DE102005004570A1

DE102005004570A1 - Fuel injection system for internal combustion engines

Info

Publication number: DE102005004570A1
Application number: DE200510004570
Authority: DE
Inventors: Thomas Becker; Günter Veit; Thomas Pauer; Felix LANDHÄUSSER; Roger Busch; Marc Uhl; Oliver Becker
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-02-01
Filing date: 2005-02-01
Publication date: 2006-08-10
Also published as: WO2006081898A1

Abstract

Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit einer Einspritzdüse (32), durch die Kraftstoff unter hohem Druck in einen Brennraum einspritzbar ist. Ein Druckkolben (11) weist eine erste Stirnfläche (111), der eine Primärkammer (12) begrenzt, und einer der ersten Stirnfläche (111) gegenüberliegende zweite Stirnfläche (211) auf, die eine kraftstoffgefüllte Druckkammer (13) begrenzt. Der Druckkolben (11) ist bei entsprechendem Druck in der Primärkammer (12) so bewegbar, dass durch seine Längsbewegung der Kraftstoff in der Druckkammer (13) verdichtet und der Einspritzdüse (32) zugeführt wird. Zur Messung der Längsbewegung des Kolbens (11) ist ein Positionssensor (40) vorhanden, mit dem sich die Längsposition des Kolbens (11) erfassen lässt.An internal combustion engine fuel injection system having an injector (32) for injecting fuel under high pressure into a combustion chamber. A pressure piston (11) has a first end face (111) delimiting a primary chamber (12) and a second end face (211) opposite the first end face (111) and defining a fuel-filled pressure chamber (13). The pressure piston (11) is at a corresponding pressure in the primary chamber (12) movable so that compressed by its longitudinal movement of the fuel in the pressure chamber (13) and the injection nozzle (32) is supplied. For measuring the longitudinal movement of the piston (11), a position sensor (40) is provided with which the longitudinal position of the piston (11) can be detected.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen, wie es vorzugsweise für schnell laufende direkteinspritzende Brennkraftmaschinen verwendet wird. Das Kraftstoffeinspritzsystem umfasst eine Einspritzdüse, durch die Kraftstoff unter hohem Druck in einen Brennraum einspritzbar ist. Zur Erzeugung dieses hohen Kraftstoffdrucks ist ein Druckkolben vorhanden, der in seiner Längsrichtung bewegbar ist und der eine kraftstoffgefüllte Druckkammer begrenzt. Durch eine Längsbewegung des Kolbens wird der Kraftstoff in der Druckkammer verdichtet und der Einspritzdüse zugeführt, durch die der Kraftstoff schließlich in den Brennraum eingespritzt wird.The The invention relates to a fuel injection system for internal combustion engines, as is preferable for used fast-running direct-injection internal combustion engines becomes. The fuel injection system comprises an injection nozzle, through the fuel can be injected under high pressure into a combustion chamber is. To generate this high fuel pressure is a pressure piston present in its longitudinal direction is movable and limits a fuel-filled pressure chamber. By a longitudinal movement of the piston, the fuel is compressed in the pressure chamber and the injector fed by the fuel eventually is injected into the combustion chamber.

Ein solches System ist bspw. aus der Offenlegungsschrift DE 199 39 428 A1 bekannt. Kraftstoff wird auf einen Ausgangsdruck verdichtet und in einem Druckspeicher zur Verfügung gestellt. Von dort wird der Kraftstoff in die Druckkammer geleitet, die vom Druckkolben begrenzt wird. Um den Druckkolben zu bewegen wird die der Druckkammer abgewandte Stirnseite des Kolbens vom Kraftstoffdruck des Druckspeichers beaufschlagt, sodass sich der Druckkolben in die Druckkammer hineinbewegt. Der dort befindliche Kraftstoff wird dadurch auf einen Einspritzdruck komprimiert und der Einspritzdüse zugeführt. Dadurch lässt sich der Ausgangsdruck im Druckspeicher erheblich steigern, ohne dass eine Pumpe vorhanden sein muss, die den hohen Einspritzdruck zur Verfügung stellt.Such a system is, for example, from the published patent application DE 199 39 428 A1 known. Fuel is compressed to an outlet pressure and provided in a pressure accumulator. From there, the fuel is led into the pressure chamber, which is limited by the pressure piston. In order to move the pressure piston, the end face of the piston facing away from the pressure chamber is acted upon by the fuel pressure of the pressure accumulator, so that the pressure piston moves into the pressure chamber. The fuel located there is thereby compressed to an injection pressure and fed to the injection nozzle. As a result, the output pressure in the accumulator can be significantly increased without the need for a pump that provides the high injection pressure.

Für eine präzise Funktion der Brennkraftmaschine ist es unerlässlich, die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge zu kennen, um gegebenenfalls gegenregeln zu können. Hierfür wird in der Regel eine Kalibrierung durchgeführt, durch die die pro Zeiteinheit eingespritzte Kraftstoffmenge bekannt ist und somit nur die Einspritzzeit gesteuert werden muss. Durch Verschleiß an verschiedenen Bauteilen des Kraftstoffeinspritzsystems driftet diese Einspritzrate jedoch mit der Zeit, so dass sich Abweichungen zwischen der tatsächlichen und der gewünschten Einspritzmenge ergeben und auch zunehmend Abweichungen der Einspritzmenge von einem Einspritzventil zum anderen.For a precise function The internal combustion engine, it is essential to the actually injected Know fuel quantity in order to be able to counteract if necessary. This will be done in Usually a calibration is performed by which the per unit time injected fuel quantity is known and thus only the injection time must be controlled. Due to wear on different components However, the fuel injection system drifts this injection rate over time, so that deviations between the actual and the desired Injection amount and also increasingly deviations of the injection quantity from one injector to the other.

Da im Kraftstoffeinspritzsystem keine Möglichkeit besteht, die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge direkt zu messen, muss diese indirekt bestimmt werden. Eine Möglichkeit der Kalibrierung ist, die Drehzahl des Motors bei einem bestimmten Betriebspunkt, bspw. im Leerlauf, zu messen und die dafür nötige Kraftstoffeinspritzmenge zu bestimmen. Weicht die Drehzahl im längeren Betrieb der Brennkraftmaschine vom Sollwert ab, so muss die eingespritzte Kraftstoffmenge entsprechend angepasst werden. Aus dieser Änderung, die ein Maß für den inzwischen aufgetretenen Verschleiß ist, lässt sich dann die geänderte Einspritzmenge bei anderen Betriebspunkten extrapolieren. Dieses Verfahren ist jedoch recht ungenau und erlaubt keine Bestimmung der absoluten Einspritzmenge, sodass sich daraus keine zuverlässigen Rückschlüsse auf andere Betriebspunkte der Brennkraftmaschine ziehen lassen.There there is no possibility in the fuel injection system of the actually injected To measure fuel quantity directly, this must be determined indirectly. A possibility Calibration is the speed of the engine at a given speed Operating point, eg. At idle, to measure and the necessary fuel injection amount to determine. Dodges the speed during prolonged operation of the internal combustion engine From the setpoint, so the injected fuel amount must be be adjusted. From this change, which is a measure of the meantime occurred wear, can then be the changed Extrapolate injection quantity at other operating points. This However, the procedure is quite inaccurate and does not permit the determination of absolute injection quantity, so that no reliable conclusions on allow other operating points of the internal combustion engine to be drawn.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Durch das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen ist es hingegen möglich, die eingespritzte Kraftstoffmenge mit deutlich höherer Präzision zu messen. Dadurch lässt sich beispielsweise durch eine geänderte An steuerdauer des Einspritzventils die eingespritzte Kraftstoffmenge anpassen, um den Drift, der sich durch den Verschleiß im Kraftstoffeinspritzsystem ergibt, auszugleichen. Hierzu ist am Druckkolben, der den Kraftstoff für die Einspritzung komprimiert, ein Positionssensor angeordnet, der es erlaubt, die absolute Position und den zeitlichen Verlauf der Position des Kolbens zu bestimmen. Aus der Bewegung des Kolbens lässt sich dann sehr genau die aus der Druckkammer verdrängte Kraftstoffmenge bestimmen und damit auch die letztendlich eingespritzte Kraftstoffmenge.By the fuel injection system according to the invention for internal combustion engines whereas it is possible To measure the injected fuel quantity with much higher precision. This can be done for example, by an amended At tax duration of the injector, the injected fuel amount Adjust to the drift that is due to wear in the fuel injection system yields, balance. This is the pressure piston, the fuel for the Injection compressed, a position sensor arranged it allowed, the absolute position and the time course of the position to determine the piston. From the movement of the piston can be then determine very accurately the displaced from the pressure chamber amount of fuel and with it the ultimately injected fuel quantity.

Durch die abhängigen Ansprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes der Erfindung möglich. Für die Ausbildung des Positionssensors sind verschiedene Möglichkeiten gegeben. Bspw. kann der Positionssensor ein Hall-Sensor sein, ein induktiver Sensor oder ein Ultraschall-Sensor. Sowohl Hall-Sensoren als auch induktive Sensoren haben den Vorteil, dass sie nicht direkt in der Kammer, in der sich der Druckkolben bewegt, angeordnet sein müssen, sondern die Position des Kolbens berührungslos erfassen können. Da ein solcher Sensor dabei nicht vom Kraftstoff in der Druckkammer oder der Primärkammer ausgesetzt ist, muss er nicht aufwendig gegen den Kraftstoff abgedichtet werden.By the dependent ones claims are advantageous developments of the subject of the invention possible. For the Training the position sensor are different ways given. For example. the position sensor may be a Hall sensor, an inductive sensor or an ultrasonic sensor. Both Hall sensors and inductive sensors have the advantage that they are not directly in the chamber in which the pressure piston moves, must be arranged, but the position of the piston without contact can capture. Since such a sensor does not depend on the fuel in the pressure chamber or the primary chamber is exposed, it does not have to be laboriously sealed against the fuel.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Positionssensor mit einer elektrischen Auswerteeinheit verbunden, die die Signale des Positionssensors erfasst und daraus die Position des Kolbens berechnet. Aus dem zeitlichen Verlauf der Kolbenposition lässt sich die durch den Druckkolben verdrängte Kraftstoffmenge berechnen und damit auch die eingespritzte Kraftstoffmenge.In A further advantageous embodiment is the position sensor connected to an electrical evaluation unit that receives the signals of the position sensor detects and from this the position of the piston calculated. From the time course of the piston position can be which displaced by the pressure piston Calculate fuel quantity and thus also the injected fuel quantity.

Weiter Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung und der Zeichnung entnehmbar.Further Advantages and advantageous embodiments of the subject of the invention are the description and the drawing removable.

Zeichnungdrawing

In der einzigen Figur der Zeichnung ist. ein Kraftstoffeinspritzsystem der erfindungsgemäßen Art schematisch dargestellt.In the only figure of the drawing is. a fuel injection system the type of the invention schematically shown.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen schematisch dargestellt. Das Kraftstoffeinspritzsystem umfasst ein Einspritzventil 1, das mit Kraftstoff 3 aus einem Kraftstofftank 4 versorgt wird. Durch eine Hochdruckpumpe 2 wird Kraftstoff 3 aus dem Kraftstofftank 4 angesaugt, in der Hochdruckpumpe 2 auf einen Ausgangsdruck verdichtet und über eine Förderleitung 5 in einen Hochdruckspeicher 6 geleitet, wo der Kraftstoff bei Ausgangsdruck vorgehalten wird. Der Druckspeicher 6 ist über Druckleitungen 7 mit mehreren Einspritzventilen 1 verbunden, von denen in der Zeichnung nur eines exemplarisch dargestellt ist. Das Einspritzventil 1 umfasst einen Druckverstärker 10 und eine Einspritzdüse 32. Der Druckverstärker 10 dient dazu, den Ausgangsdruck des Druckspeichers 6 zu erhöhen, um Kraftstoff mit erhöhtem Druck der Einspritzdüse 32 zuzuführen, durch die der Kraftstoff letztendlich in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Der Druckverstärker 10 umfasst einen Druckkolben 11, der mit einer ersten Stirnseite 111 eine Primärkammer 12 begrenzt, die über ein Steuerventil 9 mit der Druckleitung 7 verbindbar ist. Der Druckkolben 11 weist eine zweite Stirnfläche 211 auf, die eine geringere Fläche aufweist als die erste Stirnfläche 111 und die eine Druckkammer 13 begrenzt. Die Druckkammer 13 ist über eine Druckleitung 18 mit der Einspritzdüse 32 verbunden und darüber hinaus über eine Befüllleitung 15 mit der Hochdruckleitung 7. In der Befüllleitung 15 ist ein Rückschlagventil 16 angeordnet, das einen Kraftstofffluss durch die Befüllleitung 15 nur in Richtung der Druckkammer 13 erlaubt, jedoch nicht in entgegengesetzter Richtung. Der Druckkolben 11 ist längsverschiebbar angeordnet, und durch eine Feder 14 beaufschlagt, wobei die Kraft der Feder 14 den Druckkolben 11 in Richtung der Primärkammer 12 drückt.In the drawing, an inventive fuel injection system for internal combustion engines is shown schematically. The fuel injection system includes an injection valve 1 that with fuel 3 from a fuel tank 4 is supplied. By a high pressure pump 2 becomes fuel 3 from the fuel tank 4 sucked in the high pressure pump 2 compressed to an output pressure and via a delivery line 5 in a high-pressure accumulator 6 directed, where the fuel is stored at output pressure. The accumulator 6 is over pressure lines 7 with several injectors 1 connected, of which only one example is shown in the drawing. The injection valve 1 includes a pressure booster 10 and an injection nozzle 32 , The pressure amplifier 10 serves to the output pressure of the pressure accumulator 6 increase to fuel with increased pressure of the injector 32 supply, through which the fuel is ultimately injected into the combustion chamber of the internal combustion engine. The pressure amplifier 10 includes a pressure piston 11 , with a first end face 111 a primary chamber 12 limited, via a control valve 9 with the pressure line 7 is connectable. The pressure piston 11 has a second end face 211 on, which has a smaller area than the first end face 111 and the one pressure chamber 13 limited. The pressure chamber 13 is via a pressure line 18 with the injector 32 connected and beyond a filling line 15 with the high pressure line 7 , In the filling line 15 is a check valve 16 arranged, which is a fuel flow through the filling line 15 only in the direction of the pressure chamber 13 allowed, but not in the opposite direction. The pressure piston 11 is arranged longitudinally displaceable, and by a spring 14 subjected to the force of the spring 14 the pressure piston 11 in the direction of the primary chamber 12 suppressed.

Zwischen der Druckleitung 7 und der Primärkammer 12 ist ein Steuerventil 9 angeordnet, das als 3/2-Wegeventil ausgebildet ist. In einer ersten Schaltstellung, die in der Figur dargestellt ist, wird die Primärkammer 12 über eine Absteuerleitung 17 mit einer Leckölleitung 29 verbunden, die mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten und stets drucklosen Leckölraum verbunden ist. In der zweiten Schaltstellung des Steuerventils 9 wird die Druckleitung 7 mit der Primärkammer 12 verbunden, während die Absteuerleitung 17 verschlossen wird. Der den Druckkolben 11 umgebende Federraum 33, in dem sich die Feder 14 befindet, ist über eine Ablaufleitung 31 ebenfalls mit der Leckölleitung 29 verbunden und damit stets drucklos.Between the pressure line 7 and the primary chamber 12 is a control valve 9 arranged, which is designed as a 3/2-way valve. In a first switching position, which is shown in the figure, the primary chamber 12 via a diversion line 17 with a leak oil line 29 connected, which is connected to a non-illustrated in the drawing and always unpressurized leakage oil space. In the second switching position of the control valve 9 becomes the pressure line 7 with the primary chamber 12 connected while the diversion line 17 is closed. The pressure piston 11 surrounding spring space 33 in which is the spring 14 is located via a drain line 31 also with the leak oil line 29 connected and thus always without pressure.

Die Einspritzdüse 32 weist eine Ventilnadel 21 auf, die längsverschiebbar angeordnet ist und mehrere Einspritzöffnungen 22 durch ihre Längsbewegung freigibt oder verschließt. Die Ventilnadel 21 ist hierbei vom Kraftstoffdruck in einem Druckraum 20 umgeben, in den die Druckleitung 18 mündet, sodass durch den Druck im Druckraum 20 eine hydraulische Kraft auf die Ventilnadel 21 entsteht, die von den Einspritzöffnungen 22 weggerichtet ist. Die Ventilnadel 21 wird durch die Kraft einer Schließfeder 23 in Richtung der Einspritzöffnungen 22 druckbeaufschlagt, wobei der Raum der Schließfeder 23 mit der Leckölleitung 29 verbunden ist und damit stets drucklos. Die Ventilnadel 21 ist mit einer Kolbenstange 24 verbunden, die mit ihrer Stirnfläche 25 einen Steuerraum 19 begrenzt, der über eine Zulaufdrossel 26 mit der Druckleitung 18 verbunden ist. Der Steuerraum 19 ist darüber hinaus über eine Ablaufdrossel 28 mit einer Ablaufleitung 27 verbindbar, die in die Leckölleitung 29 mündet. In der Ablaufleitung 27 ist ein Ventil 30 vorgesehen, das als 2/2-Wegeventil ausgebildet ist und die Ablaufleitung 27 entweder verschließt oder freigibt.The injector 32 has a valve needle 21 on, which is arranged longitudinally displaceable and a plurality of injection openings 22 releases or closes by their longitudinal movement. The valve needle 21 here is the fuel pressure in a pressure chamber 20 surrounded, in which the pressure line 18 flows through the pressure in the pressure chamber 20 a hydraulic force on the valve needle 21 arises from the injection ports 22 is directed away. The valve needle 21 is due to the force of a closing spring 23 in the direction of the injection openings 22 pressurized, the space of the closing spring 23 with the leak oil line 29 is connected and thus always without pressure. The valve needle 21 is with a piston rod 24 connected with their face 25 a control room 19 limited, via an inlet throttle 26 with the pressure line 18 connected is. The control room 19 is beyond an outlet throttle 28 with a drain line 27 connectable to the drain line 29 empties. In the drain line 27 is a valve 30 provided, which is designed as a 2/2-way valve and the drain line 27 either closes or releases.

Die Funktionsweise des Kraftstoffeinspritzsystems ist wie folgt: Über die Hochdruckpumpe 2 wird im Druckspeicher 6 ein vorgegebener Ausgangsdruck zur Verfügung gestellt, der über die Druckleitung 7 an den einzelnen Einspritzventilen 1 anliegt. Im Ruhezustand des Einspritzventils 1, der in der Figur dargestellt ist, befindet sich das Steuerventil 9 in der eingezeichneten ersten Schaltposition, in der die Druckleitung 7 verschlossen wird, sodass die Primärkammer 12 über die Absteuerleitung 17 mit der Leckölleitung 29 verbunden und damit drucklos ist. Über die Befüllleitung 15 herrscht in der Druckkammer 13 derselbe Druck wie im Druckspeicher 6 und über die Druckleitung 18 liegt der Ausgangsdruck auch im Druckraum 20 der Einspritzdüse 32 an. Der gleiche Ausgangsdruck liegt auch im Steuerraum 19 an, da sich der Druck über die Zulaufdrossel 26 dem Druck in der Druckleitung 18 angleicht. Das Ventil 30 ist hierbei ebenfalls in seiner ersten Schaltposition, die in der Figur dargestellt ist und in der die Ablaufleitung 27 unterbrochen ist. Soll eine Einspritzung von Kraftstoff erfolgen, so wird das Steuerventil 9 betätigt und in die zweite Schaltposition gefahren, in der die Druckleitung 7 mit der Primärkammer 12 verbunden wird. Dadurch steigt der Druck in der Primärkammer 12 auf den Druck des Druckspeichers 6, sodass sich eine entsprechende hydraulische Kraft auf die erste Stirnfläche 111 des Druckkolbens 11 aufbaut. Da die erste Stirnfläche 111 deutlich größer ist als die zweite Stirnfläche 211, bewegt sich der Druckkolben 11 entgegen der Kraft der Feder 14 in Richtung der Druckkammer 13, wo der Kraftstoff verdichtet wird und ein hoher Kraftstoffdruck entsteht, wobei der Druck im wesentlichen durch das Verhältnis der Flächen von erster Stirnfläche 111 und zweiter Stirnfläche 211 gegeben ist.The operation of the fuel injection system is as follows: via the high pressure pump 2 is in the pressure accumulator 6 a predetermined outlet pressure provided via the pressure line 7 at the individual injection valves 1 is applied. At rest of the injector 1 , which is shown in the figure, is the control valve 9 in the marked first switching position in which the pressure line 7 is closed, so the primary chamber 12 via the diversion line 17 with the leak oil line 29 connected and thus unpressurized. About the filling line 15 prevails in the pressure chamber 13 the same pressure as in the accumulator 6 and over the pressure line 18 the outlet pressure is also in the pressure chamber 20 the injector 32 at. The same outlet pressure is also in the control room 19 because of the pressure across the inlet throttle 26 the pressure in the pressure line 18 equalizes. The valve 30 Here is also in its first switching position, which is shown in the figure and in which the drain line 27 is interrupted. If an injection of fuel, so the control valve 9 operated and moved to the second switching position, in which the pressure line 7 with the primary chamber 12 is connected. This increases the pressure in the primary chamber 12 on the pressure of the pressure accumulator 6 so that a corresponding hydraulic force on the first end face 111 of the pressure piston 11 builds. Because the first face 111 is significantly larger than the second end face 211 , the pressure piston moves 11 against the force of the spring 14 in Direction of the pressure chamber 13 where the fuel is compressed and a high fuel pressure is produced, the pressure being essentially determined by the ratio of the areas of the first end face 111 and second end face 211 given is.

Der hohe Kraftstoffdruck in der Druckkammer 13 setzt sich über die Druckleitung 18 in den Druckraum 20 der Einspritzdüse 32 fort, wo sich die hydraulische Kraft auf die Ventilnadel 21 jetzt erhöht, die in Richtung des Steuerraums 19 wirkt. Solange das Ventil 30 nicht betätigt wird, bleibt die Ventilnadel 21 jedoch, bedingt durch die hydraulische Kraft im Steuerraum 19 in ihrer Schließposition und verschließt die Einspritzöffnungen 22. Erst nach Betätigen des Ventils 30, wodurch der Steuerraum 19 über die Ablaufdrossel 28 mit der Ablaufleitung 27 und damit mit der Leckölleitung 29 verbunden wird, sinkt der Druck im Steuerraum 19 ab und damit auch die hydraulische, in Richtung der Einspritzöffnungen 22 wirkende Kraft auf die Kolbenstange 24 und damit auf die Ventilnadel 21. Durch den Druck im Druckraum 20 setzt sich die Ventilnadel 21 jetzt entgegen der Kraft der Schließfeder 23 in Bewegung und gibt die Einspritzöffnungen 22 frei, sodass Kraftstoff aus dem Druckraum 20 in den Brennraum eingespritzt wird. Der Einspritzdruck entspricht hierbei dem Kraftstoffdruck, der in der Druckkammer 13 durch den Druckkolben 11 erzeugt wurde und der, je nach Größenverhältnis von erster Stirnfläche 111 und zweiter Stirnfläche 211 höher ist als der Kraftstoffdruck, der im Druckspeicher 6 zur Verfügung gestellt wird. Typischerweise ist das Verhältnis der Fläche von erster Stirnfläche 111 und zweiter Stirnfläche 211 etwa 2.The high fuel pressure in the pressure chamber 13 sits down over the pressure line 18 in the pressure room 20 the injector 32 away, where the hydraulic force on the valve needle 21 now raised in the direction of the control room 19 acts. As long as the valve 30 is not actuated, the valve needle remains 21 However, due to the hydraulic force in the control room 19 in its closed position and closes the injection ports 22 , Only after pressing the valve 30 , causing the control room 19 over the outlet throttle 28 with the drain line 27 and thus with the leak oil line 29 is connected, the pressure in the control room decreases 19 and thus also the hydraulic, in the direction of the injection openings 22 acting force on the piston rod 24 and thus on the valve needle 21 , Due to the pressure in the pressure chamber 20 the valve needle sits down 21 now against the force of the closing spring 23 in motion and gives the injection openings 22 free, so fuel from the pressure chamber 20 is injected into the combustion chamber. The injection pressure corresponds to the fuel pressure in the pressure chamber 13 through the pressure piston 11 was generated and, depending on the size ratio of the first end face 111 and second end face 211 is higher than the fuel pressure in the accumulator 6 is made available. Typically, the ratio of the area of the first end face 111 and second end face 211 about 2.

Zur Beendigung der Einspritzung wird das Ventil 30 und ebenso das Steuerventil 9 betätigt, so dass beide Ventile zurück in ihre erste Schaltstellung fahren. Der sich erneut durch den über die Zulaufdrossel 26 nachfließenden Kraftstoff im Steuerraum 19 aufbauende hohe Kraftstoffdruck beaufschlagt die Stirnfläche 25 der Kolbenstange 24 und drückt die Ventilnadel 21 zurück in ihre Schließstellung. Durch das ebenfalls in die erste Schaltposition zurückgefahrene Steuerventil 9 wird die Verbindung der Primärkammer 12 zur Druckleitung 7 unterbrochen, sodass der Kraftstoffdruck in der Primärkammer 9 über den Ringspalt, der zwischen dem Druckkolben 11 und dem Federraum 33 verleibt, abgebaut wird. Dadurch bewegt sich der Druckkolben 11 zurück in seine Ausgangsstellung, wobei das sich vergrößernde Volumen der Druckkammer 13 über die Befüllleitung 15 erneut mit Kraftstoff aus dem Druckspeicher 6 befüllt wird.To complete the injection, the valve 30 and also the control valve 9 operated, so that both valves go back to their first switching position. The again through the over the inlet throttle 26 inflowing fuel in the control room 19 Constant high fuel pressure acts on the face 25 the piston rod 24 and pushes the valve needle 21 back to its closed position. By also returned to the first switching position control valve 9 becomes the connection of the primary chamber 12 to the pressure line 7 interrupted, so the fuel pressure in the primary chamber 9 over the annular gap between the plunger 11 and the spring chamber 33 is spent, dismantled. As a result, the pressure piston moves 11 back to its original position, with the increasing volume of the pressure chamber 13 over the filling line 15 again with fuel from the accumulator 6 is filled.

Den Druckkolben 11 umgibt ein Positionssensor 40, der die Position des Druckkolbens 11 erfasst und ein entsprechendes Signal über eine Leitung 42 an eine elektrische Auswerteeinheit 45 leitet. Die Auswerteeinheit 45 berechnet aus dem Signal des Positionssensors 40 die absolute Lage des Druckkolbens 11. Da auch der zeitliche Verlauf der Kolbenposition erfasst wird kann die Auswerteeinheit berechnen, welche Strecke der Druckkolben 11 beim Verdichten des Kraftstoffs in der Druckkammer 13 durchfahren hat. Damit ist die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge bekannt, abgesehen von einer kleinen Steuermenge, die über die Zulaufdrossel 26 abgeführt wird. Die Steuermenge kann jedoch durch entsprechende Algorithmen in der Auswerteeinheit berechnet und von der Gesamtmenge subtrahiert werden.The pressure piston 11 surrounds a position sensor 40 indicating the position of the pressure piston 11 detected and a corresponding signal via a line 42 to an electrical evaluation unit 45 passes. The evaluation unit 45 calculated from the signal of the position sensor 40 the absolute position of the pressure piston 11 , Since the time course of the piston position is also detected, the evaluation unit can calculate which distance the pressure piston 11 when compressing the fuel in the pressure chamber 13 has passed through. Thus, the actual injected fuel amount is known, apart from a small amount of control, via the inlet throttle 26 is dissipated. However, the control amount can be calculated by appropriate algorithms in the evaluation and subtracted from the total amount.

Die Einspritzmenge wird durch die zeitliche Ansteuerung des Ventils 30 geregelt, wobei eine bestimmte Ansteuerdauer in der Regel einer gewissen Einspritzmenge entspricht. Hierbei kann es jedoch durch Verschleiß mit der Zeit zu einer Verschiebung kommen, da die Öffnungsdynamik der Ventilnadel 21 von der Fläche abhängt, die im Raum 20 vom Kraftstoffdruck beaufschlagt ist. Ändert sich diese Fläche, so ändert sich auch die Öffnungsdynamik der Ventilnadel 21 und damit auch die pro Zeiteinheit eingespritzte Kraftstoffmenge. Wird über die Auswerteeinheiten 45 nunmehr eine Diskrepanz festgestellt zwischen der Öffnungszeit des Ventils 30 und der tatsächlich durch den Druckkolben 11 verdichteten Kraftstoffmenge, so kann die Schaltzeit des Ventils 30 entsprechend angepasst werden, um die Kraftstoffmenge durch Verlängern oder Verkürzen der Schaltzeit des Ventils 30 anzupassen. Somit lässt sich die durch Verschleiß bedingte Änderung der Einspritzmenge kompensieren, so dass das Einspritzventil 1 stets die gewünschte Kraftstoffmenge in den Brennraum einspritzt.The injection quantity is determined by the timing of the valve 30 regulated, with a certain actuation period usually corresponds to a certain injection quantity. However, this can lead to a shift due to wear over time, since the opening dynamics of the valve needle 21 depends on the area that is in the room 20 is acted upon by the fuel pressure. If this area changes, the opening dynamics of the valve needle also change 21 and thus also the amount of fuel injected per unit time. Is via the evaluation units 45 now a discrepancy detected between the opening time of the valve 30 and that actually through the plunger 11 compressed fuel quantity, so the switching time of the valve 30 be adjusted accordingly to the fuel quantity by lengthening or shortening the switching time of the valve 30 adapt. Thus, the change in the injection quantity caused by wear can be compensated, so that the injection valve 1 always injects the desired amount of fuel into the combustion chamber.

Der Sensor 40 erfasst die Position des Druckkolbens 11 vorzugsweise berührungslos. Hierzu ist der Positionssensor 40 bspw. als Hall-Sensor ausgebildet, der die Bewegung des metallischen Druckkolbens 11 detektiert. Aus dem Signal lässt sich durch Kalibrierung die absolute Position des Druckkolbens 11 erfassen und über eine kontinuierliche Messung auch die Bewegung des Druckkolbens 11. Darüber hinaus sind weitere Ausbildungen des Positionssensors 40 möglich, bspw. in Form eines induktiven Sensors oder eines Ultraschallsensors.The sensor 40 detects the position of the pressure piston 11 preferably contactless. For this purpose, the position sensor 40 For example, designed as a Hall sensor, the movement of the metallic pressure piston 11 detected. From the signal can be calibrated the absolute position of the pressure piston 11 capture and via a continuous measurement, the movement of the plunger 11 , In addition, further training of the position sensor 40 possible, for example in the form of an inductive sensor or an ultrasonic sensor.

Als Auswerteeinheit 45 lässt sich bspw. das Steuergerät verwenden, das ebenfalls das Steuerventil 9 und das Ventil 30 ansteuert. Dadurch ist ein Regelkreis gegeben, der über die gesamte Lebenszeit des Kraftstoffeinspritzsystems stets die tatsächliche Einspritzmenge an die gewünschte Einspritzmenge angleicht, die in einem bestimmten Betriebspunkt der Brennkraftmaschine notwendig ist.As an evaluation unit 45 can be used, for example, the control unit, which is also the control valve 9 and the valve 30 controls. Thereby, a control loop is given, which always equals the actual injection quantity to the desired injection quantity over the entire lifetime of the fuel injection system, which is necessary at a specific operating point of the internal combustion engine.

Claims

Fuel injection system for internal combustion engine machines with an injection nozzle ( 32 ), is injected through the fuel under high pressure in a combustion chamber, and with a pressure piston ( 11 ), which has a first end face ( 111 ) and one of the first end face ( 111 ) opposite second end face ( 211 ), wherein the second end face ( 211 ) a fuel-filled pressure chamber ( 13 ) and the pressure piston ( 11 ) is movable so that by a longitudinal movement of the pressure piston ( 11 ) the fuel in the pressure chamber ( 13 ) and the injection nozzle ( 32 ), characterized in that a position sensor ( 40 ) is present, with which the longitudinal position of the piston ( 11 ) is detectable.

Fuel injection system according to claim 1, characterized in that the pressure piston ( 11 ) Part of a pressure booster ( 10 ).

Fuel injection system according to claim 2, characterized in that the first end face ( 111 ) of the pressure piston ( 11 ) a primary chamber ( 12 ) limited.

Fuel injection system according to claim 3, characterized in that a pressure accumulator ( 6 ) is provided in which fuel is kept under a predetermined fuel pressure, wherein the pressure accumulator ( 6 ) with the primary chamber ( 12 ) is connectable.

Fuel injection system according to claim 3 or 4, characterized in that the first end face ( 111 ) has a larger area than the second end face ( 211 ).

Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the position sensor ( 40 ) is a Hall sensor.

Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the position sensor ( 40 ) is an inductive sensor.

Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the position sensor ( 40 ) is an ultrasonic sensor.

Fuel injection valve according to one of claims 1, 6, 7 or 8, characterized in that the position sensor ( 40 ) the pressure piston ( 11 ) surrounds with a distance.

Fuel injection valve according to one of claims 1, 6, 7 or 8, characterized in that the position sensor ( 40 ) with an electrical evaluation unit ( 45 ) connected to the signals of the position sensor ( 40 ) and from this the position of the piston ( 11 ).

Fuel injection valve according to claim 10, characterized in that the time profile of the piston position is detected and from which by the movement of the piston ( 11 ) from the pressure chamber ( 13 ) displaced fuel quantity is calculated.