DE10112163A1 - Accumulator injection system (common rail) for internal combustion engines - Google Patents

Accumulator injection system (common rail) for internal combustion engines

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Rainer Haeberer
Helmut Clauss
Andreas Kellner
Felix Landhaeuser
Markus Rueckle
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

The invention relates to an injection system (Common Rail) for internal combustion engines comprising a flow controlled high pressure pump and a control device regulating the volume flow and also the rail pressure. According to the invention, said system is provided with a controllable, high speed pressure reduction valve (14, 14a, 19, 20, 22 - 28) for removing minimal amounts of fuel from the rail in order to reduce the pressure in the system, so that the desired system pressure (PSOLL) is not exceeded. A variance comparison of the pressure system is generated after the reduction in pressure and the withdrawal of fuel (pressure reduction) takes place by means of the pressure reduction valve.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Speichereinspritzsystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a memory injection system according to the preamble of Claim 1.

Derartige Einspritzsysteme sind bekannt. Zum diesbezüglichen allgemeinen Stand der Technik wird beispielsweise auf die deutsche Veröffentlichung "Diesel-Speichereinspritzsystem Common-Rail, technische Unterrichtung Bosch Nr. 1987722054; KHIVDT-0997-DE" verwiesen.Such injection systems are known. About the general State of the art is for example on the German publication "Diesel common rail injection system, technical information from Bosch No. 1987722054; KHIVDT-0997-DE ".

Man unterscheidet hier Einspritzsysteme mit hochdruckseitigem Druckregelventil, bei denen sich der Druck im Rail über das Druckregelventil senken läßt, und Common-Rail-Systeme mit mengengeregelter Hochdruckpumpe. Speziell auf die letztere Systemart bezieht sich die vorliegende Erfindung. Bei einem derartigen Common-Rail-System mit mengengeregelter Hochdruckpumpe kann der sich im Rail befindliche Kraftstoff nur durch Einspritzungen sowie Leckagen aus dem Rail entnommen werden. Ein zusätzliches aktives Glied zur Druckreduzierung gibt es hier - im Gegensatz zu den oben erwähnten Systemen mit hochdruckseitigem Druckregelventil - nicht.A distinction is made here between injection systems with a high-pressure pressure control valve, where the pressure in the rail can be reduced via the pressure control valve, and Common rail systems with volume controlled high pressure pump. Especially on the the latter type of system relates to the present invention. With such a Common rail system with volume-controlled high pressure pump can be in the Rail fuel only through injections and leakage from the rail be removed. There is an additional active link for pressure reduction here - in contrast to the above-mentioned systems with high-pressure side Pressure control valve - not.

Dieser Umstand wirkt sich bei bestimmten Betriebszuständen, z. B. bei Gasstößen im Schubbetrieb oder im Leerlauf, nachteilig aus. Bei diesen Betriebszuständen erhöht nämlich das Steuergerät, in Erwartung auf einen Betriebszustand, der einen hohen Raildruck verlangt, den Raildruck, ohne dass dies für den sich anschließend ergebenden tatsächlichen Betriebszustand nötig ist. Somit ergibt sich ein für den betreffenden Betriebszustand zu hoher Raildruck, der zu einer "harten Ver­ brennung", dem sogenannten Nageln, sowie zu einem möglichen Abstellen des Motors aufgrund unzulässiger Regelabweichung führt. Dieser unerwünschte Zustand hält solange an, bis sich der Raildruck - durch Injektor-Einspritzung sowie Leckagen anderer Komponenten - schließlich wieder auf den Solldruck verringert hat.This fact affects certain operating conditions, e.g. B. in gas surges in overrun or idle, disadvantageous. In these operating conditions namely increases the control unit in anticipation of an operating state that one high rail pressure, the rail pressure, without this for the subsequent  resulting actual operating condition is necessary. This results in a for the relevant operating state too high rail pressure, which leads to a "hard Ver burning ", the so-called nailing, as well as a possible turning off of the Motor leads due to impermissible control deviation. This unwanted Condition continues until the rail pressure - through injector injection as well Leaks in other components - finally reduced to the target pressure Has.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, geeignete Maßnahmen dafür zu treffen, dass unerwünschte Raildruckerhöhungen bei den genannten speziellen und kurz­ zeitigen Betriebszuständen rasch nach unten korrigiert werden können.The object of the present invention is to take suitable measures for that undesirable rail pressure increases in the aforementioned special and short current operating conditions can be quickly corrected downwards.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einem Einspritzsystem der eingangs bezeichneten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention, the object in an injection system is the beginning designated type by the characterizing features of claim 1 solved.

Durch das erfindungsgemäße schnellschaltende Druckabbauventil gelingt es, bei Bedarf den Systemdruck um einen definierten Betrag abzusenken. Damit das gesamte Common-Rail-System regelbar bleibt, was ein Nichtunterschreiten des gewünschten Systemdrucks voraussetzt, dürfen dem System nur kleinste Kraft­ stoffmengen entnommen werden.The rapid-switching pressure relief valve according to the invention enables if necessary, reduce the system pressure by a defined amount. So that entire common rail system remains controllable, which is not a shortfall required system pressure, the system is only allowed to use the smallest force quantities of substance are removed.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Grundgedankens der Erfindung beinhalten die Patentansprüche 2-27.Advantageous refinements and developments of the basic idea of Invention include claims 2-27.

Zeichnungdrawing

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen veran­ schaulicht, die im Folgenden detailliert beschrieben sind. Es zeigt (jeweils in vergrößerter Darstellung):The invention is caused in the drawing using exemplary embodiments clear, which are described in detail below. It shows (each in enlarged view):

Fig. 1 eine Ausführungsform eines Druckabbauventils, im vertikalen Längsschnitt, Fig. 1 shows an embodiment of a pressure reduction valve, in vertical longitudinal section,

Fig. 2 - in Teildarstellung entsprechend Fig. 1 (Bereich "x" in Fig. 1) - mehrere Varianten eines Druckab­ bauventils, die gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 abgewandelt sind, FIG. 2 - in partial view corresponding to Figure 1 (the "x" in Fig. 1) -.. Several variants of a reduction in pressure bauventils which are modified from the embodiment of Figure 1,

Fig. 3 eine weitere - gegenüber den Ausführungsformen nach Fig. 1 und 2 (im Bereich "y", Fig. 1) abge­ wandelte Variante eines Druckabbauventils, und Fig. 3 shows another - compared to the embodiments of FIGS. 1 and 2 (in the area "y", Fig. 1) modified variant of a pressure relief valve, and

Fig. 4 - anhand einer Diagrammdarstellung, Systemdruck (P in bar), aufgetragen über der Zeit (t in s), - den Druckabbau durch Tätigwerden des erfindungsge­ mäßen Druckabbauventils, z. B. nach einer der Ausführungsformen von Fig. 1 bis 3. Fig. 4 - using a diagram, system pressure (P in bar), plotted over time (t in s), - the pressure reduction by action of the pressure relief valve according to the invention, z. B. according to one of the embodiments of FIGS. 1 to 3.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Es bezeichnet 10 insgesamt einen Elektromagneten, bestehend aus einer Wicklung 11 mit elektrischer Stromzuführung 12, einem Wicklung 11 und Stromzuführung 12 nahezu vollständig umschließenden Magnetkern 13, einem koaxial zu Wicklung 11 und Magnetkern 13 angeordneten Ankerbolzen 14 und einer auf dem Ankerbolzen 14 sitzenden Ankerplatte 15, deren Außendurchmesser nahezu dem Außendurchmesser des Magnetkerns 13 entspricht. In dem Magnetkern 13 ist eine Sacklochbohrung 16 eingearbeitet, in der eine Druckfeder 17 angeordnet ist, die sich rückseitig an einem mit 18 bezifferten Boden der Sacklochbohrung 16 und (nur bei der Ausführungform nach Fig. 1) vorderseitig an der Ankerplatte 15 abstützt.It designates 10 as a whole an electromagnet, consisting of a winding 11 with electrical power supply 12 , a winding 11 and power supply 12 almost completely enclosing magnetic core 13 , an armature bolt 14 arranged coaxially with winding 11 and magnetic core 13 and an armature plate 15 seated on armature bolt 14 , whose outer diameter almost corresponds to the outer diameter of the magnetic core 13 . A blind hole 16 is incorporated in the magnetic core 13 , in which a compression spring 17 is arranged, which is supported on the back on a bottom of the blind hole 16 numbered 18 and (only in the embodiment according to FIG. 1) on the front on the anchor plate 15 .

Der Ankerbolzen 14 ist mit seinem vorderen Bereich in einer zentrischen Bohrung 19 eines insgesamt mit 20 bezeichneten Ventilkörpers verschieblich angeordnet. Elektromagnet 10 und Ventilkörper 20, letzterer nur teilweise, sind von einem gemeinsamen Gehäuse 21 umschlossen (Fig. 1).The armature bolt 14 is displaceably arranged with its front region in a central bore 19 of a valve body designated as a whole by 20. Electromagnet 10 and valve body 20 , the latter only partially, are enclosed by a common housing 21 ( FIG. 1).

Wie des Weiteren aus Fig. 1 hervorgeht, weist der vordere Abschnitt des Ankerbolzens 14 eine konische Verjüngung 22 auf, die als Ventilkolben fungiert. Das Ende 23 der Verjüngung 22 bildet hierbei ein Dichtelement, das mit einem im Ventilkörper 20 ausgebildeten Ventilsitz 24 zusammenwirkt. Bei der aus Fig. 1 ersichtlichen Ausführungsform sind Dichtelement 23 und Ventilsitz 24 kugelförmig ausgebildet. Es ist aber - alternativ - auch denkbar, das Dichtelement 23 als Kegelspitze auszubilden und mit einem entsprechend konusförmigen Ventilsitz 24 zusammenwirken zu lassen. Das Dichtelement 23, sei es nun kugel- oder kegelförmig gestaltet, kann einstückig am Ventil­ kolben 22 angeformt oder als Separatteil mit diesem verbunden sein.As can further be seen from FIG. 1, the front section of the anchor bolt 14 has a conical taper 22 , which functions as a valve piston. The end 23 of the taper 22 here forms a sealing element which interacts with a valve seat 24 formed in the valve body 20 . In the embodiment shown in FIG. 1, sealing element 23 and valve seat 24 are spherical. However, it is - alternatively - also conceivable to design the sealing element 23 as a cone tip and to allow it to interact with a correspondingly conical valve seat 24 . The sealing element 23 , be it spherical or conical, can be integrally formed on the valve piston 22 or connected to it as a separate part.

In einer abgestuften Längsbohrung 25 des Ventilkörpers 20 ist eine Drossel 26 (als Separatteil) eingesetzt, zum Beispiel eingepresst, die im Innern eine zur Bohrung 25 koaxiale Drosselbohrung 27 besitzt. Im Bereich des konischen Ventilkolbens 22 sind im Ventilkörper 20 radiale Ablaufbohrungen 28 eingearbeitet, durch die bei geöffnetem Ventil Kraftstoff abfließen kann. Die im Vorstehenden genannten Teile 14/22, 19, 20 und 22-28 bilden insgesamt ein Druckabbauventil, dessen Funktion weiter unten im Einzelnen erläutert ist. In a stepped longitudinal bore 25 of the valve body 20 , a throttle 26 (as a separate part) is inserted, for example pressed in, which has a throttle bore 27 coaxial with the bore 25 . In the area of the conical valve piston 22 , radial drain bores 28 are made in the valve body 20 , through which fuel can flow off when the valve is open. The mentioned in the foregoing parts 14/22, 19, 20 and 22-28 as a whole constitute a pressure reduction valve, the function of which is explained below in detail.

Wie Fig. 1 weiterhin deutlich macht, ist die Betätigung des Druckabbauventils 14/22, 19, 20, 22 bis 28 durch den Elektromagneten 10 einerseits und durch die Ventilfeder 17 andererseits so konzipiert, dass das Druckabbauventil bei unbestromtem Elektromagneten 10 durch die entsprechend vorgespannte Ventilfeder 17 in Schließstellung gehalten wird. Es handelt sich hierbei um den überwiegend gegebenen Betriebszustand des Ventils. Soll das Druckab­ bauventil geöffnet werden, was sehr rasch erfolgen muss, so geschieht das durch die Magnetwirkung des bestromten Elektromagneten 10, die über die Ankerplatte 15 auf den Ankerbolzen/Ventilkolben 14/22 wirkt und diesen in Pfeilrichtung 29, also entgegen der Druckkraft der Ventilfeder 17 bewegt. Hierbei hebt das Dichtelement 23 vom Ventilsitz 24 ab, und das Druckab­ bauventil ist damit geöffnet. Die geschilderte Schaltkonzeption hat folgende wesentliche Vorteile:
As further makes Fig. 1 clearly, the operation of the pressure reduction valve 14/22, 19, 20, designed 22 to 28 by the electromagnet 10 on the one hand and by the valve spring 17 on the other hand so that the pressure reduction valve when the electromagnet is not energized 10 by the correspondingly prestressed valve spring 17 is held in the closed position. This is the predominant operating state of the valve. If the reduction in pressure to open bauventil, which occur very rapidly must, as is done by the magnetic action of the energized electromagnet 10 / acts via the armature plate 15 on the anchor pin / valve piston 14 22 and this in the direction of arrow 29, ie against the urging force of the valve spring 17 moves. Here, the sealing element 23 lifts off from the valve seat 24 , and the pressure relief valve is thus opened. The circuit design described has the following main advantages:

  • - schnelles Öffnen des Druckabbauventils über Bestromung (hoher Anzugsstrom, niedrigerer Haltestrom möglich)- Quick opening of the pressure relief valve via energization (high starting current, lower holding current possible)
  • - Energieaufwand nur im Bedarfsfall; dadurch geringere Magneterwärmung- energy consumption only when needed; thereby lower magnetic warming
  • - definierte Dichtkraft über Ventilfeder 17, unabhängig von Umgebungstemperatur (Widerstandserhöhung in der Wicklung 11) sowie der Betriebsspannung.- Defined sealing force via valve spring 17 , regardless of the ambient temperature (increase in resistance in winding 11 ) and the operating voltage.

Bei Bestromung der Wicklung 11 des Elektromagneten 10 wird also die Ankerplatte 15 sowie der Ankerbolzen 14 durch die sich ergebenden Magnetkräfte in Richtung Magnetkern 13 gezogen. Der Ventilsitz 24 wird geöffnet, und der dem Rail entnommene Kraftstoff kann durch die Drossel 26, 27 über die Ablaufbohrungen 28 abfließen. Die Drosselbohrung 27 muss dabei so ausgelegt sein, dass der Volumenstrom und damit die Ab­ senkung des Raildrucks regelbar bleibt. Ein Unterschwingen des Solldrucks muss verhindert werden. When the winding 11 of the electromagnet 10 is energized, the armature plate 15 and the armature bolt 14 are thus pulled in the direction of the magnetic core 13 by the resulting magnetic forces. The valve seat 24 is opened and the fuel removed from the rail can flow out through the throttle 26 , 27 via the drain holes 28 . The throttle bore 27 must be designed so that the volume flow and thus the reduction of the rail pressure remains controllable. Undershooting of the target pressure must be prevented.

Um die benötigten kleinen Durchmesser der Drossel 26 - die abgestufte Bohrung 27 geht in einen Drosselquerschnitt 30 noch kleineren Durchmessers über - mit entsprechend kleinen Toleranzen herstellen zu können, sollte das Drosselelement 26 als Einzelteil gefertigt und in den Ventilkörper 20 einge­ presst sein. Die Einbringung der Drosselquerschnitte 27, 30 in das Drossel­ element 26 kann z. B. durch Laserschneiden, Bohren oder Erodieren erfolgen.In order to be able to produce the required small diameter of the throttle 26 - the stepped bore 27 changes into a throttle cross-section 30 of an even smaller diameter - with correspondingly small tolerances, the throttle element 26 should be manufactured as an individual part and pressed into the valve body 20 . The introduction of the throttle cross sections 27 , 30 in the throttle element 26 can, for. B. by laser cutting, drilling or eroding.

Ein schnelles Schließen des Druckabbauventils 14/22, 19, 20, 22-28 ist nur möglich, wenn die Ankerplatte 15 nach Rücknahme der Bestromung nicht am Magnetkern 13 hängenbleibt. Um ein solches unerwünschtes "magnetisches Kleben" zu vermeiden, ist es gegebenfalls erforderlich, zwischen Ankerplatte 15 und Magnetkern 13 einen Restluftspalt vorzusehen. Dieser kann durch Beschichten der Ankerplatte 15 an ihrer dem Magnetkern 13 zugewandten Stirnfläche 31 oder des Magnetkerns 13 an seiner der Ankerplatte 15 zugewandten Stirnfläche 32 bewirkt werden. Eine solche - partielle - Beschichtung der Magnetkernstirnfläche 32 ist in Fig. 1 angedeutet und mit 33 beziffert.A rapid closing of the pressure reduction valve 14/22, 19, 20, 22-28 is only possible if the anchor plate 15 does not stick after the withdrawal of the energization of the magnet core. 13 In order to avoid such an undesirable "magnetic sticking", it may be necessary to provide a residual air gap between the armature plate 15 and the magnetic core 13 . This can be effected by coating the armature plate 15 on its end face 31 facing the magnetic core 13 or the magnetic core 13 on its end face 32 facing the armature plate 15 . Such a - partial - coating of the magnetic core end face 32 is indicated in FIG. 1 and numbered 33.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die gesamte Stirnfläche der (dort mit 15a bezeichneten) Ankerplatte mit einer Beschichtung 34 versehen. Als Werkstoff für die Beschichtung 33 bzw. 34 kommt beispielsweise Chrom in Betracht.In the embodiment according to FIG. 2, the entire end face of the anchor plate (designated 15a there) is provided with a coating 34 . Chromium, for example, can be used as the material for the coating 33 or 34 .

Fig. 3 zeigt eine andere mögliche Alternative zur Erzeugung des in Rede stehenden Restluftspalts. Hierfür ist an die der Ankerplatte 15 zugewandte Stirnfläche des Magnetkerns 13a ein Absatz 35 angedreht, so dass die Ankerplatte 15 nur an dem stehengebliebenen Rand 36 des Magnetkerns 13a zur Anlage gelangen kann. Der sich hierdurch ergebende Restluftspalt ist in Fig. 3 mit "a" bezeichnet. Fig. 3 shows another possible alternative to the generation of the residual air gap in question. For this purpose, to which the armature plate 35 is a one paragraph 15 rotates facing end face of the magnetic core 13 so that the armature plate 15 only at the edge 36 left standing 13 a is engageable of the magnetic core. The resulting residual air gap is designated "a" in FIG. 3.

Eine weitere Besonderheit der Ausführungsform nach Fig. 2 (gegenüber den Ausführungsformen nach Fig. 1 und 3) besteht darin, dass die Ankerplatte 15a nicht fest auf dem Ankerbolzen 14a sitzt, sondern auf diesem verschieblich angeordnet ist. Eine formschlüssige Verbindung zwischen Ankerbolzen 14a und Ankerplatte 15a ist jedoch trotzdem sowohl in Ventil-Schließrichtung (Pfeil 37) wie auch in Ventil-Öffnungsrichtung (Pfeil 29) gewährleistet. Hierfür ist am rückwärtigen Ende des Ankerbolzens 14a ein Bund 38 ausgebildet, der die Ankerplatte 15a hintergreift. Die Druckfeder 17 stützt sich vorderseitig an diesem Bund 38 ab, so dass sie - im Gegensatz zur Ausführungsform nach Fig. 1 - den Ankerbolzen 14a nicht mittelbar über die Ankerplatte 15a, sondern unmittelbar betätigt. Vorderseitig wird die Ankerplatte 15a von einem elastischen Element 39 (obere Hälfte in Fig. 2) bzw. 40 (untere Hälfte in Fig. 2) beaufschlagt.Another special feature of the embodiment according to FIG. 2 (compared to the embodiments according to FIGS. 1 and 3) is that the anchor plate 15 a is not seated firmly on the anchor bolt 14 a, but is arranged displaceably thereon. However, a positive connection between anchor bolt 14 a and anchor plate 15 a is guaranteed both in the valve closing direction (arrow 37 ) and in the valve opening direction (arrow 29 ). For this purpose, a collar 38 is formed at the rear end of the anchor bolt 14 a, which engages behind the anchor plate 15 a. The compression spring 17 is supported on the front of this collar 38 , so that - in contrast to the embodiment according to FIG. 1 - it actuates the anchor bolt 14 a not directly via the anchor plate 15 a, but directly. At the front, the anchor plate 15 a is acted upon by an elastic element 39 (upper half in FIG. 2) or 40 (lower half in FIG. 2).

Bei der in der oberen Hälfte von Fig. 2 gezeigten Variante ist das elastische Element 39 als konusförmige Druckfeder ausgebildet, die sich vorderseitig am Ventilkörper 20 abstützt. Nach der Variante der unteren Hälfte von Fig. 2 ist das elastische Element 40 dagegen ein Elastomerring, der sich über eine Anlage­ scheibe 41 und einen Sprengring 42 am Ankerbolzen 14a abstützt.In the variant shown in the upper half of FIG. 2, the elastic element 39 is designed as a conical compression spring which is supported on the valve body 20 on the front side. According to the variant of the lower half of FIG. 2, the elastic element 40 is, on the other hand, an elastomer ring which is disc-supported via a system 41 and a snap ring 42 on the anchor bolt 14 a.

Das elastische Element - 39 bzw. 40 - übt bei Betätigung des Ankerbolzens 14a in Ventil-Schließrichtung 37 auf die Ankerplatte 15a eine verzögerte und dämpfende Wirkung aus, dergestalt, dass beim Schließen des Druckab­ bauventils nur die Masse des Ankerbolzens 14a/Ventilkolbens (22, Fig. 1) in den Ventilsitz (24, Fig. 1) trifft. Die Impulskraft der Ankerplatte 15a wird dagegen über das elastische Element 39 bzw. 40 verzögert und gedämpft an den Ventilsitz (24, Fig. 1) weitergegeben. Durch die beschriebenen Maß­ nahmen wird vorteilhafterweise ein (ansonsten nicht auszuschließendes) Einschlagen des Ventilsitzes 24 vermieden.The elastic element - 39 or 40 - exerts a delayed and damping effect upon actuation of the anchor bolt 14 a in the valve closing direction 37 on the anchor plate 15 a, such that when the pressure reducing valve is closed, only the mass of the anchor bolt 14 a / valve piston (22, Fig. 1) in the valve seat (24, Fig. 1). The impulse force of the armature plate 15 a, on the other hand, is delayed and damped via the elastic element 39 or 40 and passed on to the valve seat (24, FIG. 1). Due to the measures described, a (otherwise not excluded) hammering of the valve seat 24 is advantageously avoided.

In Ventil-Öffnungsrichtung 29 dagegen - die Ankerplatte 15a wird hierbei durch den (bestromten) Elektromagneten 10 bzw. den Magnetkern 13 angezogen - besteht (über den Bund 38 am Ankerbolzen 14a) ebenfalls eine formschlüssige Verbindung zwischen Ankerplatte 15a und Ankerbolzen 14a. Das elastische Element 39 bzw. 40 hat jedoch in diesem Fall (erwünschtermaßen) keinen Einfluß auf das Massensystem Ankerplatte 15a/Ankerbolzen 14a. Vielmehr kommt hierbei der Vorteil der großen Masse der Ankerplatte 15a im Hinblick auf ein angestrebtes schnelles Öffnen des Druckabbauventils voll zum Tragen.In the valve opening direction 29, on the other hand - the armature plate 15 a is attracted by the (energized) electromagnet 10 or the magnetic core 13 - there is also (via the collar 38 on the armature bolt 14 a) a positive connection between the armature plate 15 a and armature bolt 14 a , In this case, however, the elastic element 39 or 40 (desirably) has no influence on the mass system anchor plate 15 a / anchor bolt 14 a. Rather, the advantage of the large mass of the anchor plate 15 a comes into play with regard to the desired rapid opening of the pressure relief valve.

Ein weiterer Vorteil der im Vorstehenden beschriebenen Konstruktion nach Fig. 2 ist darin zu sehen, dass eine Schrägstellung der Ankerplatte 15a zum Magnet­ kern 13 durch den Schiebesitz zwischen Ankerplatte 15a und Ankerbolzen 14a ausgeglichen werden kann. Eine (unerwünschte) Hysterese (etwa durch Abstützung der Ankerplatte 15a am Magnetkern 13 und dadurch bewirktes Verkanten der Führung des Ankerbolzens 14a im Ventilkörper) läßt sich damit in einfacher und wirksamer Weise vermeiden.A further advantage of the construction according to FIG. 2 described above is that an inclined position of the armature plate 15 a to the magnetic core 13 can be compensated for by the sliding fit between the armature plate 15 a and armature bolt 14 a. An (undesirable) hysteresis (for example by supporting the armature plate 15 a on the magnetic core 13 and thereby causing the guide of the armature bolt 14 a in the valve body) can be avoided in a simple and effective manner.

Eine (allen Ausführungsformen nach Fig. 1-3 gemeinsame) weitere Besonder­ heit besteht darin, dass es noch eine zusätzliche Möglichkeit der Schaffung eines Arbeitsluftspalts in Richtung Magnetkern 13 gibt. Dieser für große Kräfte benötigte zusätzliche (kleine) Arbeitsluftspalt lässt sich über eine Einstellscheibe 43 (siehe Fig. 1), die zwischen zwei Absätzen 44 bzw. 45 des Gehäuses 21 einerseits und des Magnetkerns 13 andererseits angeordnet ist, einstellen. Hierdurch ergeben sich große Magnetkräfte und somit eine gute Dynamik des Druckabbauventils.A further special feature (common to all the embodiments according to FIGS. 1-3) is that there is still an additional possibility of creating a working air gap in the direction of the magnetic core 13 . This additional (small) working air gap required for large forces can be adjusted via an adjusting disk 43 (see FIG. 1) which is arranged between two shoulders 44 and 45 of the housing 21 on the one hand and the magnetic core 13 on the other hand. This results in large magnetic forces and thus good dynamics of the pressure relief valve.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Druckabbauventils wird durch die diagrammatische Darstellung der Fig. 4 besonders deutlich. Hierbei stellt eine in strichpunktierter Linie gezeichnete Kurve 46 den Solldruckverlauf und eine in ausgezogener Linie gezeichnete Kurve 47 den Istdruckverlauf bei einem er­ forderlichen Druckabbau im Rail dar.The mode of operation of the pressure reduction valve according to the invention is particularly clear from the diagrammatic illustration in FIG. 4. Here, a curve 46 drawn in a dash-dotted line represents the setpoint pressure curve and a curve 47 drawn in a solid line represents the actual pressure curve when he requires pressure reduction in the rail.

Nach einem (unerwünscht hohen) Druckanstieg, markiert durch den Ast 48 der Istdruckkurve 47, erfolgt - im Zeitpunkt A - ein erstes Öffnen und - im Zeitpunkt B - ein Wiederschließen des Druckabbauventils. In dem dazwischenliegenden Zeit­ intervall ist ein steiler Druckabfall (Kurvenast 49) zu konstatieren, der sich an­ schließend - nunmehr moderat - fortsetzt (Kurvenast 50). After an (undesirably high) pressure increase, marked by the branch 48 of the actual pressure curve 47 , the pressure reduction valve is opened - at time A - and - at time B - is closed again. In the intervening time interval, a steep pressure drop (curve branch 49 ) can be observed, which then continues - now moderately - (curve branch 50 ).

Wie ein Vergleich mit dem darunterliegenden Ast 51 der Solldruckkurve 46 erkennen läßt, genügt aber der Istdruckabfall im Bereich des Kurvenastes 50 nicht den Erfordernissen. Das Druckabbauventil wird deshalb im Zeitpunkt C nochmals betätigt (geöffnet) und anschließend (im Zeitpunkt D) wieder geschlossen. In dem hierdurch bewirkten steilen Istdruckabfall (Kurvenast 52 der Istdruckkurve 47) findet die gewünschte Annäherung des Istdruckes an den Solldruck statt.As can be seen from a comparison with the branch 51 of the target pressure curve 46 underneath, the actual pressure drop in the region of the branch 50 does not meet the requirements. The pressure relief valve is therefore actuated again (opened) at time C and then closed again (at time D). In the steep actual pressure drop caused thereby (curve branch 52 of the actual pressure curve 47 ), the desired approximation of the actual pressure to the target pressure takes place.

Der Abbau des Systemdrucks durch das Druckabbauventil erfolgt also durch ständigen Soll/Ist-Vergleich des Systemdrucks und - bei Bedarf - wiederholtes Öffnen und Schließen des Druckabbauventils. Die Darstellung in Fig. 4 macht deutlich, dass während dieses - gegebenenfalls mehrmaligen - Druckabbaus der Istdruck (Kurve 47) zu keinem Zeitpunkt den Solldruck (Kurve 46) unterschreitet. Das Gesamtsystem des Rails bleibt dadurch stets regelbar.The system pressure is reduced by the pressure relief valve by means of a constant target / actual comparison of the system pressure and - if necessary - repeated opening and closing of the pressure relief valve. The illustration in FIG. 4 makes it clear that during this — possibly repeated — pressure reduction, the actual pressure (curve 47 ) never falls below the target pressure (curve 46 ). As a result, the overall rail system always remains controllable.

Claims (27)

1. Speichereinspritzsystem (Common Rail) für Brennkraftmaschinen, mit mengengeregelter Hochdruckpumpe und einem den Volumenstrom und damit den Raildruck regelnden Steuergerät, gekennzeichnet durch ein steuerbares Druckabbauventil (14, 14a, 19, 20, 22-28) zur Entnahme minimaler Kraftstoff­ mengen aus dem Rail zum Zwecke des Druckabbaus im System, derart, dass der gewünschte Systemdruck (PSOLL) nicht unterschritten wird, und dass nach einem Druckabbau ein Soll/Ist-Vergleich des Systemdrucks und - gegebenenfalls - anschließend erneut eine Entnahme von Kraftstoff (Druckabbau) durch das Druck­ abbauventil erfolgt.1.Storage injection system (common rail) for internal combustion engines, with a volume-controlled high-pressure pump and a control unit that regulates the volume flow and thus the rail pressure, characterized by a controllable pressure relief valve ( 14 , 14 a, 19 , 20 , 22-28 ) for removing minimal amounts of fuel from the Rail for the purpose of reducing the pressure in the system in such a way that the desired system pressure (P TARGET ) is not undershot, and that after a decrease in pressure, a target / actual comparison of the system pressure and - if necessary - again a fuel (pressure reduction) withdrawal by the Pressure relief valve takes place. 2. Speichereinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckabbauventil (14, 14a, 19, 20, 22-28) gegen Federwiderstand (17) elektromagnetisch betätigbar ist.2. Accumulator injection system according to claim 1, characterized in that the pressure relief valve ( 14 , 14 a, 19 , 20 , 22-28 ) can be actuated electromagnetically against spring resistance ( 17 ). 3. Speichereinspritzsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerbolzen (14, 14a) eines Elektromagneten (10) zugleich den Ventilkolben (22) des Druckabbauventils (14, 14a, 19, 20, 22-28) bildet und dass am vorderen Ende des Ventilkolbens ein mit einem Ventilsitz (24) zusammenwirkendes Dicht­ element (23) ausgebildet bzw. angeordnet ist.3. Accumulator injection system according to claim 1 or 2, characterized in that the anchor bolt ( 14 , 14 a) of an electromagnet ( 10 ) also forms the valve piston ( 22 ) of the pressure relief valve ( 14 , 14 a, 19 , 20 , 22-28 ) and that at the front end of the valve piston with a valve seat ( 24 ) cooperating sealing element ( 23 ) is formed or arranged. 4. Speichereinspritzsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement konisch ausgebildet ist und mit einem entsprechenden Kegelventil­ sitz zusammenwirkt.4. Accumulator injection system according to claim 3, characterized in that the Sealing element is conical and with a corresponding cone valve seat interacts. 5. Speichereinspritzsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (23) kugelförmig ausgebildet ist und mit einem entsprechenden Kugelventilsitz (24) kooperiert (Fig. 1). 5. Accumulator injection system according to claim 3, characterized in that the sealing element ( 23 ) is spherical and cooperates with a corresponding ball valve seat ( 24 ) ( Fig. 1). 6. Speichereinspritzsystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (Kegel bzw. Kugel 23) einstückig an den Ankerbolzen/­ Ventilkolben (14, 14a/22) angeformt ist.6. Accumulator injection system according to claim 4 or 5, characterized in that the sealing element (cone or ball 23 ) is integrally formed on the anchor bolt / valve piston ( 14 , 14 a / 22 ). 7. Speichereinspritzsystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (Kegel bzw. Kugel 23) als Separatteil ausgebildet und mit dem Ankerbolzen/Ventilkolben (14, 14a/22) fest verbunden ist.7. Accumulator injection system according to claim 4 or 5, characterized in that the sealing element (cone or ball 23 ) is formed as a separate part and is firmly connected to the anchor bolt / valve piston ( 14 , 14 a / 22 ). 8. Speichereinspritzsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 3-7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerbolzen/Ventilkolben (14, 14a/22) in einer zentrischen Bohrung (19) eines außerhalb des Elektromagneten (10) aber koaxial zu diesem angeordneten Ventilkörpers (20) axial verschiebbar geführt ist.8. Accumulator injection system according to one or more of claims 3-7, characterized in that the anchor bolt / valve piston ( 14 , 14 a / 22 ) in a central bore ( 19 ) of an outside of the electromagnet ( 10 ) but arranged coaxially to this valve body ( 20 ) is guided axially. 9. Speichereinspritzsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 3-8, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet (10) als Plattenmagnet ausge­ bildet ist, derart, dass Wicklung (11) und elektrischer Anschluß (12) des Elektro­ magneten in einem Magnetkern (13) eingebettet sind, und dass der Magnetkern (13) eine koaxial zum Ankerbolzen/Ventilkolben (14, 14a/22) liegende Sackloch­ bohrung (16) aufweist, in der eine den Ankerbolzen/Ventilkolben (14, 14a/22) druckbeaufschlagende Ventilfeder (17, 17a) angeordnet ist.9. memory injection system according to one or more of claims 3-8, characterized in that the electromagnet ( 10 ) is formed as a plate magnet, such that the winding ( 11 ) and electrical connection ( 12 ) of the electromagnet in a magnetic core ( 13 ) are embedded, and that the magnetic core ( 13 ) has a blind hole ( 16 ) coaxial with the anchor bolt / valve piston ( 14 , 14 a / 22 ), in which a valve spring ( 14 , 14 a / 22 ) pressurizing the anchor bolt / valve piston ( 17 , 17 a) is arranged. 10. Speichereinspritzsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 2-9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerbolzen/Ventilkolben (14, 14a/22) durch die Ventilfeder (17, 17a) in Ventil-Schließrichtung (37) druckbeaufschlagt und durch den Elektromagneten (10) entgegen der Ventilfederkraft in Öffnungs­ richtung (29) betätigbar ist.10. Accumulator injection system according to one or more of claims 2-9, characterized in that the anchor bolt / valve piston ( 14 , 14 a / 22 ) is pressurized by the valve spring ( 17 , 17 a) in the valve closing direction ( 37 ) and by the electromagnet ( 10 ) against the valve spring force in the opening direction ( 29 ) can be actuated. 11. Speichereinspritzsystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerbolzen/Ventilkolben (14/22) durch den Elektromagneten (10) bzw. durch die Ventilfeder (17) - mittelbar - über eine mit dem Ankerbolzen/­ Ventilkolben verbundene Ankerplatte (15) betätigbar ist, die einen dem Durch­ messer des Magnetkerns (13) entsprechenden oder im wesentlichen ent­ sprechenden Durchmesser aufweist (Fig. 1 und 3). 11. Accumulator injection system according to claim 9 or 10, characterized in that the anchor bolt / valve piston (14/22) by the electromagnet (10) or by the valve spring (17) - indirectly - via a connected to the anchor bolt / valve piston anchor plate (15 ) can be actuated, which has a diameter of the magnetic core ( 13 ) corresponding or essentially speaking diameter ( Fig. 1 and 3). 12. Speichereinspritzsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Magnetkern (13) des Elektromagneten (10) und der Wicklung (11) ein axialer Restluftspalt (a) vorgesehen ist, der so gewählt ist, dass kein "magnetisches Kleben" der Ankerplatte (15, 15a) an dem Magnetkern (13) 5 erfolgen kann, wenn die Bestromung der Wicklung (11) zurückgenommen wird.12. Accumulator injection system according to claim 11, characterized in that an axial residual air gap (a) is provided between the magnetic core ( 13 ) of the electromagnet ( 10 ) and the winding ( 11 ), which is chosen so that no "magnetic sticking" of the armature plate ( 15 , 15 a) on the magnetic core ( 13 ) 5 can take place when the current supply to the winding ( 11 ) is withdrawn. 13. Speichereinspritzsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des axialen Restluftspalts (a) zwischen Magnetkern (13) und Anker­ platte (15) an der der Ankerplatte (15) zugewandten Stirnfläche des Magnetkerns ein Absatz (35) ausgebildet ist (Fig. 3).13. Accumulator injection system according to claim 12, characterized in that the plate for generating the axial residual air gap (a) between the magnet core (13) and armature (15) on which the armature plate is formed (15) facing the end face of the magnetic core a shoulder (35) (Figure . 3). 14. Speichereinspritzsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die der Ankerplatte (15, 15a) zugewandte Stirnfläche des Magnetkerns (13) zur Erzeugung des axialen Restluftspalts (a) zwischen Magnetkern (13) und Anker­ platte (15, 15a) mit einer Beschichtung (33, 34) versehen ist (Fig. 1 und 2).14. Accumulator injection system according to claim 12, characterized in that the armature plate ( 15 , 15 a) facing the end face of the magnetic core ( 13 ) for generating the axial residual air gap (a) between the magnetic core ( 13 ) and armature plate ( 15 , 15 a) with a coating ( 33 , 34 ) is provided ( Fig. 1 and 2). 15. Speichereinspritzsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschichtung auf der Magnetkernstirnfläche (32) oder der rückseitigen Stirn­ fläche der Ankerplatte (15a) eine Chromschicht angeordnet ist.15. Accumulator injection system according to claim 14, characterized in that a chrome layer is arranged as a coating on the magnetic core end face ( 32 ) or the rear end face of the anchor plate ( 15 a). 16. Speichereinspritzsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 11-15, dadurch gekennzeichnet, dass Ankerplatte (15a) und Ankerbolzen/Ventilkolben (14a) in Öffnungsrichtung (29) und in Schließrichtung (37) des Druckabbau­ ventils formschlüssig zusammenwirken, jedoch mechanisch nicht fest mitein­ ander verbunden sind (Fig. 2).16. Accumulator injection system according to one or more of claims 11-15, characterized in that the anchor plate ( 15 a) and anchor bolt / valve piston ( 14 a) interact positively in the opening direction ( 29 ) and in the closing direction ( 37 ) of the pressure reduction valve, but not mechanically are firmly connected to each other ( Fig. 2). 17. Speichereinspritzsystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerplatte (15a) auf dem Ankerbolzen/Ventilkolben (14a) axial verschieblich angeordnet und an dem (vom Ventilsitz abgewandten) rückseitigen Ende des Ankerbolzens/Ventilkolbens (14a) ein die Ankerplatte (15a) hintergreifender Bund (38) ausgebildet ist, der von der Ventilfeder (17a) beaufschlagt ist. 17. Accumulator injection system according to claim 16, characterized in that the armature plate ( 15 a) on the armature pin / valve piston ( 14 a) is arranged axially displaceably and at the (end facing away from the valve seat) rear end of the armature pin / valve piston ( 14 a) an the armature plate ( 15 a) engaging collar ( 38 ) is formed, which is acted upon by the valve spring ( 17 a). 18. Speichereinspritzsystem nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass an der (dem Ventilsitz zugewandten) Vorderseite der Ankerplatte (15a) ein elastisches Element angreift, das die Ankerplatte (15a) mit dem Bund (38) am Ankerbolzen/Ventilkolben (14a) in Anlage hält.18. Accumulator injection system according to claim 16 or 17, characterized in that on the (facing the valve seat) front side of the anchor plate ( 15 a) an elastic element engages the anchor plate ( 15 a) with the collar ( 38 ) on the anchor bolt / valve piston ( 14 a) holds. 19. Speichereinspritzsystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass sich das elastische Element (39) einerseits an der Ankerplatte (15a), anderer­ seits am Ventilkörper (20) abstützt.19. The storage injection system according to claim 18, characterized in that the elastic element ( 39 ) is supported on the one hand on the anchor plate ( 15 a) and on the other hand on the valve body ( 20 ). 20. Speichereinspritzsystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass sich das elastische Element (40) einerseits an der Ankerplatte (15a), andererseits am Ankerbolzen Ventilkolben (14a) selbst mittelbar über eine auf dem Anker­ bolzen/Ventilkolben (14a) sitzende und axial befestigte Anlagescheibe (41) abstützt.20. Accumulator injection system according to claim 18, characterized in that the elastic element ( 40 ) on the one hand on the anchor plate ( 15 a), on the other hand on the anchor bolt valve piston ( 14 a) itself indirectly via a bolt / valve piston ( 14 a) seated on the anchor and axially fixed contact washer ( 41 ). 21. Speichereinspritzsystem nach Anspruch 18, 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element eine Druckfeder (39) ist.21. Accumulator injection system according to claim 18, 19 or 20, characterized in that the elastic element is a compression spring ( 39 ). 22. Speichereinspritzsystem nach Anspruch 18, 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass als elastisches Element ein Elastomerring (40) dient.22. The storage injection system according to claim 18, 19 or 20, characterized in that an elastomer ring ( 40 ) serves as the elastic element. 23. Speichereinspritzsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 12-22, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Ankerplatte (15) und dem Magnetkern (13) noch ein zweiter Arbeitsluftspalt vorgesehen ist, der über eine Einstellscheibe (43) eingestellt werden kann (Fig. 1).23. Accumulator injection system according to one or more of claims 12-22, characterized in that a second working air gap is provided between the armature plate ( 15 ) and the magnetic core ( 13 ), which can be adjusted via an adjusting disc ( 43 ) ( Fig. 1 ). 24. Speichereinspritzsystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellscheibe (43) am Außenumfang des Magnetkerns (13) angeordnet ist und sich einerseits an einem Absatz (45) des Magnetkerns (13), andererseits an einem Absatz (44) eines den gesamten Elektromagneten (10), einschließlich des Ventilkörpers (20), umschließenden Gehäuses (21) abstützt. 24. The storage injection system according to claim 23, characterized in that the adjusting disc ( 43 ) is arranged on the outer circumference of the magnetic core ( 13 ) and on the one hand on a shoulder ( 45 ) of the magnetic core ( 13 ), on the other hand on a shoulder ( 44 ) of the whole Electromagnets ( 10 ), including the valve body ( 20 ), enclosing housing ( 21 ) supports. 25. Speichereinspritzsystem nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Rail entnommene (minimale) Kraftstoff­ menge über eine axiale Drosselbohrung (27, 30) im Ventilkörper (20) zu dem Ventilsitz (24) gelangt und über im Anschluß an den Ventilsitz (24) im Ventilkörper (20) eingearbeitete radiale Ablaufbohrungen (28) abgeleitet wird.25. Accumulator injection system according to one or more of the preceding claims, characterized in that the (minimum) amount of fuel removed from the rail reaches the valve seat ( 24 ) via an axial throttle bore ( 27 , 30 ) in the valve body ( 20 ) and then connects to the radial seat bores ( 28 ) incorporated in the valve body ( 20 ) are derived from the valve seat ( 24 ). 26. Speichereinspritzsystem nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselbohrung unmittelbar in den Ventilkörper eingearbeitet ist.26. Accumulator injection system according to claim 25, characterized in that the Throttle bore is machined directly into the valve body. 27. Speichereinspritzsystem nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselbohrung (27, 30) in einem zylinderförmigen Drosselelement (26) eingear­ beitet ist, welches als Separatteil in einer Axialbohrung (25) des Ventilkörpers (20) befestigt ist.27. Accumulator injection system according to claim 25, characterized in that the throttle bore ( 27 , 30 ) is machined into a cylindrical throttle element ( 26 ) which is fastened as a separate part in an axial bore ( 25 ) of the valve body ( 20 ).
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