DE10128283A1

DE10128283A1 - Fuel injection device for IC engines has fuel injectors, each with pump element and control pressure regulation elements

Info

Publication number: DE10128283A1
Application number: DE2001128283
Authority: DE
Inventors: Hans-Christoph Magel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-06-12
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2003-01-02

Abstract

The device has a pump nozzle unit for each cylinder, with a pump element (1) for each injector (2), and elements to influence the control pressure in a control chamber (14). The pressure regulates opening and closing of a valve needle (11) during fuel injection. The elements are formed by a central pressure accumulation chamber (18) and a feed line (17) from that chamber into the control chamber. The pressure in the control chamber is regulated by a valve unit, and the control pressure is generated from the fuel, which has been compressed for injection.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a fuel injection device according to the preamble of claim 1.

Zum besseren Verständnis der Beschreibung und der Patentansprüche werden nachfolgend einige Begriffe erläutert: Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß der Erfindung ist druckgesteuert ausgebildet. Im Rahmen der Erfindung wird unter einer hubgesteuerten Kraftstoffeinspritzeinrichtung verstanden, dass das Öffnen und Schließen der Einspritzöffnung mit Hilfe einer verschieblichen Düsennadel aufgrund des hydraulischen Zusammenwirkens der Kraftstoffdrücke in einem Düsenraum und in einem Steuerraum erfolgt. Eine Druckabsenkung innerhalb des Steuerraums bewirkt einen Hub der Düsennadel. Alternativ kann das Auslenken der Düsennadel durch ein Stellglied (Aktor, Aktuator) erfolgen. Bei einer druckgesteuerten Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß der Erfindung wird durch den im Düsenraum eines Injektors herrschenden Kraftstoffdruck die Düsennadel gegen die Wirkung einer Schließkraft (Feder) bewegt, so dass die Einspritzöffnung für eine Einspritzung des Kraftstoffs aus dem Düsenraum in den Zylinder freigegeben wird. Der Druck, mit dem Kraftstoff aus dem Düsenraum in einen Zylinder austritt, wird als Einspritzdruck bezeichnet, während unter einem Systemdruck der Druck verstanden wird, unter dem Kraftstoff innerhalb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung zur Verfügung steht bzw. bevorratet ist. Kraftstoffzumessung bedeutet, dem Düsenraum Kraftstoff mittels eines Zumessventils zuzuleiten. Bei einer kombinierten Kraftstoffzumessung wird ein gemeinsames Ventil genutzt, um verschiedene Einspritzdrücke zuzumessen. Bei der Pumpe-Düse-Einheit (PDE) bilden die Einspritzpumpe und der Injektor eine Einheit. Pro Zylinder wird eine derartige Einheit in den Zylinderkopf eingebaut und entweder direkt über einen Stößel oder indirekt über Kipphebel von der Motornockenwelle angetrieben. Das Pumpe- Leitung-Düse-System (PLD) arbeitet nach dem gleichen Verfahren. Eine Hochdruckleitung führt hier zum Düsenraum oder Düsenhalter. For a better understanding of the description and the claims Some terms explained below: The fuel injection device according to the Invention is pressure controlled. Within the scope of the invention, a stroke-controlled fuel injector understood that opening and Closing the injection opening with the help of a movable nozzle needle the hydraulic interaction of the fuel pressures in a nozzle chamber and takes place in a control room. A pressure drop inside the control room causes a stroke of the nozzle needle. Alternatively, the deflection of the nozzle needle by an actuator (actuator, actuator). With a pressure controlled Fuel injection device according to the invention is by the in the nozzle chamber of an injector, the fuel pressure prevails against the effect a closing force (spring) moves so that the injection opening for injection the fuel is released from the nozzle chamber into the cylinder. The pressure, with the fuel emerging from the nozzle chamber into a cylinder is called Injection pressure is called, while under a system pressure the pressure is understood to mean the fuel within the fuel injector is available or in stock. Fuel metering means that Supply fuel to the nozzle chamber using a metering valve. At a combined fuel metering, a common valve is used to to measure different injection pressures. Form at the unit injector (PDE) the injection pump and the injector are one unit. One is per cylinder Unit installed in the cylinder head and either directly via a tappet or indirectly driven by the engine camshaft via rocker arms. The pump The line-nozzle system (PLD) works according to the same procedure. A High-pressure line leads here to the nozzle area or nozzle holder.

Zur Reduzierung der Emissionen durch einen hohen maximalen Einspritzdruck und einen linearen Druckanstieg werden PDE oder PLD verwendet. Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Einspritzdruck von der Drehzahl und Last des Motors unabhängig ist und im Kennfeld variabel eingestellt werden kann. To reduce emissions through a high maximum injection pressure and a linear pressure increase, PDE or PLD are used. Furthermore it has proved to be advantageous when the injection pressure depends on the speed and load of the engine is independent and can be set variably in the map.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Zur Beeinflussung des Einspritzdrucks und zur Anpassung des Einspritzdrucks an die Bedürfnisse des Motors wird eine PDE/PDL-Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Patentanspruch 1 bis 5 vorgeschlagen. Es wird ein variabler Öffnungsdruck der Düsennadel des Injektors realisiert. To influence the injection pressure and to adjust the injection pressure A PDE / PDL fuel injector will meet the needs of the engine Claim 1 to 5 proposed. There is a variable opening pressure Injector nozzle needle realized.

drawing

Drei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen: Three embodiments of the fuel injection device according to the invention are shown in the schematic drawing and are shown in the following Description explained. Show it:

Fig. 1 eine erste Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einem Ausgleichsraum zur Bereitstellung eines zentralen Steuerdrucks; Fig. 1 shows a first fuel injection device with a compensation chamber for providing a central control pressure;

Fig. 2 eine zweite Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einer Nutzung von Absteuermengen für den Steuerdruck; Fig. 2 shows a second fuel injection device with a use of diversion quantities for the control pressure;

Fig. 3 eine dritte Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit mehreren Steuerräumen für den Steuerdruck. Fig. 3 shows a third fuel injection device with several control spaces for the control pressure.

Description of the embodiments

Jedem Zylinder ist eine Pumpe-Düse-Einheiten (PDE) oder ein Pumpe-Leitung-Düse- System (PLD) zugeordnet. Jede Pumpe-Düse-Einheit setzt sich aus einem Pumpenelement 1 und einem Injektor 2 zusammen. Pro Motorzylinder wird eine Pumpe-Düse-Einheit in einen Zylinderkopf eingebaut. Das Pumpenelement 1 wird entweder direkt über einen Stößel oder indirekt über Kipphebel von einer Motornockenwelle angetrieben. Elektronische Regeleinrichtungen gestatten es, die Menge eingespritzten Kraftstoffs (Einspritzverlauf) gezielt zu beeinflussen. Bei dem in der Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel einer druckgesteuerten Kraftstoffeinspritzeinrichtung 3 fördert eine Niederdruckpumpe 4 Kraftstoff 5 aus einem Vorratstank 6 über eine Förderleitung 7 zu den Pumpenelementen 1. Ein Steuerventil 8 dient der Befüllung eines Pumpenraums 9 der Pumpenelemente. Die Hochdruckerzeugung erfolgt unter Schließen des Steuerventils während des Nockenhubs. Damit beginnt der Druckaufbau und der unter Druck stehende Kraftstoff wird zum Injektor 2 geleitet. A pump-nozzle unit (PDE) or a pump-line-nozzle system (PLD) is assigned to each cylinder. Each pump-nozzle unit is composed of a pump element 1 and an injector 2 . One pump-nozzle unit is installed in a cylinder head for each engine cylinder. The pump element 1 is driven either directly via a tappet or indirectly via a rocker arm from an engine camshaft. Electronic control devices allow the amount of fuel injected (injection process) to be specifically influenced. In the first exemplary embodiment of a pressure-controlled fuel injection device 3 shown in FIG. 1, a low-pressure pump 4 delivers fuel 5 from a storage tank 6 via a delivery line 7 to the pump elements 1 . A control valve 8 is used to fill a pump chamber 9 of the pump elements. The high pressure is generated by closing the control valve during the cam lift. The pressure build-up begins and the fuel under pressure is directed to the injector 2 .

Die Einspritzung erfolgt über eine Kraftstoff-Zumessung mit Hilfe eines in einer Führungsbohrung axial verschiebbaren Düsennadel 11 mit einer konischen Ventildichtfläche 12 an ihrem einen Ende, mit der sie mit einer Ventilsitzfläche am Injektorgehäuse zusammenwirkt. An der Ventilsitzfläche des Injektorgehäuses sind Einspritzöffnungen vorgesehen. Es sind ein Düsenraum 13 und ein Steuerraum 14 ausgebildet. Innerhalb des Düsenraums 13 ist eine in Öffnungsrichtung der Düsennadel 11 weisende Druckfläche dem dort herrschenden Druck ausgesetzt, der über eine Druckleitung 15 dem Düsenraum 13 zugeführt wird. Die Düsennadel 11 wird zum Öffnen gegen die Kraft einer Druckfeder 16 bewegt. Über den Druck im Steuerraum 14 wird die Düsennadel 11 mit einer zusätzlichen Kraft in Schließrichtung beaufschlagt. Der Druck im Steuerraum 14 kann durch den Zulauf 17 aus einem Druckspeicherraum 18 beeinflusst werden. Übersteigt der Druck im Düsenraum 13 den Öffnungsdruck im Steuerraum 14, der sich aus dem Druck im Raum 14 und der Federkraft ergibt, gibt die Düsennadel 11 die Einspritzöffnung frei. Durch eine Änderung des Drucks im Steuerraum lässt sich somit der Düsenöffnungsdruck und damit die Einspritzung beeinflussen. Als Schließkraft auf die Düsennadel 11 wirkt die Druckfeder 16 und der hydraulische Druck im Steuerraum 14. Eine Druckregelung im Speicherraum 18 kann durch nicht dargestellte Ventileinheiten erfolgen. Das notwendige Druckniveau ist vom Flächenverhältnis zwischen der druckbeaufschlagten Fläche 19 im Düsenraum und der druckbeaufschlagten Fläche 20 im Steuerraum abhängig. Der Steuerraum ist im Ausführungsbeispiel durch den Federraum 14 ausgebildet. Es kann auch ein anderer separater Steuerraum vorgesehen sein. The injection takes place via a fuel metering with the aid of a nozzle needle 11, which can be axially displaced in a guide bore, with a conical valve sealing surface 12 at one end, with which it cooperates with a valve seat surface on the injector housing. Injection openings are provided on the valve seat surface of the injector housing. A nozzle chamber 13 and a control chamber 14 are formed. Within the nozzle space 13 , a pressure surface pointing in the opening direction of the nozzle needle 11 is exposed to the pressure prevailing there, which is supplied to the nozzle space 13 via a pressure line 15 . The nozzle needle 11 is moved to open against the force of a compression spring 16 . An additional force in the closing direction is applied to the nozzle needle 11 via the pressure in the control chamber 14 . The pressure in the control chamber 14 can be influenced by the inlet 17 from a pressure storage chamber 18 . If the pressure in the nozzle chamber 13 exceeds the opening pressure in the control chamber 14 , which results from the pressure in the chamber 14 and the spring force, the nozzle needle 11 releases the injection opening. By changing the pressure in the control room, the nozzle opening pressure and thus the injection can be influenced. The compression spring 16 and the hydraulic pressure in the control chamber 14 act as the closing force on the nozzle needle 11 . A pressure control in the storage space 18 can be carried out by valve units, not shown. The necessary pressure level depends on the area ratio between the pressurized area 19 in the nozzle area and the pressurized area 20 in the control area. In the exemplary embodiment, the control chamber is formed by the spring chamber 14 . Another separate control room can also be provided.

Der Steuerdruck im Raum 14 kann durch eine separate Druckquelle bereitgestellt werden. Alternativ kann der Steuerdruck aus dem zur Einspritzung verdichteten Kraftstoff erzeugt werden. Dazu können im System auftretende Leckageverluste des Kraftstoffes verwendet werden, z. B. der durch die Führung des Ventilgliedes 11 in den Raum 14 entweichende Kraftstoff. Wenn die Leckageverluste nicht ausreichen, kann zusätzlich eine Absteuerdrossel aus dem Hochdruckbereich in den Raum 14 vorgesehen werden. The control pressure in room 14 can be provided by a separate pressure source. Alternatively, the control pressure can be generated from the fuel compressed for injection. Leakage losses of the fuel occurring in the system can be used for this purpose, e.g. B. the escaping through the guidance of the valve member 11 in the space 14 fuel. If the leakage losses are not sufficient, an exhaust throttle can also be provided from the high pressure area into the room 14 .

Gemäß der zweiten in der Fig. 2 gezeigten Ausführungsform wird der Steuerdruck aus den Absteuermengen der Einspritzungen (geöffnetes Steuerventil 8) gewonnen, indem ein Rücklauf 21 mit einem Rückschlagventil 22 in den Druckspeicherraum 18 ausgebildet ist. Die Druckregelung im Druckspeicher 18 erfolgt mit Hilfe des Steuerventils 23. According to the second embodiment shown in FIG. 2, the control pressure is obtained from the discharge quantities of the injections (open control valve 8 ) by forming a return line 21 with a check valve 22 in the pressure storage chamber 18 . The pressure control in the pressure accumulator 18 is carried out with the aid of the control valve 23 .

Ein entsprechender Steuerdruck im Steuerraum 14 kann auch mit Hilfe einer entsprechend leistungsfähigen Vorförderpumpe 4 aufgebaut werden. Beispielsweise könnte ein regelbarer Vorförderdruck von 5 bis 25 bar verwendet werden. Dazu muss dann im Steuerraum eine entsprechend große Druckfläche vorhanden sein, um die notwendige Erhöhung der Schließkraft zu realisieren. Es können auch zwei oder mehrere Steuerräume 14a, 14b ausgebildet sein (Ausführungsform gemäß Fig. 3). BEZUGSZEICHENLISTE 1 Pumpenelement
2 Injektor
3 Kraftstoffeinspritzeinrichtung
3' Kraftstoffeinspritzeinrichtung
3" Kraftstoffeinspritzeinrichtung
4 Niederdruckpumpe
5 Kraftstoff
6 Vorratstank
7 Förderleitung
8 Steuerventil
9 Pumpenraum
10 Rückschlagventil
11 Düsennadel
12 Ventildichtfläche
13 Düsenraum
14 Steuerraum
14a Steuerraum
14b Steuerraum
15 Druckleitung
16 Druckfeder
17 Zulauf zum Steuerraum
18 Druckspeicherraum
19 Druckfläche
20 Druckfläche
21 Rücklauf
22 Rückschlagventil
23 Ventileinheit
A corresponding control pressure in the control chamber 14 can also be built up with the aid of a correspondingly powerful prefeed pump 4 . For example, an adjustable pre-delivery pressure of 5 to 25 bar could be used. For this purpose, a correspondingly large pressure area must be available in the control room in order to achieve the necessary increase in the closing force. Two or more control rooms 14 a, 14 b can also be formed (embodiment according to FIG. 3). REFERENCE SIGN LIST 1 pump element
2 injector
3 fuel injector
3 'fuel injector
3 "fuel injector
4 low pressure pump
5 fuel
6 storage tank
7 delivery line
8 control valve
9 pump room
10 check valve
11 nozzle needle
12 valve sealing surface
13 nozzle area
14 control room
14 a control room
14 b control room
15 pressure line
16 compression spring
17 Inlet to the control room
18 pressure storage space
19 printing area
20 printing area
21 return
22 check valve
23 valve unit

Claims

1. Fuel injection device ( 3 ) of an internal combustion engine with, depending on the number of cylinders, at least one local pump element ( 1 ) assigned to each injector ( 2 ) of a pump-nozzle unit or a pump-line-nozzle system for compressing the fuel and with means for influencing the control pressure formed in a control chamber ( 14 ), which controls the opening and closing of a nozzle needle ( 11 ) during the injection process.

2. Fuel injection device according to claim 1, characterized in that the means are formed by a central pressure storage space ( 18 ) and a feed line ( 17 ) from the pressure storage space ( 18 ) into the control space ( 14 ).

3. Fuel injection device according to claim 2, characterized in that a valve unit ( 23 ) for regulating the pressure in the pressure storage chamber ( 18 ) is provided.

4. Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the control pressure from the injection compressed fuel is obtained.

5. Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of control rooms ( 14 a, 14 b) are formed.

6. Fuel injection device according to one of the preceding claims 2 to 4, characterized in that a return line ( 21 ) is provided for filling the pressure storage space ( 18 ) with controlled fuel.