DE102005059163A1 - Fuel injection device for an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (10) dient zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine. Sie umfasst mindestens zwei koaxiale Ventilelemente (34, 36) sowie ein Schaltventil (24, 26) zur Hubsteuerung der Ventilelemente (34, 36). Es wird vorgeschlagen, dass zwischen dem Schaltventil (26) und mindestens einem Ventilelement (34) ein hydraulisches Verzögerungsglied (71) angeordnet ist.A fuel injection device (10) is used to inject fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine. It comprises at least two coaxial valve elements (34, 36) and a switching valve (24, 26) for controlling the stroke of the valve elements (34, 36). It is proposed that a hydraulic delay element (71) be arranged between the switching valve (26) and at least one valve element (34).
Description
Stand der TechnikState of technology
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
Bekannt sind hubgesteuerte Common-Rail-Injektoren mit mindestens einem als Magnetventil ausgebildeten Schaltventil und einer Einspritzdüse mit Sitzloch- oder Sacklochgeometrie zur Verteilung einer definierten Kraftstoffmenge im Brennraum. Durch Ansteuerung des Schaltventils wird ein Druck in einem Steuerraum abgesenkt, wodurch das Ventilelement vom Ventilsitz, der stromaufwärts von den eigentlichen Kraftstoff-Austrittsöffnungen liegt, abhebt.Known are stroke-controlled common-rail injectors with at least one as Solenoid valve formed switching valve and an injection nozzle with Sitzloch- or blind hole geometry for distribution of a defined amount of fuel in the combustion chamber. By controlling the switching valve is a pressure lowered in a control chamber, whereby the valve element from the valve seat, the upstream from the actual fuel outlet openings, lifts off.
Für ein günstiges
Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine ist es in einigen Betriebssituationen
wichtig, dass der Kraftstoff, insbesondere bei der Verwendung von
Diesel-Kraftstoff,
im Brennraum möglichst
homogen verteilt ist. Damit dies bei kleinen eingespritzten Kraftstoffmengen
ebenso möglich
ist wie bei großen
Kraftstoffmengen, werden sogenannte Koaxial-Vario-Düsen eingesetzt.
Diese weisen zwei zueinander koaxiale Ventilelemente auf, durch deren Betätigung unterschiedliche
Kraftstoff-Austrittsöffnungen
freigegeben werden, die ggf. auch unterschiedlich orientiert sind.
Dabei ist es günstig,
wenn die beiden Ventilelemente vollkommen unabhängig voneinander betätigt werden
können.
Eine solche Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist beispielsweise aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung bereitzustellen, bei der sehr unterschiedliche Kraftstoffmengen zuverlässig eingespritzt werden können.task The present invention is a fuel injection device provide at the very different amounts of fuel reliable can be injected.
Diese Aufgabe wird durch eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.These Task is by a fuel injection device with the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are specified in subclaims.
Vorteile der ErfindungAdvantages of invention
Die Verwendung eines Verzögerungsgliedes gestattet es auch bei einem langsam schaltenden Schaltventil, beispielsweise einem Magnetventil, eine nur kurze Öffnungszeit des Ventilelements zu realisieren. Der Zeitraum, während dessen das Ventilelement vom Ventilsitz abgehoben hat, ist also kürzer als der Zeitraum, während dessen das Schaltventil in der entsprechenden Schaltposition ist.The Use of a delay element allowed it also with a slow-switching switching valve, for example a solenoid valve, a short opening time of the valve element to realize. The period during which has lifted the valve element from the valve seat, so is shorter than the period while whose switching valve is in the corresponding switching position.
Die Ausgestaltung des Verzögerungsgliedes als hydraulisches Verzögerungsglied erhöht in erheblichem Umfange die Freiheitsgrade bei der Auslegung des Schaltverhaltens des damit gesteuerten Ventilelements. Auch die Freiheitsgrade in bautechnischer Hinsicht werden durch die hydraulische Ausgestaltung des Verzögerungsglieds erhöht, da durch das hydraulische Verzögerungsglied auch "krumme" Strecken überbrückt werden können. Dies ist besonders günstig für die Ansteuerung des axial außen liegenden Ventilelements.The Embodiment of the delay element as hydraulic delay element elevated to a considerable extent the degrees of freedom in the interpretation of the Switching behavior of the thus controlled valve element. Also the Degrees of freedom in constructional terms are due to the hydraulic Configuration of the delay element elevated, because of the hydraulic delay element also "crooked" routes are bridged can. This is especially cheap for the Control of the axially outside lying valve element.
Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist eine unabhängige Steuerung der beiden Ventilelemente bei gleichzeitiger Berücksichtigung der hydraulischen und der mechanischen Erfordernisse und des zur Verfügung stehenden Bauraums möglich. Ferner können dank des hydraulischen Verzögerungsglieds die elektrischen, hydraulischen und mechanischen Steuerglieder, die für eine Betätigung der Ventilelemente erforderlich sind, in einem kompakten Gehäuse untergebracht werden. Dadurch kann die erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzvorrichtung bei bisherigen Brennkraftmaschinen ohne zusätzliche Bauraumanpassungen eingesetzt werden. Somit könnte die erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzvorrichtung gegen bekannte druckgesteuerte bzw. hubgesteuerte Einspritzsysteme, wie Common-Rail, Pumpe-Leitung-Düse oder druckverstärkten Common-Rail-Sytemen, einfach ausgetauscht werden.at the fuel injection device according to the invention is an independent Control of the two valve elements with simultaneous consideration hydraulic and mechanical requirements and of the disposal standing space available. Furthermore, can thanks to the hydraulic delay element the electrical, hydraulic and mechanical controls, the for an operation the valve elements are required, housed in a compact housing become. As a result, the fuel injection device according to the invention in previous internal combustion engines without additional space adaptations be used. Thus could the fuel injection device according to the invention against known pressure-controlled or stroke-controlled injection systems, like common rail, pump pipe nozzle or pressure-boosted Common rail systems, easily exchanged.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des hydraulischen Verzögerungsgliedes besteht darin, dass es einen Vorsteuerraum umfasst, dessen Länge ein Mehrfaches seines Durchmessers beträgt, wobei der Vorsteuerraum an einem Endbereich mit dem Schaltventil und an einem anderen Endbereich mit einem Steuerraum und einem Hochdruckanschluss verbunden ist. Ein solcher Vorsteuerraum wirkt ähnlich wie eine hydraulische Feder und stellt so die gewünschte Verzögerungsfunktion bereit. Der Vorteil eines solchen Vorsteuerraums liegt vor allem in seiner einfachen Realisierbarkeit. Ferner kann durch einen solchen Vorsteuerraum eine große Entfernung zwischen Steuerraum und Schaltventil überbrückt werden, bei gleichzeitig kleinem und daher präzise wirkendem Steuerraum.A particularly advantageous embodiment of the hydraulic delay element is that it includes a pilot space whose length is one Multiple of its diameter is, the pilot space at one end region with the switching valve and at another end region with a control room and a high-pressure connection is connected. One such pilot space acts similarly like a hydraulic spring, thus providing the desired deceleration function ready. The advantage of such a pilot space is mainly in its easy realization. Furthermore, by such Pilot control room a big one Distance between control room and switching valve are bridged, at the same time small and therefore precise acting control room.
Dabei bietet die Verwendung eines Vorsteuerraums die Möglichkeit, das hydraulische Verzögerungsglied so auszubilden, dass es in Öffnungsrichtung des zugehörigen Ventilelements stärker als in Schließrichtung verzögert. Damit kann ein spätes Öffnen, jedoch ein frühes Schließen des zugehörigen Ventilelements realisiert werden, was für das Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine, bei welcher die erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzvorrichtung eingesetzt wird, nochmals verbessert.there the use of a pilot control room offers the possibility of hydraulic delay so that it forms in the opening direction of the associated Valve element stronger as in the closing direction delayed. This can be a late opening, however an early one Shut down the associated valve element be realized, what for the emission behavior of the internal combustion engine, in which the fuel injection device according to the invention used is, again improved.
Eine Richtungsabhängigkeit des Füllen und Entleerens des Steuerraums kann dadurch realisiert werden, dass das hydraulische Verzögerungsglied ein Drossel-Rückschlagventil umfasst, welches zwischen Vorsteuerraum und Steuerraum angeordnet ist und zum Steuerraum hin öffnet. Ein solches Drossel-Rückschlagventil umfasst beispielsweise ein Ventilelement, in das eine Strömungsdrossel integriert ist.A directional dependence of the filling and emptying of the control chamber can be realized that the hydraulic delay element comprises a throttle check valve which is arranged between the pilot control chamber and control chamber and opens to the control chamber. Such a throttle check valve comprises, for example, a valve element into which a flow throttle is integrated.
Eine weiter bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung sieht vor, dass das hydraulische Verzögerungsglied eine erste Strömungsdrossel zwischen Vorsteuerraum und Steuerraum, eine zweite Strömungsdrossel zwischen Vorsteuerraum und einem Hochdruckanschluss, und eine dritte Strömungsdrossel zwischen Vorsteuerraum und dem Schaltventil umfasst. Auf diese Weise kann das Öffnungs- und Schließverhalten des Ventilelements eingestellt werden, was eine optimale Anpassung der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung an die Erfordernisse der Brennkraftmaschine und somit letztlich eine Optimierung des Emissionsverhaltens ermöglicht.A sees further preferred embodiment of the fuel injection device according to the invention before that the hydraulic delay element a first flow restrictor between pilot control room and control room, a second flow restrictor between pilot control room and a high-pressure connection, and a third flow throttle between pilot chamber and the switching valve comprises. In this way can the opening and closing behavior the valve element can be adjusted, allowing for optimal adaptation the fuel injection device to the requirements of the internal combustion engine thus ultimately optimizing emission behavior.
Eine Richtungsabhängigkeit der Verzögerungswirkung wird erreicht, indem die erste und die zweite Strömungsdrossel nahe beieinander sind.A directionality the delay effect is achieved by the first and second flow restrictors are close to each other.
Dabei dürfte in den meisten Fällen ein besonders günstiges Ergebnis erzielt werden, wenn die Drosselwirkung der ersten Strömungsdrossel am stärksten ist, und wenn die Drosselwirkung der zweiten Strömungsdrossel in etwa gleich jener der dritten Strömungsdrossel ist.there might in most cases a very cheap Result can be achieved when the throttling action of the first flow restrictor the strongest is, and when the throttle effect of the second flow restrictor is about the same that of the third flow restrictor is.
Bei zwei Ventilelementen kann eines mit dem oben erwähnten hydraulischen Verzögerungsglied, ein anderes aber mit einem mechanischen Verzögerungsglied ausgestattet sein. Hierdurch wird es möglich, die Steuerräume der einzelnen Ventilelemente relativ weit voneinander weg zu platzieren, was das Risiko einer gegenseitigen Beeinflussung aufgrund von Leckagen reduziert. Außerdem kann durch ein solches Verzögerungsglied, welches beispielsweise als Steuerstange ausgebildet ist, ein ganz bestimmtes Verzögerungsverhalten realisiert werden.at two valve elements can one with the above-mentioned hydraulic delay element, a but otherwise be equipped with a mechanical delay element. This will make it possible the control rooms the individual valve elements to place relatively far away from each other, what the risk of mutual interference due to leaks reduced. Furthermore can by such a delay element, which is designed for example as a control rod, a whole certain deceleration behavior will be realized.
Vorteilhaft ist ferner, wenn das mechanische Verzögerungsglied eine Steuerstange umfasst, die beispielsweise einen Steuerraum begrenzt, der über mindestens eine Strömungsdrossel mit dem Schaltventil verbunden ist. Eine solche klassische Hubsteuerung ermöglicht dank der Strömungsdrossel ein gewünschtes Öffnungs- und Schließverhalten.Advantageous is further, when the mechanical delay member is a control rod includes, for example, limits a control room that has at least a flow restrictor connected to the switching valve. Such a classic stroke control allows thanks to the flow restrictor a desired opening and closing behavior.
Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn ein Hochdruckanschluss mit einem zwischen der mindestens einen Strömungsdrossel und dem Schaltventil liegenden Bereich über eine Zuströmdrossel verbunden ist. In dem zwischen Strömungsdrossel und Schaltventil liegenden Bereich kann bei geöffnetem Schaltventil ein sehr niedriger Druck realisiert werden, welcher ein sicheres Öffnen des Ventilelements gestattet, wobei durch die Zuströmdrossel allzu große Strömungsverluste vom Hochdruckanschluss her vermieden werden.there it is particularly preferred if a high pressure port with a between the at least one flow restrictor and the switching valve lying area over connected to an inflow throttle is. In between the flow restrictor and Switching valve lying area can be a very open switch valve low pressure can be realized, which is a safe opening of the Valve element allows, through the inflow throttle too large flow losses be avoided from the high pressure connection ago.
Besonders vorteilhaft ist jene Ausgestaltung, bei welcher zwischen Schaltventil und Steuerraum ein Drossel-Rückschlagventil und vorzugsweise hierzu seriell eine zusätzliche Strömungsdrossel angeordnet sind. Durch ein solches Rückschlagdrosselventil kann eine unterschiedliche Charakteristik beim Entleeren und Füllen des Steuerraums des Ventilelements realisiert werden, was letztlich zu einem unterschiedlichen Öffnungs- und Schließverhalten führen kann. Durch eine zusätzliche serielle Strömungsdrossel kann dabei das Füllen des Steuerraums etwas verzögert werden, um ein zu hartes Schließen des Ventilelements zu vermeiden. Außerdem wird hierdurch das notwendige Steuerraumvolumen und damit die Ventilöffnungsgeschwindigkeit bzw. eine Ventil- oder Steuerraumdruckschwankung minimiert.Especially advantageous is that embodiment in which between switching valve and control chamber a throttle check valve and preferably for this purpose an additional flow restrictor are arranged serially. By such a check throttle valve can have a different characteristic when emptying and filling the Control space of the valve element can be realized, ultimately to a different opening and closing behavior can lead. By an additional serial flow restrictor can do the filling of the control room delayed a bit be too hard closing the Valve element to avoid. Furthermore thus becomes the necessary control chamber volume and thus the valve opening speed or a valve or control chamber pressure fluctuation minimized.
Am einfachsten können zwei unabhängige Schaltventile für die unabhängige Betätigung der Ventilelemente dann untergebracht werden, wenn ein Schaltventil für das innere Ventilelement an einem axialen Endbereich eines Gehäuses und ein Schaltventil für das äußere Ventilelement seitlich an dem Gehäuse angeordnet sind. Alternativ hierzu ist auch denkbar, dass beide Schaltventile nebeneinander an einem axialen Endbereich des Gehäuses angeordnet und vorzugsweise dort gekapselt sind. Dies erlaubt ein besonders schlankes Design der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung.At the can be simplest two independent switching valves for the independent activity the valve elements are then housed when a switching valve for the inner valve element at an axial end portion of a housing and a switching valve for the outer valve element on the side of the housing are arranged. Alternatively, it is also conceivable that both Switching valves arranged side by side on an axial end portion of the housing and preferably encapsulated there. This allows a special slim design of fuel injector.
Zeichnungendrawings
Nachfolgend werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.following become particularly preferred embodiments the present invention with reference to the accompanying Drawing closer explained.
Dabei sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass in der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen genannte Merkmale in ganz unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wesentlich sein können, ohne dass dies gesondert erwähnt wird. In der Zeichnung zeigen:there It should be noted at this point that in the description, the drawing and the claims mentioned features in very different Combinations for the invention may be essential without this being mentioned separately becomes. In the drawing show:
Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments
In
Das
in
Weitere
im Inneren der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
Das
von den Kraftstoff-Austrittsöffnungen
Über einen
Kanal
Von
dem Ventilsitz, mit dem der Ventilkörper
Das
zentrale oder innere Ventilelement
Die
in
Die
in den
Wenn
eine Einspritzung durch die Kraftstoff-Austrittsöffnungen
Durch
das große
Längen-/Durchmesserverhältnis des
Vorsteuerraums
Zum
Beenden einer Einspritzung wird das Magnetventil
Wenn
die an der Steuerfläche
Wie
oben bereits erwähnt
wurde, wird aufgrund der langgestreckten Form des Vorsteuerraum
Durch
die Realisierung des Verzögerungsglieds
Wenn
eine Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoff-Austrittsöffnungen
Für eine Einspritzung
wird das Magnetventil
Der
Druck im Steuerraum
Zum
Schließen
des inneren Ventilelements
Analog
zum Ventilelement
Auch
für die
Steuerung des Ventilelements
Wird
zu diesem Zeitpunkt das Magnetventil
Um
störende
Querkräfte
zwischen dem Zentralkörper
Eine
alternative Ausführungsform
einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
Claims (13)
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE200510059163 DE102005059163A1 (en) | 2005-12-12 | 2005-12-12 | Fuel injection device for an internal combustion engine |
Publications (1)
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DE102005059163A1 true DE102005059163A1 (en) | 2007-06-21 |
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Legal Events
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