechanisch hydraulische Vorrich tung in einem System, welches einen hydraulischen Koppler beinhaltet. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kraftübertragung mit einem hydraulischen Koppler.The invention relates to a mechanically hydraulic Vorrich tion in a system that uses a hydraulic coupler includes. The invention further relates to a method for power transmission with a hydraulic coupler.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist bekannt. Sie kommt bei Einzelpumpen-Einspritzsystemen zum Einsatz, welche insbeson dere bei Dieselmotoren mit Direkteinspritzung verwendet wer den. Eine gattungsgemäße Vorrichtung kann Teil einer "Pumpe- Düse-Einheit (PDE)" sein. Als Stellelement kommt bei der elektronisch geregelten Pumpe-Düse-Einheit beispielsweise ein integriertes Magnetventil zum Einsatz. Das Magnetventil und die Düse bilden eine Einheit, die direkt in den Zylin derkopf des Dieselmotors eingebaut wird. Jeder Motorzylinder wird von einem eigenen Einspritzmodul versorgt. Angetrieben wird die Pumpe-Düse-Einheit über einen Stößel und einen Kipphebel von einem Einspritznocken auf der Motornockenwel le. A generic device is known. She comes with Single pump injection systems are used, which in particular who are used in diesel engines with direct injection the. A generic device can be part of a "pump Nozzle unit (PDE) ". The control element comes with the electronically controlled unit injector, for example an integrated solenoid valve for use. The solenoid valve and the nozzle form a unit that goes directly into the cylinder the head of the diesel engine is installed. Every engine cylinder is supplied by its own injection module. Driven the unit injector is fitted with a plunger and a Rocker arm from an injection cam on the engine cam shaft le.

Eine Pumpe-Düse-Einheit mit einem Magnetventil arbeitet so, daß das Magnetventil im nicht erregten Zustand geöffnet ist. Dadurch ist ein freier Durchlaß vom Pumpensystem zum Nieder druckbereich des Systems gegeben, wodurch ein Befüllen des Pumpenraums während des Saughubes des Pumpenkolbens und ein Rückströmen des Kraftstoffes während des Förderhubes möglich ist. Ein Ansteuern des Magnetventils während des Förderhubes des Pumpenzylinders schließt diesen "Bypass". Dies führt zu einem Druckaufbau im Hochdruckbereich und nach Überschreiten des Düsenöffnungsdruckes zum Abspritzen von Kraftstoff an der Einspritzdüse.A unit injector with a solenoid valve works so that the solenoid valve is open when not energized. This allows free passage from the pump system to the low given pressure range of the system, whereby a filling of the Pump chamber during the suction stroke of the pump piston and a Backflow of the fuel possible during the delivery stroke is. Actuation of the solenoid valve during the delivery stroke of the pump cylinder closes this "bypass". this leads to a pressure build-up in the high pressure range and after exceeding of the nozzle opening pressure for spraying fuel the injector.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen, als Stellelement einen Piezoaktor zu verwenden. Piezoaktoren, welche ein Steuerven til betätigen, haben gegenüber Magnetventilen einige Vortei le. Beispielsweise bietet ein Piezoaktor eine hohe Schaltge schwindigkeit. Ferner ist ein Piezoaktor durch die geeignete Wahl der Ansteuerparameter stufenlos einstellbar. Es lassen sich somit kleine Einspritzmengen verwirklichen, was beson ders für eine elektronisch geregelte Voreinspritzung nütz lich ist. Da jedoch der Hub eines Piezoaktors für die Ver wendung in einer Pumpe-Düse-Einheit ohne weitere Maßnahmen zu klein ist, ist es erforderlich, diesen durch einen hy draulischen Koppler zu vergrößern. Hierdurch wird aber der Raumbedarf für das gesamte Ansteuersystem vergrößert.It has also already been proposed as a control element Piezo actuator to use. Piezo actuators, which are a control nerve til have some advantages over solenoid valves le. For example, a piezo actuator offers a high switching rate dizziness. Furthermore, a piezo actuator is suitable Infinitely adjustable selection of control parameters. Leave it thus small injection quantities are realized, which is special useful for an electronically controlled pre-injection is. However, since the stroke of a piezo actuator for the Ver application in a unit injector without further measures is too small, it is necessary to use hy enlarge drapic coupler. This will, however Space requirement for the entire control system increased.

Advantages of the invention

Die Erfindung baut auf der gattungsgemäßen Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch auf, daß der Koppler mindestens zwei mit einander verbundene Kopplerräume aufweist und daß das hy draulische System elastische Mittel aufweist, welche die Ausbildung von Druckspitzen verhindern. Aufgrund begrenzter Räumverhältnisse, etwa in einer Pumpe-Düse-Einheit, hat es sich als nützlich erwiesen, den Kopplerraum in zwei getrenn te Kopplerräume aufzuteilen, welche über eine hydraulische Leitung, etwa eine Bohrung miteinander verbunden sind. Auf diese Weise läßt sich das Steuerventil im Schaft der Pumpe- Düse-Einheit positionieren, während das Stellelement separat angeordnet werden kann. Damit ergibt sich der weitere Vor teil, daß eine Hochdruckbohrung von einem extern angeordne ten Steuerventil in den Schaft der Pumpe-Düse-Einheit ent fallen kann. Folglich wird das Schadvolumen des Hochdruckbe reiches verringert. Diese Anordnung hat jedoch ein neues Problem zur Folge. Der zweivolumige Koppler bildet nämlich zusammen mit der gefederten Ventilnadel ein schwingfähiges System mit Eigenfrequenzen die vom jeweiligen Zustand des Systems abhängen, unter anderem also davon, ob die Ventilna del offen oder geschlossen ist. Beim Schließen der Ventilna del, das heißt in dem Moment, zu dem die Ventilnadel ihren Sitz erreicht, kommt es zu einem sprunghaften Druckanstieg im Koppler, welcher hauptsächlich aus dem Nachfördern von Hydraulikmedium durch das Stellelement resultiert. Der Druckanstieg führt zu Druckschwingungen zwischen den beiden Volumina, wobei die auftretenden Amplituden deutlich größer sind als der gewünschte Mitteldruck. Insbesondere kommt es dabei zu Kavitation. Bei sehr kurzen Ansteuerzeiten, welche zum Beispiel bei der Darstellung kleiner Einspritzmengen, etwa bei einer Voreinspritzung, zum Einsatz kommen, haben die Druckschwingungen einen negativen Einfluß auf das Bewe gungsverhalten der Ventilnadel. Dies führt mitunter zu Tot zeiten, so daß sich die Ventilnadel verspätet aus dem Ven tilsitz löst. Eine Darstellung kleiner Einspritzmengen kann somit schwierig oder unmöglich sein. Dieser Problematik be gegnet die Erfindung in vorteilhafter Weise durch die Be reitstellung der elastischen Mittel. Durch die elastischen Mittel können die beim Nadelschließen auftretenden Druck schwingungen durch ein gezieltes Nachgeben der elastischen Mittel gedämpft werden. Durch den Ausweichvorgang der ela stischen Mittel wird die Eigenfrequenz des Systems verän dert, das heißt das System wird "weicher", wodurch ein bes seres Dämpfungsverhalten vorliegt. Die Verringerung der Druckamplitude hat einen direkten Einfluß auf das Bewegungs verhalten der Nadel, was die Ausbildung von Totzeiten ver meidet. Ferner wird ein quasi sofortiges Wiederöffnen der Nadel ermöglicht, was die Darstellung kleiner Einspritzmen gen erleichtert. Das System eignet sich somit in vorteilhaf ter Weise für die Verwirklichung einer Voreinspritzung.The invention is based on the generic device according to Claim 1 characterized in that the coupler with at least two has interconnected coupler spaces and that the hy draulic system has elastic means which the Prevent formation of pressure peaks. Due to limited There is room, for example in a unit injector proved useful to separate the coupler room into two to split te coupler rooms, which via a hydraulic Line, such as a hole are interconnected. On In this way, the control valve in the stem of the pump Position the nozzle unit while the actuator is separate can be arranged. This gives us the next step part that a high pressure hole from an externally arranged the control valve in the shaft of the unit injector can fall. Consequently, the damage volume of the high pressure be rich decreased. However, this arrangement has a new one Problem. The two-volume coupler forms namely together with the spring-loaded valve needle, an oscillating one System with natural frequencies that depend on the respective state of the Systems depend, among other things, on whether the Ventilna del is open or closed. When closing the Ventilna del, that is, at the moment when the valve needle reaches its When the seat is reached, the pressure increases suddenly in the coupler, which mainly comes from the re-feeding of Hydraulic medium results from the actuator. The Pressure rise leads to pressure fluctuations between the two Volumes, with the amplitudes occurring being significantly larger are as the desired medium pressure. In particular it happens doing cavitation. With very short activation times, which for example when displaying small injection quantities, about a pre-injection the pressure vibrations have a negative influence on the movement behavior of the valve needle. This sometimes leads to death times, so that the valve needle is delayed from the Ven tilsitz solves. A representation of small injection quantities can be difficult or impossible. This problem be counters the invention in an advantageous manner by the Be provision of elastic means. Due to the elastic The pressure that occurs when the needle closes can be used vibrations through a specific yielding of the elastic Means are dampened. By evading the ela The natural frequency of the system is changed by means of an dert, that is, the system is "softer", whereby a bes This damping behavior is present. The reduction in Pressure amplitude has a direct influence on the movement behavior of the needle, which leads to the formation of dead times avoids. Furthermore, an almost immediate reopening of the Needle enables what the representation of small injection men relieved. The system is therefore advantageous ter way for realizing a pilot injection.

Bevorzugt sind die elastischen Mittel als Feder ausgebildet, die einen Kolben gegen den Druck in dem hydraulischen Kopp ler mit Kraft beaufschlagt. Auf diese Weise läßt sich zuver lässig ein Druckausgleich und somit eine Vermeidung von Druckspitzen erreichen. Die Kolbeneinrichtung ist praktisch wartungsfrei und im Betrieb unproblematisch.The elastic means are preferably designed as a spring, the one piston against the pressure in the hydraulic coupling energized. In this way you can pressure equalization and thus avoidance of Reach pressure peaks. The piston device is practical maintenance-free and unproblematic in operation.

Vorzugsweise ragt in den ersten Kopplerraum ein erster Kol ben, welcher von einem Stellelement betätigbar ist, und in den zweiten Kopplerraum ragt ein zweiter Kolben, welcher über die hydraulische Kopplung betätigbar ist, wobei die elastischen Mittel näher zum zweiten Kopplerraum als zum er sten Kopplerraum angeordnet sind. Die unvorteilhaften Druck spitzen werden somit dort aufgenommen, wo sie problematisch sind, nämlich im zweiten Kopplerraum, welcher beispielsweise im Bereich der Ventilnadel angeordnet ist.A first column preferably projects into the first coupler space ben, which is actuated by an actuator, and in a second piston protrudes from the second coupler space can be actuated via the hydraulic coupling, the elastic means closer to the second coupler space than to it Most coupler space are arranged. The unfavorable pressure tips are thus picked up where they are problematic are, namely in the second coupler space, which for example is arranged in the region of the valve needle.

Vorzugsweise liegt der Kolben im Ruhezustand an einem An schlag an. Der Kolben bewegt sich demnach nur beim Auftreten überhöhter Drücke gegen die Federkraft. Dies wird erreicht, indem die Vorspannung der Feder im Hinblick auf das Schwin gungsverhalten und den erwünschten Mitteldruck optimiert wird. In the idle state, the piston is preferably at an on strike. The piston therefore only moves when it occurs excessive pressures against the spring force. This is achieved by biasing the spring with respect to the Schwin behavior and the desired medium pressure optimized becomes.

Ferner ist vorteilhaft, wenn der Federraum auf der Rückseite des Kolbens mit demselben hydraulischen Medium gefüllt ist wie das restliche hydraulische System. Hierdurch läßt sich ein geschlossenes hydraulisches System verwirklichen, bei dem die Vorderseite und die Rückseite des Kolbens miteinan der kommunizieren. Vorteilhafterweise wird die Kolbenanord nung in dem System so gewählt, daß eine Drosselung des strö menden Fluids vermieden wird.It is also advantageous if the spring chamber on the back the piston is filled with the same hydraulic medium like the rest of the hydraulic system. This allows implement a closed hydraulic system at which the front and the back of the piston together who communicate. The piston is advantageously arranged voltage chosen in the system so that a throttling of the current fluid is avoided.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn das hydraulische System Teil einer Einspritzeinrichtung ist, wobei die Einspritzein richtung einen Druckerzeuger, einen mit dem Druckerzeuger gekoppelten Injektor, ein Steuerventil und ein Stellelement zum Betätigen des Steuerventils aufweist, wobei über den Koppler die Wirkung des Stellelementes auf das Steuerventil übertragbar ist. Durch die Trennung des hydraulischen Kopp lers in zwei Teilsysteme ist eine freie räumliche Anordnung der beiden Teilsystem möglich, was insbesondere bei einer Pumpe-Düse-Einheit nützlich ist. Damit können die Komponen ten an Stellen angeordnet werden, an denen aufgrund anderer baulicher Randbedingungen ohnehin Raum verfügbar ist, wo durch insgesamt eine flexible und im Ergebnis platzsparende Anordnung gewählt werden kann.It is particularly advantageous if the hydraulic system Is part of an injection device, the injection being towards a pressure generator, one with the pressure generator coupled injector, a control valve and an actuator for actuating the control valve, wherein the Coupler the effect of the control element on the control valve is transferable. By separating the hydraulic coupling ler in two subsystems is a free spatial arrangement of the two subsystems possible, which is particularly the case with one Pump-nozzle unit is useful. This allows the composers ten places where due to other structural boundary conditions, space is available anyway where thanks to a flexible overall and space-saving result Arrangement can be chosen.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Stellelement um einen Piezoaktor. Wie bereits beschrieben wurde, ist besonders bei der Verwendung eines Piezoaktors aufgrund seines geringen Hubes ein hydraulischer Koppler nützlich. Da ein Piezoaktor eine im Vergleich zu anderen Stellelementen kleine Bauform aufweist, kommt die Erfindung somit bei der Verwendung eines Piezoaktors besonders vorteilhaft zum Tragen. The control element is preferably a Piezo actuator. As has already been described, is particularly with the use of a piezo actuator due to its small size Hubes a hydraulic coupler useful. There is a piezo actuator a small design compared to other control elements has, the invention thus comes when using a Piezo actuator particularly advantageous to carry.

Es ist bevorzugt, daß der erste Kopplerraum in der Nähe des Stellelementes angeordnet ist, daß der zweite Kopplerraum in der Nähe des Steuerventils angeordnet ist und daß das Steu erventil in der Nähe des Injektors angeordnet ist. Man kann das Steuerventil somit beispielsweise in den Schaft der Pum pe-Düse-Einheit einbauen und den dort vorhandenen Raum nüt zen. Außerhalb des Schaftes ist daher nur noch das ohnehin klein bauende Stellelement und der erste Kopplerraum unter zubringen. Das Baumaß der gesamten Pumpe-Düse-Einheit wird folglich verringert. Ein weiterer Vorteil in der genannten Anordnung besteht darin, daß keine Hochdruckbohrung von dem Pumpenraum zu einem außerhalb des Schaftes angeordneten Steuerventil vorgesehen werden muß. Die Verbindung zwischen dem Schaft und den außerhalb des Schaftes angeordneten Kom ponenten kann ausschließlich mit Niederdruckkomponenten er folgen. Auf diese Weise wird das hydraulische Schadvolumen verringert, und es können kostengünstigere Komponenten ver wendet werden. Die Verkleinerung des hydraulischen Schadvo lumens kann zur Verbesserung des hydraulischen Wirkungsgra des genutzt werden.It is preferred that the first coupler space is near the Control element is arranged that the second coupler space in is arranged near the control valve and that the tax valve is located near the injector. One can the control valve thus, for example, in the stem of the pump Install the pe nozzle unit and use the space available there Zen. Outside of the shaft there is only that anyway small actuator and the first coupler space below bring to. The overall dimension of the entire unit injector is therefore reduced. Another advantage in the said Arrangement is that no high pressure bore from the Pump chamber to an outside of the shaft Control valve must be provided. The connection between the shaft and the Kom located outside the shaft components can only be used with low pressure components consequences. In this way, the hydraulic damage volume reduced, and cheaper components can ver be applied. The reduction of the hydraulic harmful volume lumens can improve the hydraulic efficiency of be used.

Vorzugsweise ist das Stellelement stufenlos einstellbar. Auf diese Weise läßt sich beispielsweise ein Sitzventil in be liebige Zwischenstellungen bringen, in denen zwei Ventilsit ze gleichzeitig geöffnet sein können. In diesen Fällen wir ken die beiden Ventilsitze als hydraulische Drosseln, über die das Druckniveau am Injektor eingestellt werden kann. Die Höhe eines Ansteuersignals in Verbindung mit der Ansteuer frequenz des Stellelementes erlaubt demnach eine an die je weiligen Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors indivi duell anpaßbare Druckverlaufssteuerung. Die beiden Ventil sitze erlauben dabei in Wechselwirkung mit dem Schließkörper des Steuerventils eine besonders feinfühlige und stabile Re gelcharakteristik. The control element is preferably infinitely adjustable. On this way, for example, a poppet valve in be bring any intermediate positions in which two valves sit ze can be open at the same time. In these cases we the two valve seats act as hydraulic throttles which the pressure level can be set on the injector. The Level of a control signal in connection with the control frequency of the control element therefore allows one at a time individual operating conditions of the internal combustion engine Duell adjustable pressure control. The two valve seats allow interaction with the closing body of the control valve a particularly sensitive and stable Re gel characteristics.

Das erfindungsgemäße Verfahren baut auf dem Stand der Tech nik gemäß Anspruch 10 dadurch auf, daß die Kraft von einem ersten Kopplerraum in einen zweiten Kopplerraum übertragen wird und daß durch elastische Mittel die Ausbildung von Druckspitzen verhindert wird. Durch dieses Verfahren werden die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung umgesetzt.The method according to the invention builds on the state of the art nik according to claim 10, characterized in that the force of one transfer the first coupler space into a second coupler space and that by elastic means the formation of Pressure peaks is prevented. Through this procedure implemented the advantages of the device according to the invention.

Vorzugsweise ist das Verfahren dadurch weitergebildet, daß ein Stellelement aktiviert wird, daß das Stellelement einen ersten Kolben in einem ersten Kopplerraum betätigt, das über ein hydraulisches Medium Kraft in einen zweiten Kopplerraum mit einem zweiten Kolben übertragen wird und daß ein Kolben das effektive hydraulische Volumen vergrößert, indem er dem Druck in dem hydraulischen System ausweicht. Der Begriff "effektives hydraulisches Volumen" ist hier so zu verstehen, daß der Kolben aufgrund einer Druckänderung ausweicht und somit den Druck auf einem niedrigeren Niveau hält. Da gemäß einer bevorzugten Ausführungsform auf der Vorderseite und auf der Rückseite des Kolbens dasselbe hydraulische Medium vorhanden ist, wird durch eine Bewegung des Kolbens das tat sächliche hydraulische Volumen nicht verändert. Daher wird von dem "effektiven" hydraulischen Volumen gesprochen.The method is preferably further developed in that an actuator is activated that the actuator one actuated first piston in a first coupler chamber, which over a hydraulic medium force into a second coupler space is transmitted with a second piston and that a piston the effective hydraulic volume increases by the Pressure in the hydraulic system evades. The term "effective hydraulic volume" is to be understood here that the piston dodges due to a change in pressure and thus keeping the pressure at a lower level. Because according to a preferred embodiment on the front and the same hydraulic medium on the back of the piston is present is done by moving the piston The actual hydraulic volume has not changed. Therefore spoken of the "effective" hydraulic volume.

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß durch elastische Mittel ein hydraulisches System in vor teilhafter Weise gedämpft werden kann, wobei die Eigenfre quenz in Abhängigkeit des auftretenden Druckes verändert wird. Beim Einsatz des Systems in einer Einspritzeinrichtung hat diese Verringerung der Druckamplitude einen direkten Einfluß auf das Bewegungsverhalten der Ventilnadel, wodurch ein sofortiges Wiederöffnen der Nadel ohne Totzeit am Sitz ermöglicht wird. Hierdurch ist die Darstellung kleiner Einspritzmengen erleichtert, was insbesondere im Zusammenhang mit einer Voreinspritzung nützlich ist.The invention is based on the surprising finding that by elastic means a hydraulic system in front can be damped in some cases, the Eigenfre frequency changed depending on the pressure occurring becomes. When using the system in an injection device this reduction in pressure amplitude has a direct Influence on the movement behavior of the valve needle, whereby immediate re-opening of the needle without dead time on the seat is made possible. This is the representation of small injection quantities relieved, especially related with a pre-injection is useful.

drawing

Die Erfindung wird mit Bezug auf die begleitende Zeichnung beispielhaft erläutert.The invention will be described with reference to the accompanying drawings exemplified.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Überblick über ein System mit einer Pumpe-Düse-Einheit; Fig. 1 shows schematically an overview of a system with a unit injector;

Fig. 2 zeigt eine Pumpe-Düse-Einheit mit einem Piezoaktor und einem hydraulischen Koppler; Fig. 2 is a pump-nozzle unit is a piezoelectric actuator and a hydraulic coupler;

Fig. 3 zeigt schematisch eine Anordnung mit zwei getrennten Kopplerräumern ohne Druckausgleichsmittel; Fig. 3 shows schematically an arrangement with two separate coupler clearers without pressure compensation means;

Fig. 4 zeigt eine Einspritzeinrichtung mit zwei getrennten Kopplerräumen ohne Druckausgleichsmittel; Fig. 4 shows an injection device with two separate coupler spaces without pressure compensation means;

Fig. 5 zeigt das Prinzip eines hydraulischen Kopplers; Fig. 5 shows the principle of a hydraulic coupler;

Fig. 6 zeigt ein Prinzipschaltbild einer Pumpe-Düse-Einheit mit zwei getrennten Kopplerräumen ohne Druckausgleichsmit tel; Fig. 6 shows a schematic diagram of a pump-nozzle unit with two separate coupler spaces without Druckausgleichsmit tel;

Fig. 7 zeigt ein Prinzipschaltbild eines hydraulischen Sy stems mit zwei getrennten Kopplerräumen mit Druckausgleichs mitteln; Fig. 7 shows a block diagram of a hydraulic Sy stems with two separate coupler spaces with pressure compensation means;

Fig. 8 zeigt mehrere Diagramme zur Erläuterung der Vorgänge in einem hydraulischen System ohne Druckausgleichsmittel; Fig. 8 shows a plurality of diagrams for explaining the operations in a hydraulic system without a pressure equalizing means;

Fig. 9 zeigt mehrere Diagramme zur Erläuterung eines hy draulischen Systems mit Druckausgleichsmitteln. Fig. 9 shows several diagrams for explaining a hydraulic system with pressure compensation means.

Description of the embodiments

In Fig. 1 ist schematisch ein Aufbau dargestellt, bei dem eine erfindungsgemäße Pumpe-Düse-Einheit 10 zum Einsatz kommt. Die Pumpe-Düse-Einheit umfaßt einen hydraulischen Druckerzeuger 12, einen in einen nicht dargestellten Brenn raum einmündenden Injektor 14 und eine Steuereinheit 16 zur Bestimmung des am Injektor 14 anliegenden Drucks. Die Pumpe- Düse-Einheit 10 wird aus einem Tank 72 durch eine Vorförder pumpe 74 über ein Filter 76 mit Kraftstoff versorgt. Ferner ist ein Kraftstoffrücklauf 78 zwischen der Pumpe-Düse- Einheit 10 und dem Tank 72 vorgesehen. Die Steuereinheit 16 wird von einem elektronischen Steuergerät 80 angesteuert. Der Druckerzeuger 12 weist einen Kolben 18 auf, der beweg lich geführt ist. Mit dem Kolben 18 ist eine Stützhülse 23 verbunden, welche einen umlaufenden Bund 24 umfaßt. An die sem Bund 24 liegt eine Druckfeder 26 an, die zwischen der Stützhülse 23 und dem Gehäuse der Pumpe-Düse-Einheit 10 ein gespannt ist. Auf das Ende des Kolbens 18, an dem die Stütz hülse 23 angeordnet ist, wirkt ein Stößel 28, der von der Nockenwelle 82 eines Verbrennungsmotors betätigbar ist. Die se Einrichtung zwingt dem Kolben 18 entgegen der Rückstell kraft der Druckfeder 26 eine Hubbewegung auf.In Fig. 1, a structure is schematically illustrated, wherein a pump-nozzle unit 10 of the invention is used. The pump-nozzle unit comprises a hydraulic pressure generator 12 , an injector 14 opening into a combustion chamber (not shown) and a control unit 16 for determining the pressure applied to the injector 14. The pump-nozzle unit 10 is removed from a tank 72 by a pre-delivery pump 74 supplied with fuel via a filter 76 . Furthermore, a fuel return 78 is provided between the pump-nozzle unit 10 and the tank 72 . The control unit 16 is controlled by an electronic control unit 80 . The pressure generator 12 has a piston 18 which is guided movable Lich. A support sleeve 23 is connected to the piston 18 and comprises a circumferential collar 24 . At the sem Bund 24 is a compression spring 26 which is tensioned between the support sleeve 23 and the housing of the pump-nozzle unit 10 . On the end of the piston 18 , on which the support sleeve 23 is arranged, acts a plunger 28 which is actuated by the camshaft 82 of an internal combustion engine. The se device forces the piston 18 against the restoring force of the compression spring 26 on a lifting movement.

In Fig. 2 ist eine Pumpe-Düse-Einheit 10 so dargestellt, daß sich die prinzipiellen Vorgänge beim Einspritzvorgang beschreiben lassen. Es ist allerdings zu bemerken, daß es sich bei der Darstellung gemäß Fig. 2 um eine Pumpe-Düse- Einheit 10 mit einem einzigen Kopplungsraum 44 handelt, im Gegensatz zu der erfindungsgemäßen Lösung, bei welcher zwei Kopplerräume vorgesehen sind. Zur Erläuterung des grundsätz lichen Aufbaus und der grundsätzlichen Vorgänge, welche auch für die Erfindung relevant sind, ist die Darstellung gemäß Fig. 2 jedoch gleichermaßen geeignet. Insbesondere können die Merkmale der Pumpe-Düse-Einheit 10 nach Fig. 2 in Kom bination mit sonstigen Merkmalen der Erfindung wesentlich für die Erfindung sein.In Fig. 2, a pump-nozzle unit 10 is shown so that the basic processes during the injection process can be described. It should be noted, however, that the illustration according to FIG. 2 is a pump-nozzle unit 10 with a single coupling space 44 , in contrast to the solution according to the invention, in which two coupler spaces are provided. However, the illustration according to FIG. 2 is equally suitable for explaining the basic structure and the basic processes which are also relevant to the invention. In particular, the features of the pump-nozzle unit 10 according to FIG. 2 in combination with other features of the invention can be essential for the invention.

In Fig. 2 sind wiederum der Druckerzeuger 12 mit seinem Kolben 18, der in einem Zylinder 20 eines Gehäuses 22 beweg lich geführt ist, dargestellt. Der Kolben 18 ragt mit einem seiner Enden aus dem Zylinder 20 heraus. Dort verfügt er über eine festgelegte Stützhülse 23 mit einem horizontal um laufenden Bund 24. An diesem Bund 24 liegt eine Druckfeder 26 an, die zwischen der Stützhülse 23 und dem Gehäuse 22 eingespannt ist. Auf dieses Ende des Kolbens 18 wirkt ein Stößel 28 ein. Diese Einrichtung zwingt dem Kolben 18 entge gen der Rückstellkraft der Druckfeder 26 eine Hubbewegung auf. Der Zylinder 20 ist mit Kraftstoff gefüllt, der in Fol ge der Hubbewegung des Kolbens 18 unter Hochdruck gelangt, vorausgesetzt, die Steuereinheit 16 befindet sich in ihrer dargestellten, nicht betätigten Ruhestellung. In dieser Ru hestellung ist eine Druckmittelverbindung zwischen dem Hoch druck und dem Niederdruck führenden Teil der Pumpe-Düse- Einheit 10 gesperrt.In Fig. 2, the pressure generator 12 is again shown with its piston 18 , which is guided in a cylinder 20 of a housing 22 movable Lich. The piston 18 projects from one end of the cylinder 20 . There it has a fixed support sleeve 23 with a horizontally running collar 24 . On this collar 24 is a compression spring 26 which is clamped between the support sleeve 23 and the housing 22 . A plunger 28 acts on this end of the piston 18 . This device forces the piston 18 against the restoring force of the compression spring 26, a lifting movement. The cylinder 20 is filled with fuel, which comes under high pressure as a result of the stroke movement of the piston 18 , provided the control unit 16 is in its illustrated, non-actuated rest position. In this position Ru a pressure medium connection between the high pressure and the low pressure leading part of the pump nozzle unit 10 is blocked.

Die Steuereinheit 16 ist ebenfalls im Gehäuse 22 angeordnet und umfaßt ein verschiebbar in einer Steuerbohrung 32 gela gertes Ventilglied 34, einen extern ansteuerbaren piezoelek trischen Aktor 36 und einen hydraulischen Übersetzer 38 zur Übertragung der Hubbewegung des Aktors 36 auf das Ventil glied 34. In der Darstellung nach Fig. 2 ist die Längsachse der Steuerbohrung 32 parallel zur Längsachse des Druckerzeu gers 12 angeordnet. Gleichermaßen ist eine senkrechte Anordnung oder eine Anordnung mit einem sonstigen beliebigen Win kel denkbar.The control unit 16 is also arranged in the housing 22 and comprises a slidably in a control bore 32 gela gert valve member 34 , an externally controllable piezoelectric actuator 36 and a hydraulic translator 38 for transmitting the stroke movement of the actuator 36 to the valve member 34th In the illustration according to FIG. 2, the longitudinal axis of the control bore 32 is arranged parallel to the longitudinal axis of the printer generator 12 . Likewise, a vertical arrangement or an arrangement with any other angle is conceivable.

Der Übersetzer 38 weist zwei Kolben 40 und 42 mit unter schiedlich großen Druckflächen auf, die in eine als Kopp lungsraum ausgebildete mit Druckmittel gefüllte Druckkammer 44 hineinragen. Der dem Aktor 36 zugewandte Kolben 40 weist die größere Druckfläche der beiden Kolben 40, 42 auf, um die relativ kleine Hubbewegung des Aktors 36 in eine größere Auslenkbewegung des Ventilglieds 34 zu übersetzen. Die Kol ben 40 und 42 können jeweils einteilig mit den ihnen zuge ordneten Bauelementen ausgebildet sein.The translator 38 has two pistons 40 and 42 with under differently large pressure areas, which protrude into a pressure chamber 44 designed as a coupling chamber filled with pressure medium. The piston 40 facing the actuator 36 has the larger pressure area of the two pistons 40 , 42 in order to translate the relatively small stroke movement of the actuator 36 into a larger deflection movement of the valve member 34 . The Kol ben 40 and 42 can each be formed in one piece with the components assigned to them.

Ein als Zulauf 46 wirkender erster Kanal verbindet den Zy linder 20 mit der Steuerbohrung 32 der Steuereinheit 16; ein als Ablauf 48 wirkender zweiter Kanal führt von der Steuer bohrung 32 zum Injektor 14. Die Steuereinheit 16 ist somit hydraulisch in Reihe mit dem Druckerzeuger 12 und dem Injek tor 14 geschaltet. Zwischen dem Zulauf 46 und dem Ablauf 48 ist die Steuerbohrung 42 in ihrem Innendurchmesser erwei tert, wobei der Durchmesserübergang als Fase ausgebildet ist. Diese Fase bildet den ersten Ventilsitz 50, der ent sprechend den Darstellungen vom Ventilglied 34 verschlossen ist. Letzteres wird von einer Ventilfeder 54, die sich am verschlossenen Ende der Steuerbohrung 32 und an der Stirn seite des Ventilglieds 34 abstützt, gegen den Ventilsitz 50 gedrückt. Das Ventilglied 34 bildet demnach ein I-Ventil, weil dessen Öffnungsbewegung in Richtung der Druckmittel strömung am Ventilsitz 50 erfolgt. Ein Versorgungskanal 55, welcher Kraftstoff unter Niederdruck führt, mündet im Be reich des Einbauraums der Ventilfeder 54 in die Steuerboh rung 32. In diesem Bereich ist die Erweiterung der Steuer bohrung 32 zurückgenommen, wobei die entsprechende Durchmes seränderung ebenfalls als Fase ausgeführt ist. Diese Fase bildet einen zweiten, zwischen dem Ablauf 48 und dem Versor gungskanal 55 liegenden Ventilsitz 56. Beide Ventilsitze 50 und 56 liegen sich fluchtend gegenüber und werden von einem gemeinsamen Schließkörper 60 des Ventilglieds 34 gesteuert.A acting as inlet 46 first channel connects the cylinder 20 Zy with the control bore 32 of the control unit 16 ; a second channel acting as an outlet 48 leads from the control bore 32 to the injector 14 . The control unit 16 is thus hydraulically connected in series with the pressure generator 12 and the injector 14 . Between the inlet 46 and the outlet 48 , the control bore 42 is expanded in its inner diameter, the diameter transition being designed as a chamfer. This chamfer forms the first valve seat 50 , which is closed accordingly the representations of the valve member 34 . The latter is pressed against the valve seat 50 by a valve spring 54 , which is supported on the closed end of the control bore 32 and on the end face of the valve member 34 . The valve member 34 accordingly forms an I-valve because its opening movement in the direction of the pressure medium flow takes place at the valve seat 50 . A supply channel 55 , which carries fuel under low pressure, opens in the loading area of the installation space of the valve spring 54 in the Steuerboh tion 32nd In this area, the expansion of the control bore 32 is withdrawn, the corresponding change in diameter also being designed as a chamfer. This chamfer forms a second valve seat 56 lying between the outlet 48 and the supply channel 55 . Both valve seats 50 and 56 are aligned and are controlled by a common closing body 60 of the valve member 34 .

In der dargestellten, nicht betätigten Stellung des Ventil gliedes 34 ist der zweite Ventilsitz 56 geöffnet, so daß zwischen dem Versorgungskanal 55 und dem Ablauf 48 eine Druckmittelverbindung besteht. Diese dient zum Beispiel der Erstbefüllung der Einrichtung 10 mit Kraftstoff oder zum Ausgleich leckagebedingter Verluste, beispielsweise nach längerem Nichtbetrieb der Einrichtung 10.In the illustrated, non-actuated position of the valve member 34 , the second valve seat 56 is opened, so that there is a pressure medium connection between the supply channel 55 and the outlet 48 . This serves, for example, to fill the device 10 with fuel for the first time or to compensate for leakage-related losses, for example after the device 10 has not been operated for a long time.

Der Versorgungskanal 55 verbindet mittels eines Abzweigs 58 die beiden Endbereiche der Steuerbohrung 32 miteinander. Im Falle der Bewegung des Ventilgliedes 34 können sich dadurch keine diese Bewegung hemmenden Druckunterschiede ausbilden.The supply channel 55 connects the two end regions of the control bore 32 to one another by means of a branch 58 . In the case of the movement of the valve member 34 , no pressure differences which inhibit this movement can form as a result.

Das Ventilglied 34 besteht aus dem im Außendurchmesser ver dickten Schließkörper 60, dessen Enden entgegengesetzt zu einander geneigte Abschrägungen zur Steuerung der beiden Ventilsitze 50 und 56 bilden. Ferner hat das Ventilglied 34 einen dem Schließkörper 60 gegenüberliegenden und im Außen durchmesser kleineren Führungskolben 62, der eine verkan tungsfreie Bewegung des Ventilglieds 34 in der Steuerbohrung 32 ermöglicht. Der Durchmesser des Führungskolbens 62 ist auf den Durchmesser der Steuerbohrung 32 abgestimmt. Zwi schen dem Führungskolben 62 und dem Schließglied 60 weist das Ventilglied 34 eine im Außendurchmesser nochmals zurück genommene Taille 64 auf. Diese bildet mit der Wandung der Steuerbohrung 32 einen vom Führungskolben 62 und vom Steuer glied 60 begrenzten Ringraum 66. In den Ringraum 66 mündet der Zulauf 46. Der Durchmesser des Führungskolbens 62 ent spricht dem des ersten Ventilsitzes 50, so daß die vom Druck im Ringraum 66 belasteten Flächen des Ventilglieds 34 gleich groß sind. Das Ventilglied 34 ist demnach druckausgeglichen in der Steuerbohrung 32 geführt. Der Aktor 36 muß demzufolge lediglich die Gegenkraft der Ventilfeder 54 überwinden, um das Ventilglied 34 zu betätigen. Da die Ventilfeder 54 dafür eine relativ geringe Federsteifigkeit aufweisen kann, ist ein Aktor 36 mit kleinen Betriebskräften verwendbar. Derar tige Aktoren 36 zeichnen sich insbesondere durch ihre kom pakten und bauraumsparenden Abmessungen aus.The valve member 34 consists of the closing body 60 , which is thick in the outer diameter, the ends of which form bevels which are inclined opposite one another to control the two valve seats 50 and 56 . Furthermore, the valve member 34 has a closing piston 60 opposite and smaller in outside diameter of the guide piston 62 , which allows the movement of the valve member 34 in the control bore 32 without tilting. The diameter of the guide piston 62 is matched to the diameter of the control bore 32 . Between the guide piston 62 and the closing member 60 , the valve member 34 has a waist 64 which is again withdrawn in the outer diameter. This forms with the wall of the control bore 32 an annular space 66 delimited by the guide piston 62 and the control member 60 . The inlet 46 opens into the annular space 66 . The diameter of the guide piston 62 corresponds to that of the first valve seat 50 , so that the surfaces of the valve member 34 loaded by the pressure in the annular space 66 are the same size. The valve member 34 is therefore pressure-balanced in the control bore 32 . The actuator 36 therefore only has to overcome the counterforce of the valve spring 54 in order to actuate the valve member 34 . Since the valve spring 54 can have a relatively low spring stiffness for this purpose, an actuator 36 with small operating forces can be used. Such actuators 36 are particularly characterized by their compact and space-saving dimensions.

Ein Druckaufbau im Injektor 14 erfolgt durch elektrische An steuerung des Aktors 36. Dieser erzeugt aufgrund der elek trischen Ansteuerung eine Hubbewegung, die er auf den Kolben 40 überträgt. Die vom Kolben 40 in der Druckkammer 44 ver drängte Flüssigkeit zwingt dem Kolben 42 ebenfalls eine Hub bewegung auf, wobei das Verhältnis beider Hubbewegungen um gekehrt-proportional zum Verhältnis der Druckflächen beider Kolben 40, 42 ist. Im maximal ausgelenkten Zustand liegt das Ventilglied 34 mit seinem Schließglied 60 am zweiten Ventil sitz 56 an und dichtet diesen ab. Durch diese Maßnahme ist die Druckmittelverbindung zwischen dem Versorgungskanal 55 und dem Ablauf 48 unterbrochen, während der Zulauf 46 nun mehr mit dem Ablauf 48 Verbindung hat. Das Ventilglied 34 wirkt demnach als 3/2-Wegeventil.A pressure build-up in the injector 14 takes place by electrical control of the actuator 36 . This generates a stroke movement due to the elec trical control, which it transmits to the piston 40 . The ver displaced by the piston 40 in the pressure chamber 44 also forces the piston 42 to a stroke movement, the ratio of the two stroke movements being inversely proportional to the ratio of the pressure areas of the two pistons 40 , 42 . In the maximally deflected state, the valve member 34 rests with its closing member 60 on the second valve seat 56 and seals it. As a result of this measure, the pressure medium connection between the supply channel 55 and the outlet 48 is interrupted, while the inlet 46 is now more connected to the outlet 48 . The valve member 34 thus acts as a 3/2-way valve.

Der im Zylinder 20 herrschende Druck liegt auch am Injektor 14 an. Sobald das Druckniveau einen von der Vorspannung ei ner Schließfeder 68 des Injektors 14 bestimmten Wert über schreitet, öffnet eine von dieser Schließfeder 68 beauf schlagte Nadel 70. Diese gibt in der Darstellung nicht er kennbare Einspritzöffnungen des Injektors 14 frei, so daß der Einspritzvorgang in den Brennraum eines Verbrennungsmo tors erfolgt. The pressure prevailing in the cylinder 20 is also present at the injector 14 . As soon as the pressure level exceeds a value determined by the pretension of a closing spring 68 of the injector 14 , a needle 70 actuated by this closing spring 68 opens. These are not in the representation he recognizable injection openings of the injector 14 free, so that the injection process takes place in the combustion chamber of a combustion engine.

Eine Beendigung des Einspritzvorgangs wird durch einen Druckabbau im Injektor 14 erreicht. Dazu wird die Ansteue rung des Aktors 36 zurückgenommen, wodurch sich das Ventil glied 34 zurück in die dargestellte Ruhestellung bewegt. Da bei öffnet der zweite Ventilsitz 56, so daß über die Druck mittelverbindung zwischen dem Ablauf 48 und dem Versorgungs kanal 55 eine Druckentlastung des Injektors 14 stattfindet.The injection process is ended by a pressure reduction in the injector 14 . For this purpose, the actuation of the actuator 36 is withdrawn, as a result of which the valve member 34 moves back into the rest position shown. Since the second valve seat 56 opens so that a pressure relief of the injector 14 takes place via the pressure medium connection between the outlet 48 and the supply channel 55 .

Die Hubbewegung des Aktors 36 ist durch die Höhe des Ansteu ersignals stufenlos zwischen Null und einem maximalen Wert regulierbar. Das Ventilglied 34 bildet demnach in Verbindung mit dem stufenlos schaltenden Aktor 36 ein sogenanntes Pro portionalventil. Dieses kann in beliebige Zwischenstellungen gebracht werden, in denen beide Ventilsitze 50 und 56 gleichzeitig geöffnet sind. In diesen Fällen wirken die bei den Ventilsitze 50 und 56 als hydraulische Drosseln, die das Druckniveau im Injektor 14 bestimmen. Die Höhe des Ansteuer signals in Verbindung mit der Ansteuerfrequenz des Aktors 36 erlaubt demnach eine an die jeweiligen Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors individuell anpaßbare Druckverlaufs steuerung. Die beiden Ventilsitze 50 und 56 erlauben dabei in Wechselwirkung mit dem Schließkörper 60 des Ventilglieds 34 die Verwirklichung einer besonders feinfühligen und sta bilen Regelcharakteristik.The stroke movement of the actuator 36 is infinitely adjustable between zero and a maximum value by the level of the control signal. The valve member 34 thus forms in connection with the continuously switching actuator 36 a so-called proportional valve. This can be brought into any intermediate positions in which both valve seats 50 and 56 are open at the same time. In these cases, the valve seats 50 and 56 act as hydraulic throttles that determine the pressure level in the injector 14 . The level of the control signal in connection with the control frequency of the actuator 36 accordingly allows a pressure curve control that can be individually adapted to the respective operating conditions of the internal combustion engine. The two valve seats 50 and 56 allow interaction with the closing body 60 of the valve member 34 to achieve a particularly sensitive and stable control characteristic.

Auf der Grundlage der voranstehenden Beschreibung einer Pum pe-Düse-Einheit mit einem hydraulischen Koppler, welcher nur einen Kopplerraum aufweist, kann nun die charakteristische Besonderheit der Erfindung beschrieben werden.Based on the above description of a pump PE nozzle unit with a hydraulic coupler, which only has a coupler space, the characteristic can now Particularity of the invention will be described.

Hierzu ist zunächst in Fig. 3 schematisch die prinzipielle Anordnung zur hydraulischen Kopplung ohne Druckausgleichs mittel dargestellt. Der hydraulische Koppler ist durch die Ausbildung eines ersten Kopplerraums 100 und eines zweiten Kopplerraums 102 verwirklicht. Die beiden Kopplerräume 100, 102 sind durch eine Leitung 108 bzw. eine Bohrung miteinan der verbunden. In dem ersten Kopplerraum 100 ist ein erster Kolben 40 vorgesehen, welcher von dem Piezoaktor 36 betätigt wird. Der Piezoaktor 36 wird von einem Steuergerät 80 ange steuert. Der erste Kolben 40 in dem ersten Kopplerraum 100 wird von einer Feder 104 gegen den Piezoaktor 36 gedrückt. Im zweiten Kopplerraum 102 ist ein zweiter Kolben 42 vorge sehen, welcher durch die hydraulisch vermittelte Bewegung ein Ventil 106 betätigt. Die Gegenkraft gegen den hydrauli schen Hub des zweiten Kolbens 42 wird durch ein nicht darge stelltes elastisches Element des Steuerventils 106 aufge bracht.For this purpose, the basic arrangement for hydraulic coupling without pressure compensation is first shown schematically in FIG. 3. The hydraulic coupler is implemented by forming a first coupler space 100 and a second coupler space 102 . The two coupler spaces 100 , 102 are connected to one another by a line 108 or a bore. A first piston 40 is provided in the first coupler space 100 and is actuated by the piezo actuator 36 . The piezo actuator 36 is controlled by a control unit 80 . The first piston 40 in the first coupler chamber 100 is pressed against the piezo actuator 36 by a spring 104 . In the second coupler chamber 102 , a second piston 42 is provided, which actuates a valve 106 by the hydraulically mediated movement. The counterforce against the hydraulic stroke of the second piston 42 is brought up by a non-Darge presented elastic element of the control valve 106 .

In Fig. 4 ist eine Pumpe-Düse-Einheit 10 ohne Druckaus gleichsmittel dargestellt. Ein Steuergerät 80 steuert einen Piezoaktor 36 an. Dieser wirkt mechanisch auf einen ersten Kolben 40, welcher in einen ersten Kopplerraum 100 eines hy draulischen Kopplers hineinragt. Dem Hub des Kolbens 40 wirkt die Kraft einer Feder 104 entgegen. Der Kopplerraum 100 ist über eine Leitung 108, welche beispielsweise als Bohrung ausgebildet ist, mit einem zweiten Kopplerraum 102 verbunden. In diesen ragt ein zweiter Kolben 42 hinein, wel cher ein Ventil 106 betätigt. Das Ventil 106 ist vorliegend schalttechnisch dargestellt. Es kann beispielsweise in der Art oder ähnlich aufgebaut sein wie das Ventil nach Fig. 2. Eine Feder 110, welche an dem Ventil 106 angeordnet ist, er zeugt die Gegenkraft für den zweiten Kolben 42.In Fig. 4, a pump-nozzle unit 10 is shown without equalizing means. A control unit 80 controls a piezo actuator 36 . This acts mechanically on a first piston 40 , which projects into a first coupler space 100 of a hydraulic coupler. The force of a spring 104 counteracts the stroke of the piston 40 . The coupler space 100 is connected to a second coupler space 102 via a line 108 , which is designed, for example, as a bore. A second piston 42 projects into this, which actuates a valve 106 . The valve 106 is shown here in terms of switching technology. It can be constructed, for example, in the manner or similar to the valve according to FIG. 2. A spring 110 , which is arranged on the valve 106 , generates the counterforce for the second piston 42 .

Der Druckerzeuger 12 weist einen Kolben 20 auf, welcher in dem Gehäuse der Pumpe-Düse-Einheit beweglich geführt ist. Der Kolben 18 ragt mit einem seiner Enden aus dem Gehäuse der Pumpe-Düse-Einheit 10 heraus und wird dort, vorzugsweise wie im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 beschrieben, von einer Druckfeder 36 mit einer Kraft beaufschlagt. Diese Kraft ist die Gegenkraft für eine Kraft, welche beispiels weise von einem Stößel aufgebracht wird. Dieser Stößel wird vorzugsweise von der Nockenwelle eines Verbrennungsmotors betätigt. Aufgrund der Bewegung des Kolbens 18 wird der Hochdruck für die Einspritzung zur Verfügung gestellt, auf grund dessen sich letztlich im Injektor 14 eine Nadel 70 ge gen die Kraft einer Schließfeder 68 hebt.The pressure generator 12 has a piston 20 which is movably guided in the housing of the pump-nozzle unit. The piston 18 protrudes with one of its ends out of the housing of the pump-nozzle unit 10 and is subjected to a force there, preferably as described in connection with FIGS. 1 and 2, by a compression spring 36 . This force is the counterforce for a force which is applied, for example, by a plunger. This tappet is preferably actuated by the camshaft of an internal combustion engine. Due to the movement of the piston 18 , the high pressure is made available for the injection, on the basis of which ultimately a needle 70 in the injector 14 increases the force of a closing spring 68 .

An der Darstellung der Fig. 4 ist zu erkennen, daß sich die verschiedenen Komponenten der Pumpe-Düse-Einheit 10 in vor teilhafter Weise anordnen lassen. So ist der erste Koppler raum 100 in der Nähe des Piezoaktors 36 angeordnet, während der zweite Kopplerraum 102 beim Steuerventil 106 angeordnet ist. Auf diese Weise ist eine flexible Anordnung der beiden Komponenten des hydraulischen Kopplers möglich. Dies führt letztlich zu einer kompakten Bauform der gesamten Pumpe- Düse-Einheit. Weiter ist zu betonen, daß sich das Steuerven til 106 in der Nähe des Injektors 14 befindet. Das Hoch drucksystem der Pumpe-Düse-Einheit ist also im Vergleich zu der Anordnung gemäß Fig. 2 klein, was zu einem geringen hy draulischen Schadvolumen führt. Letztlich läßt sich somit also der Wirkungsgrad der Pumpe-Düse-Einheit 10 verbessern.To the representation of FIG. 4 it can be seen that the pump-nozzle unit, the various components can be arranged in front of part 10 manner. Thus, the first coupler space 100 is arranged in the vicinity of the piezo actuator 36 , while the second coupler space 102 is arranged in the control valve 106 . In this way, a flexible arrangement of the two components of the hydraulic coupler is possible. Ultimately, this leads to a compact design of the entire pump-nozzle unit. It should also be emphasized that the Steuererven valve 106 is in the vicinity of the injector 14 . The high pressure system of the pump-nozzle unit is small compared to the arrangement shown in FIG. 2, which leads to a low hy draulic damage volume. Ultimately, the efficiency of the pump-nozzle unit 10 can thus be improved.

Bei diesem System bleibt außerdem eine vorteilhafte Fähig keit eines hydraulischen Kopplers erhalten: dieser ist ge eignet Temperaturdehnungen innerhalb des Systems zu kompen sieren.This system also has an advantageous capability Presence of a hydraulic coupler: this is ge is suitable to compensate for temperature expansions within the system sieren.

In Fig. 5 ist nochmals die Funktionsweise eines hydrauli schen Kopplers in schematischer Weise dargestellt. Ein Pie zoelement 36 verschiebt einen ersten Kolben 40 um einen er sten Hub h₁. Dieser Hub erzeugt einen Druck in einer mit ei nem hydraulischen Medium gefüllten Druckkammer 44. Dieser Druck wirkt auf einen zweiten Kolben 42, welcher eine gerin gere wirksame Fläche hat als der erste Kolben 40. Folglich führt dieser zweite Kolben 42 einen größeren Hub h₂ aus, wo bei das Verhältnis der Hübe von dem Verhältnis der wirksamen Flächen der Kolben 40, 42 bestimmt wird. Der zweite Kolben 42 betätigt ein Steuerventil 106.In Fig. 5, the operation of a hydraulic coupler rule is shown again in a schematic manner. A piezo element 36 moves a first piston 40 by a stroke h ₁ . This stroke generates a pressure in a pressure chamber 44 filled with a hydraulic medium. This pressure acts on a second piston 42 , which has a smaller effective area than the first piston 40 . Consequently, this second piston 42 carries out a larger stroke h ₂ , where the ratio of the strokes is determined by the ratio of the effective areas of the pistons 40 , 42 . The second piston 42 actuates a control valve 106 .

In Fig. 6 ist eine Pumpe-Düse-Einheit 10 dargestellt, bei welcher ein hydraulischer Koppler mit zwei getrennten Kopp lerräumen 100, 102 zum Einsatz kommt. Diese Darstellung zeigt in stark schematisierter Weise die prinzipiellen Funk tionen, welche schon im Zusammenhang mit Fig. 4 erläutert wurden, wobei gleiche Bezugszeichen die entsprechenden Bau teile bezeichnen. Zu erwähnen bleibt, daß der Piezoaktor 36 bei dieser Ausführungsform senkrecht zur Bewegungsrichtung des Druckkolbens 18 des Druckerzeugers 12 angeordnet ist.In Fig. 6, a pump-nozzle unit 10 is shown, in which a hydraulic coupler with two separate coupler spaces 100 , 102 is used. This representation shows in a highly schematic manner the basic functions, which have already been explained in connection with FIG. 4, the same reference numerals denoting the corresponding construction parts. It should be mentioned that the piezo actuator 36 is arranged perpendicular to the direction of movement of the pressure piston 18 of the pressure generator 12 in this embodiment.

Fig. 7 zeigt ein hydraulisches System mit zwei Kopplerräu men 100, 102, welches demjenigen aus Fig. 6 entspricht, bis darauf, daß an der Verbindungsleitung 108 zwischen den Kopp lerräumen 100, 102 ein Ausweichkolben 112 über ein kurzes Rohr 114 angeschlossen ist. Der Ausweichkolben. 112 wird von einer Feder 116 gegen einen Anschlag 118 gedrückt. Diese Stellung des Ausweichkolbens 112 entspricht seiner Ruhestel lung. Auf der Rückseite des Ausweichkolbens 112 befindet sich ein Fluidzulauf 120, so daß der Ausweichkolben 112 all seitig von dem Hydraulikmedium umgeben ist. Die Vorspannung der Feder 116 ist im Hinblick auf das Schwingungsverhalten und den erwünschten Mitteldruck zu optimieren. Wird nun ein Druck von dem ersten Kopplerraum 100 in den zweiten Koppler raum 102 übertragen, so können Druckspitzen dadurch vermie den werden, daß der Ausweichkolben 112 gegen die Kraft der Feder 116 zurückweicht. Durch den Ausweichvorgang wird die Eigenfrequenz des Systems verändert, das heißt das System wird "weicher" und hat ein besseres Dämpfungsverhalten. Die Verringerung der Druckamplitude hat einen direkten Einfluß auf das Bewegungsverhalten der Nadel in dem Ventil 106, wo durch insbesondere ein direktes Wiederöffnen der Nadel ohne Totzeit ermöglicht wird. Dies ist für die Darstellung klei ner Einspritzmengen nützlich. Fig. 7 shows a hydraulic system with two Kopplerräu men 100 , 102 , which corresponds to that of Fig. 6, except that on the connecting line 108 between the coupler spaces 100 , 102 an evasive piston 112 is connected via a short pipe 114 . The alternative piston. 112 is pressed by a spring 116 against a stop 118 . This position of the evasive piston 112 corresponds to its rest position. On the back of the bypass piston 112 is a fluid inlet 120, so that the bypass piston 112 all sides surrounded by the hydraulic medium. The preload of the spring 116 must be optimized with regard to the vibration behavior and the desired medium pressure. If a pressure is now transferred from the first coupler chamber 100 into the second coupler chamber 102 , pressure peaks can be avoided by the fact that the evasive piston 112 withdraws against the force of the spring 116 . The natural frequency of the system is changed by the evasion process, that is to say the system becomes "softer" and has better damping behavior. The reduction in the pressure amplitude has a direct influence on the movement behavior of the needle in the valve 106 , where in particular a direct reopening of the needle without dead time is made possible. This is useful for displaying small injection quantities.

Anhand der Diagramme, welche in Fig. 8 und in Fig. 9 dar gestellt sind, lassen sich die erfindungsgemäßen Vorteile verdeutlichen. Fig. 8 bezieht sich auf ein System ohne Druckausgleichsmittel; Fig. 9 bezieht sich auf ein System mit Druckausgleichsmitteln. Das jeweils obere Diagramm zeigt die Ansteuerspannung des Piezoelementes. In dem jeweils zweiten Diagramm ist als unterbrochene Linie der Piezohub dargestellt, während als durchgezogene Linie der Nadelhub gezeigt ist. Fig. 8 zeigt die Verhältnisse in einem hydrau lischen System ohne Druckausgleichsmittel, so daß eine Tot zeit Δt im Nadelhubverhalten zu erkennen ist. Im Gegensatz hierzu liegt eine solche Totzeit bei dem System gemäß Fig. 9 mit Druckausgleichsmitteln nicht vor; vielmehr ist ein di rektes Öffnen des Ventils ohne Totzeit zum Zeitpunkt t₁ mög lich. Im zweiten Diagramm der Fig. 9 ist zusätzlich als Strich-Punkt-Linie der Hub des Ausweichkolbens dargestellt.The advantages according to the invention can be illustrated on the basis of the diagrams which are shown in FIG. 8 and in FIG. 9. Fig. 8 relates to a system without pressure compensation means; Fig. 9 relates to a system with pressure equalization means. The upper diagram shows the control voltage of the piezo element. In the second diagram in each case, the piezo stroke is shown as a broken line, while the needle stroke is shown as a solid line. Fig. 8 shows the conditions in a hy metallic system without pressure compensation means, so that a dead time Δt can be seen in the needle stroke behavior. In contrast to this, there is no such dead time in the system according to FIG. 9 with pressure compensation means; rather, a direct opening of the valve without dead time at time t _{1 is} possible. In the second diagram in FIG. 9, the stroke of the evasive piston is additionally shown as a dash-dot line.

Zur weiteren Veranschaulichung ist im dritten Diagramm der piezoseitige Druckverlauf gezeigt. In Fig. 8 erkennt man ein Schwingungsverhalten mit großen Schwingungsamplituden. Hierzu im Gegensatz erkennt man in Fig. 9 die erfindungsge mäß vorteilhafte Dämpfung der Druckschwingungen. In Fig. 9 ist zusätzlich der Druckverlauf am Ausweichkolben durch eine Strich-Punkt-Linie gezeigt. For further illustration, the piezo-side pressure curve is shown in the third diagram. In FIG. 8, a vibration behavior with large oscillation amplitudes can be seen. In contrast to this, one can see in FIG. 9 the damping of the pressure oscillations which is advantageous according to the invention. In FIG. 9, the pressure curve on the evasive piston is additionally shown by a dash-dot line.

Schließlich ist im unteren Diagramm der Fig. 8 und der Fig. 9 der nadelseitige Druck dargestellt. Wiederum erkennt man bei dem System gemäß Fig. 8 ohne Druckausgleichsmittel das Schwingungsverhalten mit großen Schwingungsamplituden, im Gegensatz zu dem System gemäß Fig. 9 mit Druckaus gleichsmitteln, wo eine deutliche Dämpfung zu sehen ist. Ferner ist in Fig. 8 eine Druckspitze von etwa 135 bar zu erkennen, welche aus dem Nachfördern des Piezoaktors resul tiert. Diese Druckspitze ist in dem System nach Fig. 9 auf etwa 55 bar vermindert. Dies hat den erfindungsgemäß vor teilhaften Einfluß auf das zeitliche Verhalten des Nadel hubs, insbesondere die Vermeidung einer Totzeit.Finally, the needle-side pressure is shown in the lower diagram of FIG. 8 and FIG. 9. Again, in the system according to FIG. 8 without pressure compensation means, the vibration behavior with large vibration amplitudes can be seen, in contrast to the system according to FIG. 9 with pressure compensation means, where a clear damping can be seen. Furthermore, a pressure peak of approximately 135 bar can be seen in FIG. 8, which results from the subsequent conveying of the piezo actuator. This pressure peak is reduced to approximately 55 bar in the system according to FIG. 9. This has the invention before geous influence on the temporal behavior of the needle stroke, in particular the avoidance of dead time.

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.The preceding description of the exemplary embodiments ge according to the present invention is for illustrative purposes only Purposes and not for the purpose of limiting the invention. Various changes and mo are within the scope of the invention differences possible without the scope of the invention as well to leave their equivalents.

Claims

1. Device with a hydraulic system which has a hydraulic coupler ( 100 , 102 , 40 , 42 ), characterized in that the coupler ( 100 , 102 , 40 , 42 ) has at least two interconnected coupler spaces ( 100 , 102 ) and that the hydraulic system has elastic means ( 112 , 116 ) which prevent the formation of pressure peaks.

2. Device according to claim 1, characterized in that the elastic means are designed as a spring ( 116 ) which acts on a piston ( 112 ) against the pressure in the hydraulic coupler ( 100 , 102 , 40 , 42 ) with force.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that in the first coupler space ( 100 ) projects a first piston ( 40 ) which can be actuated by an actuator ( 36 ) in the second coupler space ( 102 ), a second piston ( 42 ) protrudes, which can be actuated via the hydraulic coupling and that the elastic means ( 112 , 116 ) are arranged closer to the second coupler space ( 102 ) than to the first coupler space ( 100 ).

4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the piston ( 112 ) bears against a stop ( 118 ) in the idle state.

5. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the spring chamber on the back of the Kol bens ( 112 ) is filled with the same hydraulic medium as the rest of the hydraulic system.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the hydraulic system is part of an injection device, the injection device egg NEN pressure generator ( 12 ), one with the pressure generator ( 12 ) ge injector ( 14 ), a control valve ( 106 ) and an actuating element ( 36 ) for actuating the control valve ( 106 ), the effect of the actuating element ( 36 ) on the control valve ( 106 ) being transferable via the coupler ( 100 , 102 , 40 , 42 ).

7. Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that the actuating element ( 36 ) is a piezo actuator.

8. The device according to claim 6 or 7, characterized in that the first coupler space ( 100 ) in the vicinity of the point element ( 36 ) is arranged, that the second coupler space ( 102 ) is arranged in the vicinity of the control valve ( 106 ) and that the control valve ( 106 ) is arranged in the vicinity of the injector ( 14 ).

9. Device according to one of claims 3 to 8, characterized in that the adjusting element ( 36 ) is infinitely adjustable bar.

10. A method for power transmission with a hydraulic coupler ( 100 , 102 , 40 , 42 ), characterized in that the force is transmitted from a first coupler space ( 100 ) to a second coupler space ( 102 ) and that by elastic means ( 112 , 116 ) the formation of pressure peaks is prevented.

11. The method according to claim 10, characterized in that an actuating element ( 36 ) is activated, that the actuating element ( 36 ) actuates a first piston ( 40 ) in a first coupler chamber ( 100 ), the force via a hydraulic medium in a second coupler chamber ( 102 ) is transmitted with a second piston ( 42 ) and that a piston ( 112 ) increases the effective hydraulic volume by evading the pressure in the hydraulic system.