DE10160191A1 - Fuel injector with remotely operated actuator, optimized system pressure supply has coupling chamber connected to high pressure side via shunt line, system pressure maintaining unit - Google Patents
Fuel injector with remotely operated actuator, optimized system pressure supply has coupling chamber connected to high pressure side via shunt line, system pressure maintaining unitInfo
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Abstract
Description
Kraftstoffinjektoren von Einspritzanlagen für Verbrennungskraftmaschinen können zum Beispiel durch Piezoaktoren oder durch Elektromagnete betätigt werden. Werden zur Betätigung von Kraftstoffinjektoren Piezoaktoren eingesetzt, kann deren Nutzhub durch Einsatz eines hydraulischen Übersetzers vergrößert werden, andererseits können durch die Zwischenschaltung eines hydraulischen Übersetzers Temperatureffekte ausgeglichen werden. Bei Einsatz von hydraulischen Übersetzern ist zu gewährleisten, dass nach einem erfolgten Arbeitsspiel desselben die Wiederbefüllung des hydraulischen Raumes des hydraulischen Übersetzers und das dazu erforderliche Druckniveau gewährleistet ist. Fuel injectors from injection systems for internal combustion engines can be used for Example operated by piezo actuators or by electromagnets. Become a Actuation of fuel injectors used by piezo actuators can increase their useful stroke Use of a hydraulic translator can be enlarged, on the other hand, by the Interposition of a hydraulic translator compensated for temperature effects become. When using hydraulic translators, it must be ensured that after a work cycle of the same, the refilling of the hydraulic space of the hydraulic translator and the required pressure level is guaranteed.
Stand der TechnikState of the art
Zur Gewährleistung der Wiederbefüllung des Druckraumes, auch als hydraulischer Kopplungsraum bezeichnet, können bei Kraftstoffinjektoren kombinierte Drossel- /Druckhalteventilanordnungen eingesetzt werden. Diesen hochdruckseitig angeordneten Komponenten können auf der Niederdruckseite zwei Drosseln nachgeschaltet werden. Mit Hilfe dieser nachgeschalteten Drosseln können Druckstöße und Masseschwingungen vermieden werden, die sich bei plötzlich auftretenden Druckänderungen im System einstellen. Um die auftretenden Druckstöße und sich einstellende Masseschwingungen zu vermeiden, ist eine genaue Abstimmung der Drosselquerschnitte im Niederdruckbereich erforderlich. Mit der Auslegung der Drosselquerschnitte der Drosselstellen liegen diese fest, so dass die Querschnitte zwar hinsichtlich bestimmter im Betrieb des Kraftstoffinjektors auftretender Parameter günstig ausgelegt sind, jedoch bei auftretenden, von den Auslegungsparametern abweichenden Bedingungen stark an Wirkungskraft verlieren. Die Ausgestaltung speziell einer einzigen Drosselstelle auf der Hochdruckseite zieht erhebliche Wirkungsgradverluste nach sich, da der abströmende Leckagevolumenstrom sehr hoch ist. To ensure the refilling of the pressure chamber, also as a hydraulic one Designated coupling space, combined throttle / Pressure control valve arrangements are used. This arranged on the high pressure side Components can be connected to two throttles on the low pressure side. With With the help of these downstream chokes, pressure surges and mass vibrations can occur to be avoided when there are sudden pressure changes in the system to adjust. In order to avoid the pressure surges and mass vibrations that occur avoid, is a precise adjustment of the throttle cross-sections in the low pressure range required. With the design of the throttle cross sections of the throttling points, these lie firmly, so that the cross sections with regard to certain in the operation of the Fuel injector occurring parameters are designed to be favorable, but with occurring, conditions deviating from the design parameters strongly in terms of effectiveness to lose. The design of a single throttle point on the high pressure side entails considerable losses in efficiency because the outflowing Leakage volume flow is very high.
Abhilfe hinsichtlich zu großer sich einstellender Leckagevolumenströme wurde dadurch geschaffen, dass der Drosseldurchmesser der hochdruckseitigen Drosselstelle verkleinert wurde. Eine Verkleinerung des Drosselquerschnittes im µm-Bereich, zum Beispiel im Bereich zwischen 30 µm bis 40 µm, birgt jedoch die Gefahr, dass die hochdruckseitige Drosselstelle aufgrund von im Dieselkraftstoff enthaltenden Partikeln verstopft, was einen Ausfall der Systemdruckversorgung des hydraulischen Übersetzers am Kraftstoffinjektor nach sich ziehen kann. Die Reinheit von Dieselkraftstoff für Pkw-Verbrennungskraftmaschinen ist zwar recht hoch, hinsichtlich der Kraftstoffreinheit für Nutzfahrzeuge sind jedoch bereits Abstriche zu machen; bei Militärfahrzeugen, die mit selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen ausgerüstet werden, kann der Kraftstoff mit Kraftstoffen erheblich geringerer Qualität verschnitten werden, so dass es zu einer Zusetzung der erwähnten hochdruckseitigen Drosselstelle schon nach kürzester Betriebszeit der Verbrennungskraftmaschine kommen kann. This provided a remedy for the excessively large leakage volume flows created that the throttle diameter of the high-pressure side throttle point is reduced has been. A reduction in the throttle cross section in the µm range, for example in Range between 30 microns to 40 microns, however, carries the risk that the high pressure side Throttle point clogged due to particles contained in the diesel fuel, which one System pressure supply to the hydraulic translator on the fuel injector fails can pull itself. The purity of diesel fuel for car internal combustion engines is quite high in terms of fuel purity for commercial vehicles already cut back; for military vehicles with auto-igniting Combustion engines are equipped, the fuel with fuels can be considerable lower quality will be blended so that there is an addition of the mentioned throttle on the high-pressure side after the shortest possible operating time of the internal combustion engine can come.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Die erfindungsgemäße Lösung bietet einerseits den Vorteil, dass der zur Wiederbefüllung des Druckraums des hydraulischen Übersetzers eines Kraftstoffinjektors erforderliche Druck zum Teil durch die anfallende Steuermenge des die Ablaufdrossel des Steuerraumes schaltenden Schaltventils aufgebracht werden kann. Durch diese Maßnahme kann einerseits der Leistungsbedarf einer Hochdruckpumpe auf der Druckseite des Kraftstoffeinspritzsystems reduziert werden, so dass diese in kleinerer Baugröße ausgelegt werden kann. Andererseits bietet die vorgeschlagene Lösung den Vorteil einer sicheren Bereitstellung des Systemdrucks am hydraulischen Übersetzer, da die Absteuermenge des Schaltventils stets anfällt und Absteuervolumen vom druckentlastbaren Steuerraum eines Kraftstoffinjektors über das Schaltventil abströmt. On the one hand, the solution according to the invention offers the advantage that it is for refilling of the pressure chamber of the hydraulic translator of a fuel injector Pressure partly due to the amount of tax generated by the flow restrictor in the control room switching switching valve can be applied. This measure can on the one hand the power requirement of a high pressure pump on the pressure side of the Fuel injection system can be reduced so that it can be designed in a smaller size. On the other hand, the proposed solution offers the advantage of secure provision of the system pressure on the hydraulic intensifier, since the cut-off quantity of the switching valve always occurs and control volume from the pressure-relieved control room Fuel injector flows out via the switching valve.
Ein weiterer Vorteil dieser Ausgestaltungsvariante ist darin zu erblicken, dass eine sichere Bereitstellung des Systemdrucks im gesamten Kennfeld, d. h. in jedem Betriebszustand des Einspritzsystems, innerhalb dessen der Injektor betrieben wird, gegeben ist. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass eine den Injektorwirkungsgrad verbessernde geringe Leckagemenge auftritt. Another advantage of this design variant is that it is safe Provision of the system pressure in the entire map, d. H. in any operating state of the Injection system within which the injector is operated is given. Another The advantage is that the injector efficiency is low Leakage amount occurs.
Die Erfindung lässt sich nicht nur an Kraftstoffinjektoren einsetzen, sondern ist auch geeignet für alle hydraulisch übersetzten Systeme, die mittels Piezoaktoren oder Elektromagneten betätigbar sind, so zum Beispiel UIS (Unit Injektor System, d. h. Pumpe-Düse- Systeme). The invention can not only be used on fuel injectors, it is also Suitable for all hydraulically translated systems that are operated using piezo actuators or Electromagnets can be actuated, for example UIS (Unit Injector System, i.e. pump-nozzle- Systems).
Anstelle der beim Stand der Technik vorgesehenen Einzeldrosselstelle besteht die Möglichkeit, die Hochdruckseite mit mehreren Drosseln, die in Reihe geschaltet sind, auszustatten. Werden die mehreren Drosselstellen jeweils in größerem Durchmesser ausgelegt, kann die Auslegung einer Einzeldrossel in extrem geringem Durchmesser umgangen werden, so dass die Gefahr des Zusetzens dieses sehr kleinen Drosselquerschnittes durch Verunreinigungen wie Partikel im Dieselkraftstoff ausgeschlossen ist. Die Anordnung mehrerer Drosselstellen in Reihenschaltung hintereinanderliegend zieht dieselbe Drosselwirkung nach sich, wie der Einsatz einer Einzeldrossel mit geringem Drosselquerschnitt. Wird zwischen diesen Drosselstellen größeren Drosselquerschnittes eine Verbindungsleitung zum Kopplungsraum des hydraulischen Übersetzers geschaltet, so erfolgt die Druckversorgung des Kopplungsraums des hydraulischen Übersetzers im Nebenstrom. Ein Blockieren des Übersetzerkolbens innerhalb des hydraulischen Übersetzers aufgrund eingespülter Partikel kann durch diese Lösung verhindert werden, so dass eine robuste Systemdruckversorgung des hydraulischen Übersetzers gewährleistet ist, was auch den Einsatz unreinerer bzw. verschnittener Kraftstoffsorten gestattet, ohne dass die Funktionsfähigkeit des Einspritzsystems in Frage gestellt ist. Instead of the single throttle point provided in the prior art, there is Possibility of the high pressure side with several throttles, which are connected in series, equip. If the multiple throttling points each have a larger diameter designed, the design of a single choke in extremely small diameter bypassed, so the risk of clogging this very small Throttle cross section through impurities such as particles in the diesel fuel is excluded. The arrangement of several throttling points in series The throttling effect one behind the other has the same effect as using one Single throttle with a small throttle cross-section. Will between these throttling points Larger throttle cross-section a connecting line to the coupling space of the switched hydraulic converter, so the pressure supply of the coupling space takes place of the hydraulic translator in the secondary flow. Blocking of the translator piston inside the hydraulic translator due to washed-in particles Solution can be prevented, so that a robust system pressure supply to the hydraulic Translator is guaranteed, which also means the use of impure or blended Types of fuel allowed without jeopardizing the functionality of the injection system is posed.
Die Abstimmung der Drosselstellen erfolgt derart, dass stets gewährleistet ist, dass der
Druck im Kopplungsraum des hydraulischen Übersetzers kleiner als das Produkt aus dem
Druck der Hochdruckquelle multipliziert mit dem Flächenverhältnis von Steuerventil
(Kolben ÜA) und dem Kolben ÜB ist, d. h.
The throttling points are coordinated in such a way that it is always ensured that the pressure in the coupling space of the hydraulic translator is less than the product of the pressure of the high pressure source multiplied by the area ratio of the control valve (piston ÜA) and the piston ÜB, ie
Wird der letzten hochdruckseitig angeordneten Drosselstelle darüber hinaus ein Druckhalteventil zugeordnet, kann der Maximaldruck im hydraulischen Kopplungsraum begrenzt werden. Darüber hinaus bietet diese Lösung die Möglichkeit, auftretende Druckstöße abzudämpfen, die Druckamplituden dadurch herabzusetzen und somit die mechanische Beanspruchung hinsichtlich der Dauerfestigkeit der Systemkomponenten abzusenken, was günstig hinsichtlich der Standzeit der eingebauten Komponenten ist. Is the last throttle located on the high pressure side beyond Pressure relief valve assigned, the maximum pressure in the hydraulic coupling space be limited. In addition, this solution offers the possibility of occurring To dampen pressure surges, thereby reducing the pressure amplitudes and thus the mechanical stress with regard to the fatigue strength of the system components lower what is favorable in terms of the service life of the installed components.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender erläutert. The invention is explained in more detail below with the aid of the drawing.
Es zeigt: It shows:
Fig. 1 die hochdruckseitige Systemdruckversorgung eines hydraulischen Übersetzers sowie dessen Niederdruckseite gemäß des Standes der Technik, Fig. 1, the high-pressure side system pressure supply of a hydraulic booster, and its low pressure side in accordance with the prior art,
Fig. 2 einen hydraulischen Übersetzer mit hochdruckseitig angeordneten Druckhalteventilen, Fig. 2 is a hydraulic booster with high-pressure-side pressure holding valves,
Fig. 3 eine Gegenüberstellung der Leckageströme der Lösung gemäß Fig. 1 und der Lösung gemäß Fig. 2 unter Verwendung von Druckhalteventilen, Fig. 3 shows a comparison of leakage currents of the solution according to Fig. 1 and the solution according to Fig. 2 using pressure holding valves,
Fig. 4 eine Reihenschaltung zweier Drosselelemente zur Befüllung eines hydraulischen Übersetzers im Nebenstrom, Fig. 4 is a series connection of two throttle elements for filling a hydraulic pressure intensifier in the secondary flow,
Fig. 5 und 6 Ausführungsvarianten der hydraulischen Beschaltung eines Kraftstoffinjektors mit einem einer Drosselstelle nachgeordneten Systemdruckhalteventil und FIGS. 5 and 6 embodiments of the hydraulic circuit of a fuel injector with a throttle point of a downstream system pressure holding valve and
Fig. 7 die Gegenüberstellung der sich einstellenden Leckageströme der Ausführungsvariante gemäß Fig. 4 sowie der Ausführungsvarianten gemäß der Fig. 5 und 6. Fig. 7 shows the comparison of the autogenous leakage currents of the embodiment according to FIG. 4 and the embodiments according to FIGS. 5 and 6.
Der Darstellung gemäß Fig. 1 ist die hochdruckseitige Systemdruckversorgung eines hydraulischen Übersetzers sowie dessen niederdruckseitig gemäß einer aus dem Stand der Technik bekannten Lösung zu entnehmen. The illustration of FIG. 1 is to remove the high-pressure side system pressure supply of a hydraulic booster, and its low-pressure side in accordance with a known from the prior art solution.
Der Hochdruckseite 1 einer Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine ist eine Drosselstelle 2 zugeordnet, die der von der Hochdruckseite 1 aus eintretende Kraftstoff passiert. Die Niederdruckseite 4 ist über ein Systemdruckhalteventil 3 (pSys) abgesichert. Von der Hochdruckseite 1 aus strömt der Kraftstoff über einen Ringspalt 14 in den Kopplungsraum 7 eines hydraulischen Übersetzers 6 ein, der im hier nur angedeuteten Gehäuse 5 eines Injektors aufgenommen ist. Der hydraulische Übersetzer 6 umfasst einen Kolben 25 sowie einen über das im Kopplungsraum 7 enthaltene Fluidvolumen ansteuerbaren Kolben 26. Der untere Kolben 26 steht über ein Druckübertragungselement mit einem hier als kugelförmigen Schließkörper ausgebildeten Ventilkörper 10 in Verbindung, der seinerseits von einem Hohlraum 9 im Gehäuse 5 umschlossen ist. In den Hohlraum 9 der Schaltventilanordnung 8 mündet eine Ablaufdrossel 12, die in einer Ablaufbohrung 13 eines hier nicht dargestellten druckentlastbaren Steuerraums eines Kraftstoffinjektors druckentlastet. Über die Druckentlastung des hier nicht dargestellten Steuerraums kann eine Öffnungs- bzw. Schließbewegung einer Düsennadel und damit der Einspritzbeginn bzw. das Ende eines Einspritzvorgangs herbeigeführt werden. The high-pressure side 1 of a device for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine is assigned a throttle point 2 , through which the fuel entering from the high-pressure side 1 passes. The low pressure side 4 is protected by a system pressure maintenance valve 3 (p Sys ). From the high-pressure side 1 , the fuel flows through an annular gap 14 into the coupling space 7 of a hydraulic booster 6 , which is accommodated in the housing 5 of an injector, which is only indicated here. The hydraulic translator 6 comprises a piston 25 and a piston 26 which can be controlled via the fluid volume contained in the coupling space 7 . The lower piston 26 is connected via a pressure transmission element to a valve body 10 designed here as a spherical closing body, which in turn is enclosed by a cavity 9 in the housing 5 . An outlet throttle 12 opens into the cavity 9 of the switching valve arrangement 8 and relieves pressure in an outlet bore 13 of a pressure chamber of a fuel injector (not shown here). An opening or closing movement of a nozzle needle and thus the start of injection or the end of an injection process can be brought about via the pressure relief of the control chamber (not shown here).
Der Ringspalt 14, welcher den Kolben 25 des hydraulischen Übersetzers 6 umschließt, steht über eine Leckölleitung, in der eine erste niederdruckseitige Drosselstelle 15 sowie eine zweite niederdruckseitige Drosselstelle 16 aufgenommen sind, mit einem hier nicht dargestellten Niederdruckreservoir in Verbindung. The annular gap 14 , which surrounds the piston 25 of the hydraulic booster 6 , is connected to a low-pressure reservoir (not shown here) via a leakage oil line, in which a first throttle point 15 on the low-pressure side and a second throttle point 16 on the low-pressure side are accommodated.
Die genaue Abstimmung der ersten niederdruckseitigen Drosselstelle 15 bzw. der zweiten niederdruckseitigen Drosselstelle 16 haben ein Vermeiden von Druckstößen bzw. Massenschwingungen im System zum Ziel. Die genaue Abstimmung der hierfür erforderlichen Querschnitte der ersten niederdruckseitigen Drosselstelle 15 sowie der niederdruckseitigen Drosselstelle 16 gestaltet sich jedoch als schwierig hinsichtlich der Abdeckung mehrerer kritischer Betriebszustände. The precise coordination of the first low-pressure side throttle point 15 or the second low-pressure side throttle point 16 is aimed at avoiding pressure surges or mass vibrations in the system. However, the exact coordination of the cross sections required for this purpose of the first low-pressure side throttle point 15 and of the low-pressure side throttle point 16 is difficult with regard to covering several critical operating states.
Fig. 2 zeigt einen hydraulischen Übersetzer mit hochdruckseitig angeordneter, hier als Kugelventil beschaffener Ventileinheit. FIG. 2 shows a hydraulic translator with a valve unit arranged on the high pressure side, here configured as a ball valve.
Der Darstellung gemäß Fig. 2 ist ein hochdruckseitiges Ventil 20 zu entnehmen, dessen Schließdruck p1 im Bereich zwischen 15 und 250 bar, um ein Beispiel zu nennen, liegt. Das hochdruckseitige Ventil 20 kann zum Beispiel der hochdruckseitigen Eintrittstelle des unter hohem Druck stehenden Kraftstoffs gegenüberliegen. Im weiteren Verlauf der von der Hochdruckseite 1 ausführenden Leitung ist das Systemdruckhalteventil 3 aufgenommen, welches einen Systemdruck, zwischen 10 und 40 bar liegend, aufrechterhält. Das Systemdruckhalteventil ist in der Darstellung gemäß Fig. 2 beispielsweise als federbelastetes Kugelventil ausgebildet. An einer Abzweigstelle 22.1 zweigt eine Nebenstromleitung 22 zum Kopplungsraum 7 ab, welche an einer Mündungsstelle 27 in den Ringspalt 14 oberhalb des Kopplungsraums 7 des hydraulischen Übersetzers 6 mündet. Der hydraulische Übersetzer 6 gemäß der Darstellung in Fig. 2 umfasst analog zur Darstellung des hydraulischen Übersetzers 6 gemäß Fig. 1 einen oberen Kolben 25 mit vergrößertem hydraulischem Durchmesser sowie einem mit dem im Kopplungsraum 7 zusammenwirkenden weiteren, unteren Kolben 26, der in geringerem Durchmesser ausgebildet ist. Niederdruckseitig erstreckt sich vom Ringspalt 14 des Kopplungsraums 7 eine drosselfrei ausgebildete Leckölleitung 23 zur Niederdruckseite 4 des Systems. The illustration of FIG. 2 is shown in a high-pressure side valve 20, whose closing pressure p 1 in the range between 15 and 250 bar, to give an example, is located. The high-pressure side valve 20 can be opposite, for example, the high-pressure side entry point of the high-pressure fuel. In the further course of the line running from the high pressure side 1 , the system pressure maintaining valve 3 is accommodated, which maintains a system pressure between 10 and 40 bar. The system pressure maintaining valve is designed in the illustration according to FIG. 2, for example as a spring-loaded ball valve. At a branch point 22.1 , a bypass line 22 branches off to the coupling space 7 , which opens at an outlet point 27 into the annular gap 14 above the coupling space 7 of the hydraulic booster 6 . Analogous to the representation of the hydraulic translator 6 according to FIG. 1, the hydraulic translator 6 according to the illustration in FIG. 2 comprises an upper piston 25 with an enlarged hydraulic diameter and a lower piston 26 which cooperates in the coupling space 7 and which is designed with a smaller diameter is. On the low-pressure side, a leak-free leakage oil line 23 extends from the annular gap 14 of the coupling space 7 to the low-pressure side 4 of the system.
Vor der Abzweigstelle 22.1 der Nebenstromleitung 22 zum hydraulischen Kopplungsraum 7 liegend verläuft eine Verbindungsleitung 24, in der ein weiteres Ventil 21 aufgenommen ist, an dem ein Druck p2 eingestellt werden kann. Die Verbindungsleitung 24 verbindet einen Hohlraum 9, in welchem das hier beispielsweise kugelförmig ausgebildete Schließelement 10 angeordnet ist, mit der hochdruckseitigen Leitung zwischen der Hochdruckseite 1 und der Niederdruckseite 4 des Systems. Analog zur Darstellung gemäß Fig. 1 ist der hier kugelförmig konfigurierte Schließkörper 10 von einem Hohlraum 9 innerhalb des Gehäuses 5 umschlossen, in welchen eine Ablaufdrossel 12 einer Ablaufbohrung 16 eines hier ebenfalls nicht dargestellten druckentlastbaren Steuerraums mündet. Mit Bezugszeichen 11 ist der Ventilsitz des kugelförmig konfigurierten Schließelementes 10 bezeichnet, welches den Hohlraum 9 innerhalb des Gehäuses 5 eines Injektors bei in in den Ventilsitz 11 gestellter Position verschließt. A connecting line 24 runs in front of the branch point 22.1 of the secondary flow line 22 to the hydraulic coupling space 7 , in which a further valve 21 is received, at which a pressure p 2 can be set. The connecting line 24 connects a cavity 9 , in which the closing element 10 , which for example is spherical, is arranged to the high-pressure side line between the high-pressure side 1 and the low-pressure side 4 of the system. Analogously to the illustration according to FIG. 1, the closing body 10 configured here in a spherical shape is enclosed by a cavity 9 within the housing 5 , in which a discharge throttle 12 of a discharge bore 16 of a pressure-relieved control chamber, also not shown here, opens. Reference number 11 denotes the valve seat of the spherically configured closing element 10 , which closes the cavity 9 within the housing 5 of an injector when in the position in the valve seat 11 .
Dem hydraulischen Übersetzer 6 ist eine fremdbetätigbare Betätigungseinheit zugeordnet, die entweder als Piezoaktor oder auch als Elektromagnet ausgebildet sein kann und eine Ansteuerung des hydraulischen Übersetzers 5 über dessen oberen Kolben 25 gewährleistet. The hydraulic translator 6 is assigned an actuation unit which can be actuated externally and which can be designed either as a piezo actuator or also as an electromagnet and ensures control of the hydraulic translator 5 via its upper piston 25 .
Im unbetätigten Zustand des Schaltventils 8 liegt der Hochdruck am hochdruckseitigen Ventil 20 (p1) an. Solange der von der Hochdruckseite 1 aus anstehende Druck vom Hochdrucksammelraum oder von einer Hochdruckpumpe kleiner wie der Schließdruck p1 des hochdruckseitigen Ventils 20 ist, kann Kraftstoff in den Niederdruckkreis strömen und der Kopplungsraum 7 des hydraulischen Übersetzers 6 durch die an der Abzweigstelle 22.1 abzweigende Nebenstromleitung 22 mit Volumen befüllt werden. Dies ist erforderlich, um eine erste Befüllung des hydraulischen Kopplungsraums 7 des hydraulischen Übersetzers 6 zu gewährleisten und das Druckübersetzungssystem in Betrieb zu nehmen. In the unactuated state of the switching valve 8 , the high pressure is applied to the high-pressure valve 20 (p 1 ). As long as the pressure from the high-pressure side 1 from the high-pressure collection chamber or from a high-pressure pump is lower than the closing pressure p 1 of the high-pressure side valve 20 , fuel can flow into the low-pressure circuit and the coupling chamber 7 of the hydraulic translator 6 through the bypass line 22 branching off at the branch point 22.1 be filled with volume. This is necessary in order to ensure a first filling of the hydraulic coupling space 7 of the hydraulic translator 6 and to put the pressure translation system into operation.
Durch die als Kugelventil beschaffene Systemdruckhalteeinheit 3 (pSys) ist gewährleistet, dass der Systemdruck durch den am Systemdruckhalteventil 3 einstellbaren Druck auf der erforderlichen Höhe gehalten wird. In diesem Zustand bleibt das Systemdruckhalteventil 3 (pSys) geschlossen. Wenn eine Einspritzung erfolgt, wird das Schaltventil 8 über den hier nicht dargestellten Aktor in Gestalt eines Piezoaktors oder eines Elektromagneten betätigt. By crafted as a ball valve system pressure holding unit 3 (p Sys) ensures that the system pressure is maintained by the adjustable at the system pressure holding valve 3 pressure at the required level. In this state, the system pressure maintaining valve 3 (p Sys ) remains closed. If an injection takes place, the switching valve 8 is actuated via the actuator (not shown here) in the form of a piezo actuator or an electromagnet.
Der bei der Betätigung des Schaltventils 8 auftretende Druckstoß ist größer als der am Systemdruckhalteventil 3 eingestellte Öffnungsdruck psys. The pressure surge occurring when the switching valve 8 is actuated is greater than the opening pressure p sys set on the system pressure maintaining valve 3 .
Die beim Druckstoß anfallende Steuermenge wird am Systemdruckhalteventil 3 (pSys) aufgestaut, so dass sich annähernd der dort eingestellte Systemdruck pSys einstellt. Der Druckstoß wird durch die öffnenden Ventile gedämpft, so dass die in Fig. 1 niederdruckseitig eingezeichneten erste niederdruckseitige Drosselstelle 15 bzw. die dort vorhandene zweite niederdruckseitige Drosselstelle 16 entfallen können. The control quantity that arises in the event of a pressure surge is accumulated at the system pressure maintaining valve 3 (p Sys ), so that the system pressure p Sys set there is approximately the same. The pressure surge is damped by the opening valves, so that the first low-pressure throttle point 15 shown in FIG. 1 on the low-pressure side or the second low-pressure side throttle point 16 present there can be omitted.
Wird die Einspritzung durch Betätigung des hier nicht dargestellten Aktors oder Elektromagneten beendet, bricht der Druck auf der Rückseite des Schaltventils 8 zusammen, wobei zunächst das Systemdruckhalteventil 3 (pSys) schließt. Kurz danach schließt das weitere Ventil 2, sobald der dort eingestellte Druck p2 unterschritten wird. Ein Teil der abgesteuerten Steuermenge wird dadurch mit einem Druck, der etwas geringerer als der Systemdruck pSys liegt, eingeschlossen. In einer Einspritzpause kann mit diesem eingeschlossenen Steuermengenvolummen der hydraulische Kopplungsraum 7 des hydraulischen Übersetzers 6 befüllt werden. Da über den hydraulischen Kopplungsraum 7 des hydraulischen Übersetzers 6 ein Druckgefälle pSys minus p2 herrscht, kann eine Durchströmung des hydraulischen Kopplungsraums 7 und damit ein Fluidtransport in diesen erfolgen. If the injection is ended by actuating the actuator or electromagnet (not shown here), the pressure on the rear side of the switching valve 8 collapses, the system pressure maintaining valve 3 (p Sys ) initially closing. Shortly thereafter, the further valve 2 closes as soon as the pressure p 2 set there falls below. Part of the tax amount that is taxed off is thereby enclosed with a pressure that is somewhat lower than the system pressure p Sys . In an injection break, the hydraulic coupling space 7 of the hydraulic booster 6 can be filled with this included control volume. Since a pressure drop p Sys minus p 2 prevails over the hydraulic coupling space 7 of the hydraulic translator 6 , a flow through the hydraulic coupling space 7 and thus a fluid transport can take place in it.
Die mittels des Schaltventils 8 abgesteuerte Fluidmenge strömt demnach nicht unmittelbar in den niederdruckseitigen Bereich 4 ab, sondern wird zur Wiederbefüllung des hydraulischen Kopplungsraums 7 des hydraulischen Übersetzers 6 genutzt, da über die Systemdruckhalteeinheit 3 einerseits und das weitere Ventil 21 mit Druckniveau p2 andererseits ein Abströmen dieser Menge verhindert wird. Durch diese Auslegung wird die Gesamtlekkage des in Fig. 2 dargestellten Systems erheblich reduziert, wie auch aus der graphischen Darstellung der sich einstellenden Leckageströme gemäß Fig. 3 hervorgeht. The fluid quantity controlled by the switching valve 8 accordingly does not flow directly into the low-pressure region 4 , but is used to refill the hydraulic coupling chamber 7 of the hydraulic booster 6 , since an outflow occurs via the system pressure holding unit 3 on the one hand and the further valve 21 with pressure level p 2 on the other hand this amount is prevented. The overall leakage of the system shown in FIG. 2 is considerably reduced by this design, as can also be seen from the graphical representation of the leakage streams as shown in FIG. 3.
Fig. 3 zeigt eine Gegenüberstellung der Leckageströme der Lösung gemäß Fig. 1 und der in Fig. 2 dargestellten erfindungsgemäßen Lösung unter Verwendung von hier als Kugelventilen ausgebildeten Ventilen sowie einer Systemdruckhalteeinheit. FIG. 3 shows a comparison of the leakage flows of the solution according to FIG. 1 and the solution according to the invention shown in FIG. 2 using valves designed here as ball valves and a system pressure maintaining unit.
Der Darstellung gemäß Fig. 3 ist zu entnehmen, dass gemäß der Darstellung in Fig. 1 das aus dem Hohlraum 9 des Schaltventils 8 abgesteuerte Volumen unmittelbar unterhalb des Kolbens 26 des hydraulischen Übersetzers 6 über die zweite Drosselstelle 16 zur Niederdruckseite 4 des Systems strömt und den mit Bezugszeichen 30 gekennzeichneten Systemleckstrom ≙1 darstellt. Demgegenüber ist in gestrichelter Darstellung der mit der Lösung gemäß Fig. 2 erzielbare Leckagestrom ≙2 dargestellt, der in Fig. 3 mit Bezugszeichen 31 gekennzeichnet ist. Bei Erreichen eines Druckniveaus p1, bei dem das hochdruckseitige Ventil 20 öffnet, wird der Systemvolumenstrom ≙2 zu Null, die Druckschwelle ist mit Bezugszeichen 34 gekennzeichnet und durch die Auslegung der Druckfeder des hochdruckseitigen Ventils 20 einstellbar. Die sich mit den Lösungen gemäß Fig. 1 bzw. Fig. 2 einstellenden Systemsteuervolumenströme ≙sI, ≙sII verhalten sich bei den aus den in Fig. 1 bzw. Fig. 2 skizzierten Lösungen gleich und sind mit Bezugszeichen 32 bzw. 33 einmal in durchgezogener Linie und einmal in gestrichelter Linie wiedergegeben. The illustration according to FIG. 3 shows that, according to the illustration in FIG. 1, the volume that is controlled from the cavity 9 of the switching valve 8 flows directly below the piston 26 of the hydraulic booster 6 via the second throttle point 16 to the low-pressure side 4 of the system and that represents system leakage current ≙ 1 identified by reference numeral 30 . In contrast, the leakage flow ≙ 2 that can be achieved with the solution according to FIG. 2 is shown in dashed lines, which is identified in FIG. 3 by reference number 31 . When a pressure level p 1 is reached , at which the high-pressure valve 20 opens, the system volume flow ≙ 2 becomes zero, the pressure threshold is identified by reference numeral 34 and can be set by the design of the compression spring of the high-pressure valve 20 . The system control volume flows ≙ sI , ≙ sII which arise with the solutions according to FIG. 1 or FIG. 2 behave in the same way in the solutions outlined in FIG. 1 or FIG. 2 and are shown in solid lines with reference numerals 32 and 33, respectively Line and once shown in dashed line.
Aus der Gegenüberstellung der Leckage der Systemleckagevolumenströme ≙sI, Kurvenverlauf 30 bzw. ≙sII, Kurvenverlauf 31 ist entnehmbar, dass hinsichtlich einer Wirkungsgradverbesserung die in Fig. 2 dargestellte Lösung durch Überführung des Absteuervolumens als Wiederbefüllvolumen des hydraulischen Kopplungsraums 7 eines hydraulischen Übersetzers 6 wesentlich günstiger zu bewerten ist, da die Absteuermenge nicht zur Niederdruckseite 4 verlorengeht, sondern zur Wiederbefüllung des hydraulischen Kopplungsraums 7 genutzt werden kann. From the comparison of the leakage of the system leakage flow rates ≙ sI, curve 30 and ≙ sII, curve 31 is removed, that with regard to efficiency improvement, the solution shown in Fig. 2 considerably cheaper by converting the Absteuervolumens as Wiederbefüllvolumen of the hydraulic coupling chamber 7 of a hydraulic booster 6 to is to be assessed since the discharge quantity is not lost to the low-pressure side 4 , but can be used to refill the hydraulic coupling space 7 .
Der Darstellung gemäß Fig. 4 ist eine hochdruckseitig angeordnete Reihenschaltung zweier Drosselstellen zur Befüllung eines hydraulischen Übersetzers zu entnehmen. The representation of FIG. 4 is shown in a high-pressure-side series connection of two throttle points for filling a hydraulic booster.
Die in Fig. 4 schematisch wiedergegebene Einrichtung zum Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine umfasst auf der Hochdruckseite 1 ein erstes Drosselelement 2. Dem ersten Drosselelement 2 ist eine Abzweigstelle 22.1 analog zur Darstellung gemäß Fig. 2 nachgeschaltet, an der eine Nebenstromleitung 22 zum hydraulischen Kopplungsraum 7 des hydraulischen Übersetzers 6 abzweigt. Die Nebenstromleitung 22 mündet an einer Mündungsstelle 27 am Ringspalt 14 des hydraulischen Kopplungsraums 7 innerhalb des Gehäuses 5 der Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff, wobei es sich sowohl um einen Kraftstoffinjektor, als auch um einen UIS, als auch um eine Düsenhalterkombination handeln kann. The device schematically shown in FIG. 4 for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine comprises a first throttle element 2 on the high pressure side 1 . The first throttle element 2 is followed by a branch point 22.1 analogous to the illustration in FIG. 2, at which a bypass line 22 branches off to the hydraulic coupling space 7 of the hydraulic booster 6 . The bypass line 22 opens at an opening 27 at the annular gap 14 of the hydraulic coupling space 7 within the housing 5 of the device for injecting fuel, which can be both a fuel injector and a UIS, and a nozzle holder combination.
Der Zweigstelle 22.1 der Nebenstromleitung 22 zur Befüllung des hydraulischen Kopplungsraums 7 des hydraulischen Übersetzers 6 ist eine weitere Drosselstelle 41 nachgeschaltet. The branch 22.1 of the secondary flow line 22 for filling the hydraulic coupling space 7 of the hydraulic booster 6 is followed by a further throttle point 41 .
Die Reihenschaltung der ersten Drosselstelle 2 und der weiteren Drosselstelle 41 ermöglicht einen Abbau von Hochdruck zur Niederdruckseite 4 des in Fig. 4 skizzierten Systems, wobei die Reihenschaltung zweier Drosselstellen 2 bzw. 41 es ermöglicht, die Drosselstellen 2 bzw. 41 in größerem Durchmesser auszubilden. Die Wirkung zweier oder mehr in Reihenschaltung hintereinandergeschalteter Drosselstellen kommt der Drosselwirkung einer Drossel mit sehr kleinem Durchmesser gleich. Jedoch wird bei der Reihenschaltung von zwei oder mehreren Drosselstellen hintereinander die Gefahr der Verstopfung einer Einzeldrosselstelle vermieden, die mit sehr kleinem Drosselquerschnitt ausgebildet ist. The series connection of the first throttle point 2 and the further throttle point 41 enables a reduction of high pressure to the low pressure side 4 of the system outlined in FIG. 4, the series connection of two throttle points 2 and 41 making it possible to design the throttle points 2 and 41 with a larger diameter. The effect of two or more throttle points connected in series is equivalent to the throttle effect of a throttle with a very small diameter. However, when two or more throttle points are connected in series, the risk of clogging of a single throttle point which is designed with a very small throttle cross section is avoided.
Der den Kolben 25 des hydraulischen Übersetzers 6 im Gehäuse 5 umgebende Ringspalt 14 steht über eine drosselfrei gestaltete Leckölleitung 23 direkt mit der Niederdruckseite 4 des in Fig. 4 dargestellten Systems in Verbindung. Der Kolben 25 des hydraulischen Übersetzers 6 ist in einem größeren Durchmesser ausgebildet, verglichen mit dem unteren Kolben 26, dessen Durchmesser dK mit Bezugszeichen 42 bezeichnet ist. Unterhalb des Kolbens 26 des hydraulischen Übersetzers 6 ist ein Übertragungselement angeordnet, welches auf einen hier in Kugelform ausgebildeten Schließkörper 10 wirkt. Der Sitz des kugelförmig konfigurierten Schließkörpers 10 im Gehäuse 5 ist hier nur schematisch angedeutet und mit Bezugszeichen 11 bezeichnet. Der hydraulisch wirksame Durchmesser des kugelförmig konfigurierten Schließelementes 10 ist mit Bezugszeichen 43 gekennzeichnet. Die gesamte Anordnung des Schaltventils ist durch die geschweifte Klammer angedeutet, welche verdeutlichen soll, dass sowohl der untere Kolben 26 des hydraulischen Übersetzers 6 als auch das hier kugelförmig konfigurierte Schließelement 10 diesem zuzurechnen sind. The annular gap 14 surrounding the piston 25 of the hydraulic booster 6 in the housing 5 is connected directly to the low-pressure side 4 of the system shown in FIG. 4 via a leakage oil line 23 designed without a throttle. The piston 25 of the hydraulic booster 6 has a larger diameter compared to the lower piston 26 , the diameter d K of which is designated by reference numeral 42 . Arranged below the piston 26 of the hydraulic booster 6 is a transmission element which acts on a closing body 10 which is embodied here in spherical form. The seat of the spherically configured closing body 10 in the housing 5 is only indicated schematically here and is designated by reference number 11 . The hydraulically effective diameter of the spherically configured closing element 10 is identified by reference numeral 43 . The entire arrangement of the switching valve is indicated by the curly bracket, which is intended to clarify that both the lower piston 26 of the hydraulic translator 6 and the closing element 10 configured here in a spherical manner are to be attributed to the latter.
Der obere Kolben 25 des hydraulischen Übersetzers 6 wird durch eine Betätigungseinheit angesteuert, die mit Bezugszeichen 40 bezeichnet ist. Bei dieser kann es sich sowohl um einen Piezoaktor, als auch um einen Elektromagneten handeln. Zur Vergrößerung des Nutzhubes eines als Piezoaktor ausgebildeten Stellers 40 werden in der Regel hydraulische Übersetzer 6 eingesetzt, um einerseits den Nutzhub der durch die Piezokristalle, die in Schichtform angeordnet sind, erzeugt wird, zu übersetzen und andererseits Temperatureffekte auszugleichen. The upper piston 25 of the hydraulic translator 6 is controlled by an actuation unit, which is designated by reference numeral 40 . This can be both a piezo actuator and an electromagnet. To increase the useful stroke of an actuator 40 designed as a piezo actuator, hydraulic translators 6 are generally used, on the one hand to translate the useful stroke generated by the piezo crystals, which are arranged in layer form, and on the other hand to compensate for temperature effects.
Die zwischen der ersten Drosselstelle 2 und der weiteren Drosselstelle 41 an der Niederdruckseite 4 liegende angeschlossene Nebenstromleitung 22 dient der Wiederbefüllung des hydraulischen Kopplungsraums 7 des hydraulischen Übersetzers 6 nach einem Arbeitsspiel. Die Befüllung des hydraulischen Kopplungsraums 7, dessen Druck mit pk bezeichnet ist, erfolgt über die Nebenstromleitung 22. Die Füllung des hydraulischen Kopplungsraums 7 über die Nebenstromleitung 22 bietet den Vorteil, dass größere Partikel und Schmutz eines unreinen bzw. verschnittenen Dieselkraftstoffs nicht in den Ringspalt 14 oberhalb des hydraulischen Kopplungsraums 7 gelangen können, da diese Partikel im Hauptstrom über die weitere Drosselstelle 41 auf die Niederdruckseite 4 des Systems gelangen und aufgrund der 90°-Orientierung am Abzweigpunkt 22.1 nicht in die Nebenstromleitung 22 einzutreten vermögen. Dadurch wird eine Blockieren des oberen Kolbens 25 des hydraulischen Übersetzers 6 durch im Ringspalt 14 eingeschlossene Schmutzpartikel vermieden, was im Extremfall zu einer nicht mehr gegebenen Betätigungsmöglichkeit des die Ablaufdrossel eines druckentlastbaren Steuerraums betätigenden kugelförmig konfigurierten Schließelementes 10 führen würde. The connected bypass line 22 , located between the first throttle point 2 and the further throttle point 41 on the low-pressure side 4 , serves to refill the hydraulic coupling space 7 of the hydraulic translator 6 after one work cycle. The hydraulic coupling chamber 7 , the pressure of which is designated p k , is filled via the bypass line 22 . The filling of the hydraulic coupling space 7 via the bypass line 22 offers the advantage that larger particles and dirt of an impure or blended diesel fuel cannot get into the annular gap 14 above the hydraulic coupling space 7 , since these particles in the main flow via the further throttle point 41 on the Low-pressure side 4 of the system reach and due to the 90 ° orientation at branch point 22.1 are unable to enter the bypass line 22 . Blocking of the upper piston 25 of the hydraulic booster 6 by dirt particles enclosed in the annular gap 14 is thereby avoided, which in extreme cases would lead to the actuation of the spherically configured closing element 10 which actuates the flow restrictor of a pressure-relieved control chamber.
Hinsichtlich der Auslegung der ersten Drosselstelle 2 sowie der weiteren Drosselstelle 41
ist beachtlich, dass deren Drosselquerschnitte so ausgelegt sind, dass der Druck im
hydraulischen Kopplungsraum pK kleiner wie das Produkt aus dem Druck an der
Hochdruckseite 1 sowie dem Flächenverhältnis von Kolben 26 dK zu Schließelement 10,
dV, hier mit Bezugszeichen 43 bezeichnet, liegt. Die Randbedingung für die in Fig. 4
dargestellte Variante ist dadurch gegeben, dass stets der nachfolgende Zusammenhang
erfüllt sein muss:
pK: Druck im hydraulischen Kopplungsraum 7
dV: Durchmesserkolben 26
dk: Durchmesserschließelement 10
pHD: Druck an der Hochdruckseite 1 des Systems.
With regard to the design of the first throttle point 2 and the further throttle point 41, it is remarkable that their throttle cross sections are designed such that the pressure in the hydraulic coupling space p K is smaller than the product of the pressure on the high pressure side 1 and the area ratio of the piston 26 d K Closing element 10 , d V , here designated by reference numeral 43 , is located. The boundary condition for the variant shown in FIG. 4 is given by the fact that the following relationship must always be fulfilled:
p K : pressure in the hydraulic coupling space 7
d V : diameter piston 26
d k : diameter closing element 10
p HD : pressure on high pressure side 1 of the system.
Den Fig. 5 und 6 sind Ausführungsvarianten der hydraulischen Beschaltung einer Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff zu entnehmen, mit einem einer Drosselstelle nachgeordneten Systemdruckhalteeinheit. FIGS. 5 and 6 are shown embodiments of the hydraulic circuit of a device for injecting fuel, with a downstream of a throttle point system pressure retaining unit.
Die Darstellung gemäß Fig. 5 entspricht im wesentlichen der in Fig. 4 bereits beschriebenen Ausführungsvariante, wobei in Fig. 5 der als Piezoaktor ausgebildete Steller 40 nicht wiedergegeben ist. Im Unterschied zur Darstellung gemäß Fig. 4 befindet sich hinter der weiteren Drosselstelle 41, welche der Niederdruckseite 4 am nächsten liegt, in der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsvariante ein als Kugelventil ausgebildetes Systemdruckhalteventil 3. An diesem ist ein Systemdruck pSys eingestellt. Hinter dem Systemdruckhalteventil 3 mündet eine mit dem Ringspalt 14 unter dem Kopplungsraum 7des hydraulischen Übersetzers 6 in Verbindung stehende Leckölleitung 23 analog zur Darstellung der Ausführungsvariante gemäß Fig. 4. The illustration in Fig. 5 corresponds essentially to the embodiment already described in Fig. 4, wherein in Fig. Designed as a piezo actuator is not reproduced 40 5. In contrast to the illustration according to FIG. 4, behind the further throttle point 41 , which is closest to the low-pressure side 4 , in the embodiment variant shown in FIG. 5 there is a system pressure-maintaining valve 3 designed as a ball valve. A system pressure p Sys is set on this. Behind the system pressure holding valve 3 opens one with the annular gap 14 in communication with the coupling chamber 7 of the hydraulic booster 6 drain line 23 similar to the illustration of the embodiment of FIG. 4.
Die Durchmesserverhältnisse des Kolbens 26 des hydraulischen Übersetzers 6 (vgl. Bezugszeichen 42) sowie der hydraulisch wirksame Durchmesser des Schließelementes 10 (vgl. Bezugszeichen 43) entsprechen im wesentlichen den bereits in Fig. 4 dargestellten Durchmesserverhältnissen. The diameter ratios of the piston 26 of the hydraulic booster 6 (see reference number 42 ) and the hydraulically effective diameter of the closing element 10 (see reference number 43 ) essentially correspond to the diameter ratios already shown in FIG. 4.
Das der weiteren Drosselstelle 41 nachgeschaltete Systemdruckhalteventil 3 erlaubt es, den maximal möglichen Druck im hydraulischen Kopplungsraum 7 zu begrenzen und Druckstöße abzudämpfen, was in der Darstellung gemäß Fig. 1 des Standes der Technik über zwei hintereinandergeschaltete Drosseln 15 bzw. 16 erfolgte. Auch hier erfolgt die Systembefüllung des hydraulischen Kopplungsraums 7 über die Nebenstromleitung 22, die an der Abzweigstelle 22.1 von der Leitung, die die Hochdruckseite 1 und die Niederdruckseite 4 des Systems miteinander verbindet, abzweigt. Durch die Leitungsführung ist gewährleistet, dass in in unreineren Kraftstoffsorten enthaltene Partikel im Hauptstrompfad, d. h. in vertikaler Richtung gefördert werden, während eine Befüllung des hydraulischen Kopplungsraums 7 über die Nebenstromleitung 22 partikelfrei gestaltet werden kann, so dass ein Einspülen von die Bewegung des Kolbens 25 des hydraulischen Übersetzers 6 hemmenden Partikel in den Ringspalt 14 unterbleibt. The system pressure-maintaining valve 3 connected downstream of the further throttle point 41 makes it possible to limit the maximum possible pressure in the hydraulic coupling space 7 and to dampen pressure surges, which in the illustration according to FIG. 1 of the prior art took place via two throttles 15 and 16 connected in series. Here, too, the system of the hydraulic coupling space 7 is filled via the secondary flow line 22 , which branches off at the branch point 22.1 from the line which connects the high-pressure side 1 and the low-pressure side 4 of the system to one another. The line routing ensures that particles contained in impure fuel types are conveyed in the main flow path, that is to say in the vertical direction, while filling the hydraulic coupling space 7 via the bypass line 22 can be made particle-free, so that the movement of the piston 25 of the piston can be flushed in hydraulic translator 6 inhibiting particles in the annular gap 14 is omitted.
Neben der robusten, d. h. gegen Partikeleintrag unempfindlichen Lösung gemäß der Fig. 5 und 6 bietet die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil, am Steller 40, sei z. B. einem Piezoaktor, geringere Kräfte aufwenden zu müssen, was den Einsatz eines kleineren Aktors ermöglicht. Es ist ferner eine minimale Leckage bei der Bereitstellung des Systemdrucks am hydraulischen Übersetzer 6 zu erwarten, da die Niederdruckseite 4 über die Systemdruckhalteeinheit 3 abgesperrt ist. In addition to the robust solution, that is to say insensitive to particle entry, according to FIGS. 5 and 6, the solution according to the invention offers the advantage that on the actuator 40 , e.g. B. a piezo actuator, lower forces, which allows the use of a smaller actuator. A minimal leakage in the provision of the system pressure at the hydraulic booster 6 is also to be expected, since the low pressure side 4 is shut off via the system pressure maintaining unit 3 .
Die gewählten Ausführungsvarianten gestatten eine minimale Leckagemenge bei Bereitstellung des Systemdrucks und vermeiden ein zu hohes Abströmvolumen aus dem Hohlraum 9 des Schaltventils 8, dieses wird teilweise zur Wiederbefüllung des hydraulischen Kopplungsraums 7 des hydraulischen Übersetzers 6 genutzt. Ferner erlaubt die erfindungsgemäße Lösung den Einsatz einer Hochdruckpumpe, die einen niedrigeren Leistungsbedarf erfordert, so dass diese hochdruckseitig vorzuhaltende Pumpe kleiner dimensioniert werden kann. The selected design variants allow a minimal amount of leakage when the system pressure is provided and avoid an excessively high outflow volume from the cavity 9 of the switching valve 8 , this is partly used for refilling the hydraulic coupling chamber 7 of the hydraulic booster 6 . Furthermore, the solution according to the invention allows the use of a high-pressure pump, which requires a lower power requirement, so that this pump to be kept on the high-pressure side can be dimensioned smaller.
Fig. 7 zeigt die Gegenüberstellung der sich einstellenden Leckageströme der
Ausführungsvariante gemäß Fig. 4, sowie der Ausführungsvarianten gemäß Fig. 5 und
6, die einander gegenübergestellt sind. Aus der mit pk(4) kenntlich gemachten Kurve geht
hervor, dass sich im Kopplungsraum 7 ein parabelförmig ansteigender Druckaufbau
einstellt. Bis zum Schnittpunkt des parabelförmigen Astes, welcher den Druckaustieg im
Kopplungsraum 7 repräsentiert mit der horizontal verlaufenden Geraden, ist die in Fig. 4,
d. h. die Reihenschaltung der Drosselelemente zur Befüllung eines hydraulischen
Übersetzers im Nebenstrom günstiger; ab dem Schnittpunkt der horizontalen Geraden mit
dem parabelförmig ansteigenden Druck-"Ast" des Kopplungsraumesdruckes 4 der
Ausführungsvariante gemäß Fig. 4 verhalten sich die in Fig. 5 bzw. Fig. 6 dargestellten
Ausführungsvarianten der hydraulischen Beschaltung eines Kraftstoffinjektors mit einem
einer Drosselstelle nachgeordneten Systemdruckhalteventil günstiger. Das
Systemdruckhalteventil 3 begrenzt Druck- und Leckageverluste durch einen präzise an
diesen vorgebbaren Schaltzeitpunkt.
Bezugszeichenliste
1 Hochdruckseite
2 erstes Drosselelement
3 Systemdruckhalteventil (pSys)
4 Niederdruckseite
5 Gehäuse
6 hydraulischer Übersetzer
7 hydraulischer Kopplungsraum
8 Schaltventil
9 Hohlraum
10 Schließelement
11 Ventilsitz
12 Ablaufdrossel
13 Ablaufbohrung
14 Ringspalt
15 erste niederdruckseitige Drosselstelle
16 zweite niederdruckseitige Drosselstelle
20 hochdruckseitiges Ventil (p1)
21 weiteres Ventil (p2)
22 Nebenstromleitung
22.1 Abzweigstelle
23 Leckölleitung
24 Verbindungsleitung
25 oberer Kolben hydraulischer Übersetzer
26 unterer Kolben hydraulischer Übersetzer
27 Mündungsstelle
30 bisheriger Systemleckagevolumenstrom ≙I
31 Systemleckagevolumenstrom ≙II
32 Systemsteuerleckagevolumenstrom ≙sI
33 Systemleckagevolumenstrom ≙sII
34 Druckschwelle
40 Steller
41 weitere Drosselstelle
42 erster Durchmesser dK
43 zweiter Durchmesser dV
FIG. 7 shows the comparison of the occurring leakage flows of the embodiment variant according to FIG. 4, and of the embodiment variants according to FIGS. 5 and 6, which are compared with one another. It can be seen from the curve identified by p k (4) that a parabolic pressure build-up occurs in the coupling space 7 . Up to the point of intersection of the parabolic branch, which represents the pressure rise in the coupling space 7 with the horizontally running straight line, that in FIG. 4, ie the series connection of the throttle elements for filling a hydraulic translator in the secondary flow, is more favorable; from the intersection of the horizontal line with the parabolically increasing pressure "branch" of the coupling space pressure 4 of the embodiment according to FIG. 4 behave in FIG. 5 or FIG. embodiments of the hydraulic circuit shown 6 of a fuel injector with one of a throttle point downstream system pressure holding valve cheaper , The system pressure control valve 3 limits pressure and leakage losses by a switching time that can be specified precisely at this point. LIST OF REFERENCES 1 high pressure side
2 first throttle element
3 system pressure control valve (p Sys )
4 low pressure side
5 housing
6 hydraulic translators
7 hydraulic coupling space
8 switching valve
9 cavity
10 closing element
11 valve seat
12 outlet throttle
13 drain hole
14 annular gap
15 first throttle restriction on the low pressure side
16 second throttle restriction on the low pressure side
20 high-pressure valve (p 1 )
21 further valve (p 2 )
22 Branch line
22.1 Junction point
23 drain line
24 connecting line
25 upper pistons hydraulic translator
26 lower pistons hydraulic translator
27 mouth
30 previous system leakage volume flow ≙ I
31 System leakage volume flow ≙ II
32 System control leakage volume flow ≙ sI
33 System leakage volume flow ≙ sII
34 pressure threshold
40 digits
41 further throttling point
42 first diameter d K
43 second diameter d V
Claims (12)
pK: druckhydraulischer Kopplungsraum (7)
pHD: Hochdruckseite (1)
dV: Durchmesserventilkörper (10)
dK: Durchmesserkolben (26) hydraulischer Übersetzer (6). 9. Device according to claim 8, characterized in that the cross sections of the throttle points ( 2 , 41 ) are matched so that always
p K : hydraulic coupling space ( 7 )
p HD : high pressure side ( 1 )
d V : diameter valve body ( 10 )
d K : diameter piston ( 26 ) hydraulic booster ( 6 ).
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE2001160191 DE10160191A1 (en) | 2001-12-07 | 2001-12-07 | Fuel injector with remotely operated actuator, optimized system pressure supply has coupling chamber connected to high pressure side via shunt line, system pressure maintaining unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2001160191 DE10160191A1 (en) | 2001-12-07 | 2001-12-07 | Fuel injector with remotely operated actuator, optimized system pressure supply has coupling chamber connected to high pressure side via shunt line, system pressure maintaining unit |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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