DE102008063730A1 - Internal combustion engine - Google Patents

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    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M49/00Fuel-injection apparatus in which injection pumps are driven or injectors are actuated, by the pressure in engine working cylinders, or by impact of engine working piston
    • F02M49/02Fuel-injection apparatus in which injection pumps are driven or injectors are actuated, by the pressure in engine working cylinders, or by impact of engine working piston using the cylinder pressure, e.g. compression end pressure

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Abstract

The injection unit has a high pressure line (58) that is assigned a pressure booster (62) with a large active surface and a small active surface, where the larger active surface is impinged by a gas pressure in a combustion chamber (38) and the smaller active surface limits a high pressure chamber (78), to which the high pressure line is connected. An independent claim is included for an internal combustion engine with a piston section.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einspritzeinheit für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und eine Verbrennungskraftmaschine mit einer derartigen Einspritzeinheit.The The invention relates to an injection unit for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1 and an internal combustion engine with such an injection unit.

Verbrennungskraftmaschinen haben üblicherweise zumindest einen Zylinder, in dem ein einen Verbrennungsraum begrenzender Motorkolben geführt ist. Bei herkömmlichen Verbrennungskraftmaschinen sind die Motorkolben in Wirkverbindung mit einem Kurbeltrieb, über den die Kolbenbewegung auf ein anzutreibendes Aggregat übertragen wird. Die Verbrennungskraftmaschine kann jedoch auch als Freikolbenmaschine ausgeführt sein, bei der anstelle eines Kurbeltriebs ein Hydraulikkreis mit einer Pumpe als Antriebsstrang nachgeschaltet ist. Dabei ist der Motorkolben mit einem Hydraulikzylinder verbunden, über den die während eines Motorarbeitstaktes erzeugte translatorische Energie ohne den klassischen Umweg über die Rotationsbewegung eines Kurbeltriebs direkt dem hydraulischen Arbeitsmedium zugeführt wird. Der nachgeschaltete speicherfähige Hydraulikkreislauf ist derart ausgelegt, dass er die abgegebene Arbeit aufnimmt, zwischenspeichert und je nach Leistungsbedarf einer hydraulischen Antriebseinheit, beispielsweise einer Axialkolbenmaschine zuführt.Internal Combustion Engines usually have at least one cylinder in which a a combustion chamber limiting engine pistons out is. In conventional internal combustion engines are the engine pistons in operative connection with a crank mechanism, via which transmit the piston movement to a driven aggregate becomes. However, the internal combustion engine can also be used as a free-piston engine Be executed in the place of a crank mechanism Hydraulic circuit downstream of a pump as a drive train is. The engine piston is connected to a hydraulic cylinder, via the translational generated during a motor cycle Energy without the classic detour via the rotational movement a crank mechanism fed directly to the hydraulic working fluid becomes. The downstream storable hydraulic circuit is designed to pick up, cache, and store the work being dispensed depending on the power requirements of a hydraulic drive unit, for example an axial piston machine feeds.

Der Grundaufbau derartiger Freikolbenmaschinen ist beispielsweise in der DE 40 44 591 A1 oder der DE 101 20 196 A1 beschrieben, so dass hinsichtlich konstruktiver Details auf diese Druckschriften verwiesen wird.The basic structure of such free-piston engines is for example in the DE 40 44 591 A1 or the DE 101 20 196 A1 described so that reference is made to these documents with regard to constructive details.

Bei herkömmlichen Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere Diesel-Verbrennungskraftmaschinen wird der Kraftstoff mit Hochdruck in den Verbrennungsraum eingespritzt. Zur Hochdruckbeaufschlagung des Kraftstoffes werden dabei Hochdruckpumpen verwendet, die mittelbar oder unmittelbar von der Kurbelwelle angetrieben werden. Je nach Bauart der klassischen Verbrennungskraftmaschinen kann die Kraftstoffeinspritzung dabei über eine Reiheneinspritzpumpe, eine Verteilereinspritzpumpe, ein Common-Rail-System, ein Pumpe-Düse-System oder ein Pumpe-Leitung-Düse-System (Unit-Pump-System) erfolgen, wobei diese Kraftstoffeinspritzsysteme relativ komplex aufgebaut sind. Diese mit einem Kurbeltrieb ausgeführten Verbrennungskraftmaschinen sind üblicherweise auch mit einer Vielzahl von Zylindern ausgeführt, so dass der Aufwand für die Einspritzsysteme durchaus Sinn macht. Bei Freikolbenmaschinen ist die Anwendung der oben genannten Einspritzeinheiten relativ aufwendig, da aufgrund des fehlenden Kurbeltriebs ein zusätzlicher Antrieb für die Kraftstoffhochdruckpumpe vorgesehen werden müsste und üblicherweise nur ein Zylinder vorhanden ist. Darüber hinaus ist der Wirkungsgrad bei der Verwendung von Common-Rail-Systemen bei Freikolbenmaschinen im Vergleich zu konventionellen Verbrennungsmaschinen geringer, da die Verluste durch den gesonderten Antrieb der Einspritzeinheit erheblich sind.at conventional internal combustion engines, in particular Diesel internal combustion engines become fuel with high pressure injected into the combustion chamber. For high pressure application of the fuel while high pressure pumps are used, the indirect or driven directly by the crankshaft. Depending on the design The classic internal combustion engines can do the fuel injection doing so via a series injection pump, a distributor injection pump, a Common Rail System, a Pump-Nozzle-System or a Pump-Line-Nozzle-System (Unit-Pump-System) take place, these fuel injection systems relatively complex are constructed. These are executed with a crank mechanism Internal combustion engines are usually also with a variety of cylinders running, so the effort makes sense for the injection systems. In free-piston machines the application of the above-mentioned injection units is relative consuming, because due to the lack of crank mechanism an additional Drive for the high-pressure fuel pump can be provided would have and usually only one cylinder available is. In addition, the efficiency in use of common-rail systems in free-piston engines compared to conventional internal combustion engines lower because of the losses are considerably by the separate drive of the injection unit.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einspritzeinheit sowie eine mit einer derartigen Einspritzeinheit ausgeführte Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, bei denen die Kraftstoffeinspritzung mit geringem vorrichtungstechnischem Aufwand und vergleichsweise guten Wirkungsgrad möglich ist.In contrast, the invention has the object, an injection unit and a running with such an injection unit Internal combustion engine to create, where the fuel injection with low device complexity and comparatively good efficiency is possible.

Diese Aufgabe wird durch eine Einspritzeinheit mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 bzw. eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruches 17 gelöst.These The object is achieved by an injection unit with the features of claim 1 or an internal combustion engine with the characteristics of the sibling Claim 17 solved.

Die Verbrennungskraftmaschine hat zumindest einen in einem Zylinder geführten Motorkolben, der einen Verbrennungsraum begrenzt, in den mittels einer Einspritzeinheit Kraftstoff eingespritzt werden kann, wobei dieser über eine Hochdruckleitung mit Hochdruck beaufschlagt der Einspritzeinheit zugeführt wird. Erfindungsgemäß ist in dem Hochdruck-Kraftstoffströmungspfad der Einspritzeinheit ein Druckübersetzer mit einer großen Wirkfläche und einer kleinen Wirkfläche vorgesehen, wobei die größere Wirkfläche von dem Druck im Verbrennungsraum beaufschlagt ist und die kleinere Wirkfläche einen Hochdruckraum begrenzt, an den die Hochdruckleitung angeschlossen ist.The Internal combustion engine has at least one in a cylinder guided engine piston, which limits a combustion chamber, in which fuel can be injected by means of an injection unit, wherein this is acted upon by a high pressure line with high pressure the injection unit is supplied. According to the invention in the high-pressure fuel flow path of the injection unit Pressure intensifier with a large effective surface and a small effective area provided, with the larger Acting surface acted upon by the pressure in the combustion chamber is and the smaller effective area delimits a high pressure room, to which the high pressure line is connected.

Bei der erfindungsgemäßen Einspritzeinheit wird der Druck im Verbrennungsraum ausgenutzt, um den Kraftstoff über den pneumatisch/hydraulischen Druckübersetzer mit Hochdruck zu beaufschlagen. Bei einem derartigen System kann somit auf eine teure Hochdruckpumpe verzichtet werden, so dass die erfindungsgemäße Lösung auch bei Freikolbenmaschinen ohne Kurbeltrieb einsetzbar ist. Durch den Wegfall der sehr teuren Hochdruckpumpe lässt sich die Einspritzeinheit bei hohem hydraulischen Wirkungsgrad vergleichsweise kostengünstig realisieren.at the injection unit according to the invention is the Pressure in the combustion chamber exploited to overflow the fuel the pneumatic / hydraulic pressure booster with high pressure to act on. In such a system can thus on a expensive high-pressure pump are omitted, so that the inventive Solution can also be used with free-piston machines without crank drive is. By eliminating the very expensive high-pressure pump leaves the injection unit comparatively with high hydraulic efficiency realize cost-effective.

Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, wenn die Einspritzeinheit mit einem zum Hochdruckraum hin öffnenden Niederdruckeinlassventil ausgeführt ist, das zur Zuführung von mit Niederdruck beaufschlagtem Kraftstoff in den Hochdruckraum an eine Niederdruckleitung angeschlossen ist. Dabei strömt bei Druckentlastung des Druckübersetzers über das Niederdruckeinlassventil Kraftstoff aus der Niederdruckleitung in den Hochdruckraum. Beim folgenden Kompressionshub des Motorkolbens des Verbrennungszylinders wird der Kraftstoff dann mit Hochdruck beaufschlagt.According to the invention it is preferred if the injection unit opens with a high pressure chamber towards the opening Low-pressure inlet valve is designed for feeding of pressurized fuel in the high-pressure space connected to a low pressure line. It flows in Pressure relief of the pressure booster via the low-pressure inlet valve Fuel from the low pressure line in the high pressure chamber. At the following compression stroke of the engine piston of the combustion cylinder the fuel is then subjected to high pressure.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Einspritzeinheit der Verbrennungskraftmaschine mit einem Einspritzventil ausgeführt ist, das bei Erreichen des über den Druckübersetzer aufgebrachten Hochdrucks den Kraftstoffströmungspfad zum Verbrennungsraum hin öffnet.According to one Embodiment is the injection unit of the internal combustion engine is executed with an injection valve when it reaches the pressure applied via the pressure booster high pressure opens the fuel flow path toward the combustion chamber.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der mit Hochdruck zu beaufschlagende Kraftstoff über eine Niederdruckleitung und ein Niederdruck-Einlassventil zugeführt.at An embodiment of the invention is the high pressure to be acted upon fuel via a low pressure line and a low pressure inlet valve is supplied.

Bei einer erfindungsgemäßen Variante ist dem Druckübersetzer ein Einspritzventil zugeordnet, das bei Erreichen eines vorbestimmten Hochdrucks öffnet.at a variant of the invention is the pressure booster associated with an injection valve when a predetermined High pressure opens.

Bei einer alternativen Lösung ist die Einspritzdüse in den Druckübersetzer integriert. Dabei ist ein Druckübersetzerkolben als Hohlkolben ausgeführt, in den rückseitig ein gehäusefester Pumpkolben eintaucht. In dem Druckübersetzerkolben ist des Weiteren ein Einspritzdüsenkörper geführt, der gemeinsam mit dem ortsfesten Pumpkolben und dem Hohlkolben den eingangs genannten Hochdruckraum begrenzt, aus dem heraus bei Abheben des Einspritzdüsenkörpers Kraftstoff eingespritzt werden kann.at An alternative solution is the injection nozzle integrated into the pressure intensifier. Here is a pressure booster piston designed as a hollow piston, in the back one immersed housing fixed pump piston. In the pressure booster piston Furthermore, an injection nozzle body is guided, the together with the stationary pump piston and the hollow piston the limited initially high-pressure space, out of the case when lifting of the injector body fuel injected can be.

Bei dieser Variante der Erfindung ist in kinematischer Umkehr der Hohlkolben als Zylinder ausgeführt, der gegenüber dem feststehenden Pumpkolben verschiebbar ist. Darüber hinaus wird der Hochdruckraum durch den ebenfalls im Hohlkolben geführten Einspritzdüsenkörper begrenzt, der in seiner Grundposition in eine Schließstellung vorgespannt ist und bei Erreichen eines vorbestimmten Hochdrucks im Hochdruckraum in eine Öffnungsstellung gebracht wird, in der mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in den Verbrennungsraum eingespritzt wird.at this variant of the invention is in kinematic reversal of the hollow piston designed as a cylinder, compared to the fixed Pump piston is displaceable. In addition, the high pressure room through the injector body also guided in the hollow piston limited, in its basic position in a closed position is biased and upon reaching a predetermined high pressure in the High pressure chamber is brought into an open position, in the high-pressure fuel into the combustion chamber is injected.

Dabei wird es bevorzugt, wenn der Einspritzdüsenkörper im Abstand zu seiner den Hochdruckraum abschnittsweise begrenzenden Stirnfläche mit einem Bund versehen ist, durch den ein stirnseitiger Sitzraum von einem hochdruckseitigen Ringraum getrennt ist, wobei letzterer über ein Druckbegrenzungsventil mit der Niederdruckleitung verbindbar ist.there it is preferred if the injection nozzle body at a distance to its the high-pressure chamber sections limiting End face is provided with a collar, through the one Front-side seat separated from a high-pressure side annulus is, the latter having a pressure relief valve with the low pressure line is connectable.

Bei dieser Variante ist es vorteilhaft, wenn der hochdruckseitige Ringraum und der Hochdruckraum über eine Düsenbohrung miteinander verbunden sind, so dass bei auf seinem Ventilsitz aufliegendem Einspritzdüsenkörper im hochdruckseitigen Ringraum und im Hochdruckraum in Schließrichtung der gleiche Druck wirkt.at This variant, it is advantageous if the high-pressure side annulus and the high-pressure chamber via a nozzle bore with each other are connected so that when resting on his valve seat injector body in the high pressure side annulus and in the high pressure chamber in the closing direction the same pressure works.

Dieser Ringraum kann als Federraum für eine den Einspritzdüsenkörper in Schließrichtung vorspannende Feder ausgeführt sein.This Annular space can be used as spring space for an injector body executed in the closing direction biasing spring be.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der vom Einspritzdüsenkörper begrenzte Sitzraum über einen Verbindungskanal mit dem Hochdruckraum verbunden, wobei die in Schließrichtung vom Hochdruck beaufschlagten Wirkflächen größer sind als die in Öffnungsrichtung wirksamen Wirkflächen, so dass der Einspritzdüsenkörper bei geschlossenem Druckbegrenzungsventil in seine Schließposition vorgespannt ist.at a development of the invention is that of the injector body limited seating space via a connecting duct with the High pressure room connected, the closing in the direction of High pressure applied active surfaces larger are the active surfaces effective in the opening direction, so that the injector body when closed Pressure relief valve biased into its closed position is.

Bei einem Ausführungsbeispiel dieser Variante sind in einen Druckübersetzerkolbenboden Düsenbohrungen ausgebildet, die in dem vorgenannten sitzseitigen Sitzraum münden und durch die hindurch beim Abheben des Einspritzdüsenkörpers mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in den Verbrennungsraum eingespritzt wird.at An embodiment of this variant are in one Pressure intensifier piston bottom nozzle bores formed, which open into the aforementioned seat-side seating space and through it when lifting the injector body high-pressure fuel into the combustion chamber is injected.

Bei einem sehr kompakt ausgeführten Ausführungsbeispiel ist der Öffnungshub des Druckübersetzerkolbens durch Auflaufen des in diesem geführten Einspritzdüsenkörpers auf den Pumpkolben begrenzt, wobei dann der Einspritzdüsenkörper in seine Schließposition zurückgestellt wird.at a very compact embodiment executed is the opening stroke of the pressure booster piston by running the guided in this injector body limited to the pump piston, in which case the injection nozzle body is returned to its closed position.

Die Anbindung des hochdruckseitigen Ringraums und/oder des Hochdruckraums an die Kraftstoffversorgung kann beispielsweise über eine flexible Leitung erfolgen, die den Axialhub des Druckübersetzerkolbens erlaubt.The Connection of the high pressure side annulus and / or the high pressure chamber to the fuel supply can for example via a flexible line, the axial stroke of the pressure booster piston allowed.

Bei einer alternativen Variante erfolgt die Anbindung an die Kraftstoffversorgung abschnittsweise entlang eines Führungsspaltes zwischen dem Pumpkolben und dem Druckübersetzerkolben.at an alternative variant is the connection to the fuel supply in sections along a guide gap between the pump piston and the pressure booster piston.

Ein Druckübersetzerkolben des Druckübersetzers kann über eine Feder oder den Niederdruck im Hochdruckraum in Richtung einer Grundposition beaufschlagt werden.One Pressure booster piston of the intensifier can over a spring or the low pressure in the high-pressure chamber in the direction of a Basic position.

Zur Begrenzung der Einspritzmenge kann der Hub des Druckübersetzerkolbens beidseitig über Anschläge begrenzt sein, so dass bei einem Druckübersetzerhub stets in etwa die gleiche Kraftstoffmenge mit Hochdruck beaufschlagt wird.to The injection quantity can be limited by the stroke of the pressure booster piston be bounded on both sides by stops, so that at a Druckübersetzerhub always about the same Fuel quantity is subjected to high pressure.

Diese Anschläge können zur Veränderung der Kraftstoffmenge einstellbar ausgeführt sein.These Attacks can change the Fuel quantity to be made adjustable.

Bei einem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel der Einspritzeinheit begrenzt die hochdruckseitige Wirkfläche des Druckübersetzers einen Kolbenraum einer Pumpe-Düse-Einheit. Dieser Kolbenraum kann über ein elektrisch angesteuertes Absteuerventil zum Einspritzen mit einer Einspritzdüse oder zum Nachfördern von mit Niederdruck beaufschlagtem Kraftstoff mit einem Tank verbunden werden.at a third embodiment of the invention the injection unit limits the high-pressure side effective area the pressure booster a piston chamber of a pump-nozzle unit. This piston chamber can be electrically controlled via a Shut-off valve for injection with an injection nozzle or to promote low pressure acted upon Fuel connected to a tank.

Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor ist mit einer Einspritzeinheit gemäß der zuvor beschriebenen Konfiguration ausgeführt.Of the inventive internal combustion engine is with a Injection unit according to the previously described Configuration executed.

Bei einer besonders kompakten Lösung ist der Druckübersetzer zumindest abschnittsweise in einem Zylinderkopf des Zylinders aufgenommen.at a particularly compact solution is the pressure booster at least partially recorded in a cylinder head of the cylinder.

Der Druckübersetzer kann mit einem Hohl- oder Stufenkolben ausgeführt sein, der zumindest abschnittsweise in einer Führungsbohrung des Zylinderkopfes geführt ist.Of the Pressure booster can with a hollow or stepped piston be executed, the at least partially in one Guide bore of the cylinder head is guided.

Ein Kolbenabschnitt mit kleinerer Kolbenfläche kann bei einer derartigen Lösung in ein an den Zylinderkopf angesetztes Druckübersetzergehäuse eintauchen, das abschnittsweise den Hochdruckraum des Einspritzsystems begrenzt.One Piston section with smaller piston area can at a Such solution in an attached to the cylinder head Submerge the pressure intensifier housing, in sections limited the high-pressure chamber of the injection system.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass der Einspritzzeitpunkt immer der gleiche ist, da das Einspritzventil bei einem vorbestimmten Hochdruck zum Verbrennungsraum hin öffnet und dieser vorbestimmte Hochdruck über den Druckübersetzer mit dem Verdichtungsdruck im Verbrennungszylinder korreliert.One Another advantage of the solution according to the invention is that the injection time is always the same, because the injection valve opens at a predetermined high pressure to the combustion chamber and this predetermined high pressure over the pressure booster correlated with the compression pressure in the combustion cylinder.

Die Erfindung lässt sich besonders vorteilhaft bei einem Freikolbenmotor realisieren.The Invention can be particularly advantageous in a free-piston engine realize.

Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, wenn der Kraftstoff Dieselkraftstoff ist.According to the invention it is preferred if the fuel is diesel fuel.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.other advantageous developments of the invention are the subject of further Dependent claims.

Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:in the Below is a preferred embodiment of Invention explained in more detail with reference to schematic drawings. Show it:

1 den Grundaufbau eines Freikolbenmotors; 1 the basic structure of a free-piston engine;

2 eine Einspritzeinheit des Freikolbenmotors aus 1; 2 an injection unit of the free-piston engine 1 ;

3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Einspritzeinheit, wobei das Einspritzventil integriert ist und 3 A second embodiment of an injection unit, wherein the injection valve is integrated and

4 das Ausführungsbeispiel gemäß 3 beim Einspritzen. 4 the embodiment according to 3 when injecting.

Die 1 zeigt eine Schemadarstellung eines Freikolbenmotors 1, wie er beispielsweise in der DE 101 20 196 A1 beschrieben ist. Selbstverständlich können auch andere Bauarten von Freikolbenmaschinen oder herkömmlichen Verbrennungskraftmaschinen mit Kurbeltrieb mit der im Folgenden näher beschriebenen Einspritzeinheit ausgeführt sein.The 1 shows a schematic representation of a free-piston engine 1 as he is for example in the DE 101 20 196 A1 is described. Of course, other types of free-piston engines or conventional internal combustion engines with crank mechanism can be performed with the injection unit described in more detail below.

Der dargestellte Freikolbenmotor 1 hat ein Motorgehäuse 2, in dessen Verbrennungszylinder 4 ein Motorkolben 6 geführt ist. Dieser steht in Wirkverbindung mit einem koaxial dazu angeordneten Hydraulikkolben 8, der in einer Axialbohrung 10 geführt ist. Eine Ringstirnfläche 12 des Hydraulikkolbens 8 begrenzt dabei einen Arbeitszylinder 14, während die größere Stirnfläche 16 des Hydraulikkolbens 8 einen Kompressionskolben 18 begrenzt.The illustrated free-piston engine 1 has a motor housing 2 , in its combustion cylinder 4 an engine piston 6 is guided. This is in operative connection with a coaxially arranged hydraulic piston 8th that in an axial bore 10 is guided. An annular end face 12 of the hydraulic piston 8th limits a working cylinder 14 while the larger frontal area 16 of the hydraulic piston 8th a compression piston 18 limited.

Im Arbeitszylinder 14 münden ein Druckkanal 20 und ein Niederdruckkanal 22. Letzterer ist mit einem Niederdruckspeicher 24 verbunden, wobei eine Druckmittelströmung vom Arbeitszylinder 14 zum Niederdruckspeicher 24 durch ein Rückschlagventil 26 verhindert wird.In the working cylinder 14 open a pressure channel 20 and a low pressure channel 22 , The latter is with a low-pressure accumulator 24 connected, wherein a pressure medium flow from the working cylinder 14 to the low-pressure accumulator 24 through a check valve 26 is prevented.

Der Kompressionszylinder 18 ist über einen Hochdruckkanal 28 mit einem Hochdruckspeicher 30 verbunden, wobei der Hochdruckkanal 28 über ein Startventil 32 auf- bzw. zusteuerbar ist. Der Druckkanal 20 mündet in den Hochdruckkanal 28 ein. Über ein weiteres Rückschlagventil 34 ist eine Strömung von Druckmittel vom Hochdruckspeicher 30 in den Arbeitszylinder 14 verhindert.The compression cylinder 18 is via a high pressure channel 28 with a high-pressure accumulator 30 connected, the high-pressure channel 28 via a start valve 32 is on or zuusteuerbar. The pressure channel 20 flows into the high-pressure channel 28 one. About another check valve 34 is a flow of pressure medium from the high-pressure accumulator 30 in the working cylinder 14 prevented.

Der Verbrennungszylinder 4 ist mit einem Auslasskanal 36 versehen, über den Abgas aus dem vom Motorkolben 6 begrenzten Verbrennungsraum 38 abgeführt werden kann.The combustion cylinder 4 is with an exhaust duct 36 provided, via the exhaust gas from that of the engine piston 6 limited combustion space 38 can be dissipated.

Die dem Hydraulikkolben 8 zugewandte Rückseite des Motorkolbens 6 begrenzt einen Einlassraum 40, der in der dargestellten inneren Todpunktlage des Motorkolbens sein Minimalvolumen aufweist. Der Einlassraum 40 ist durch einen Überströmkanal 42 mit dem Verbrennungsraum 38 verbunden.The hydraulic piston 8th facing rear of the engine piston 6 limits an inlet space 40 , which has its minimum volume in the illustrated dead center position of the engine piston. The inlet space 40 is through an overflow channel 42 with the combustion chamber 38 connected.

Die Frischluft kann während des Kompressionshubs des Motorkolbens 6 über einen Einlasskanal 44 mit einem Einlassventil 46 zugeführt werden. Die Zündung des Freikolbenmotors erfolgt dann durch Einspritzen von Kraftstoff über eine im Verbrennungsraum 38 mündende Einspritzeinheit 48.The fresh air can during the compression stroke of the engine piston 6 via an inlet channel 44 with an inlet valve 46 be supplied. The ignition of the free-piston engine is then carried out by injecting fuel through one in the combustion chamber 38 opening injection unit 48 ,

Zum Einleiten eines Kompressionshubs wird das Startventil 32 geöffnet, so dass der Hochdruckspeicher 30 mit dem Kompressionszylinder 18 verbunden ist. Durch den auf die größere Stirnfläche 16 wirkenden Druck wird der Hydraulikkolben aus seiner Todpunktlage heraus beschleunigt und diese Beschleunigung auf den Motorkolben 6 übertragen. Das im Arbeitszylinder 14 befindliche Druckmittel wird über das Rückschlagventil 34 und die Druckleitung 20 zurück in den Druckkanal 28 gefördert. Die Stirnfläche 16 und die Ringstirnfläche 12 des Hydraulikkolbens 8 sind dabei mit dem Druck im Hochdruckspeicher 30 beaufschlagt, so dass die der Fläche der Kolbenstange entsprechende Stirnfläche in Richtung des äußeren Todpunktes AT wirksam ist. Die Verbindung zum Niederdruckspeicher ist durch das Rückschlagventil 26 abgesperrt. Während des Kompressionshubs des Motorkolbens 6 wird Frischluft über den Einlasskanal 44 und das geöffnete Einlassventil 46 in den sich vergrößerten Einlassraum angesaugt. Die Beschleunigung des Motorkolbens erfolgt gegen den im Verbrennungszylinder 38 polytrop ansteigenden Kompressionsdruck der Frischluft. Dadurch wird der Motorkolben 6 abgebremst und kommt im äußeren Todpunkt AT zum Stehen.To initiate a compression stroke, the start valve 32 opened so that the high-pressure accumulator 30 with the compression cylinder 18 connected is. By the on the larger face 16 acting pressure, the hydraulic piston is accelerated out of its dead center and this acceleration on the engine piston 6 transfer. That in the working cylinder 14 located pressure medium is via the check valve 34 and the pressure line 20 back to the pressure channel 28 promoted. The face 16 and the ring end face 12 of the hydraulic piston 8th are with the pressure in the high-pressure accumulator 30 acted upon, so that the surface of the piston rod corresponding end face in the direction the outer dead center AT is effective. The connection to the low pressure accumulator is through the check valve 26 shut off. During the compression stroke of the engine piston 6 Fresh air is introduced through the inlet duct 44 and the opened inlet valve 46 sucked into the enlarged inlet space. The acceleration of the engine piston takes place against that in the combustion cylinder 38 Polytropically increasing compression pressure of the fresh air. This will cause the engine piston 6 slowed down and comes to a halt in the outer dead AT.

In der Folge wird Kraftstoff über die Einspritzeinheit 48 eingespritzt und durch die hohe Temperatur der komprimierten Frischluft gezündet, so dass der Motorkolben 6 durch den sich aufbauenden Verbrennungsdruck im Verbrennungsraum vom AT in Richtung zum IT beschleunigt wird. Diese Beschleunigung wird auf den Hydraulikkolben 8 übertragen, so dass dieser sich in Richtung zu seinem inneren Todpunkt IT in bewegt. Durch die daraus resultierende Vergrößerung des Ringraums des Arbeitszylinders 14 wird Druckmittel über den Niederdruckkanal und das Rückschlagventil aus dem Niederdruckspeicher angesaugt. Parallel dazu wird das Druckmittel im Kompressionszylinder 18 in den Hochdruckkanal 28 verdrängt und der Hydrospeicher 30 aufgeladen.As a result, fuel is injected through the injection unit 48 injected and ignited by the high temperature of the compressed fresh air, leaving the engine piston 6 is accelerated by the building up combustion pressure in the combustion chamber from the AT towards IT. This acceleration is on the hydraulic piston 8th transferred so that it moves toward its inner dead center IT in. Due to the resulting enlargement of the annular space of the working cylinder 14 Pressure medium is sucked in via the low-pressure channel and the check valve from the low-pressure accumulator. Parallel to this, the pressure medium in the compression cylinder 18 in the high-pressure channel 28 displaced and the hydraulic accumulator 30 charged.

Während der Rückbewegung bauen der Motorkolben 6 und der Hydraulikkolben 8 ihre kinetische Energie gegen den Speicherdruck im Hochdruckspeicher 30 ab, bis sie im IT abgebremst werden. Während dieses Vorgangs wird der Verbrennungszylinder 38 durch das über den Überströmkanal 42 aus dem Einlassraum 40 überströmende Frischgas gespült – der Freikolbenmotor 1 ist bereit zum nächsten Zyklus.During the return movement build the engine pistons 6 and the hydraulic piston 8th their kinetic energy against the accumulator pressure in the high-pressure accumulator 30 until they are slowed down in IT. During this process the combustion cylinder becomes 38 through the overflow channel 42 from the inlet room 40 overflowing fresh gas flushed - the free-piston engine 1 is ready for the next cycle.

Ein Ausführungsbeispiel einer Einspritzeinheit 48 wird anhand der 2 näher erläutert, die einen verbrennungsraumseitigen Teil der Verbrennungskraftmaschine 1 mit dem Einspritzsystem 48 in vergrößerter Darstellung zeigt. Demgemäß ist der Verbrennungsraum 38 durch den Motorkolben 6, den Umfangswandungen des Verbrennungszylinders 4 und einem Zylinderkopf 50 begrenzt. In den Umfangswandungen des Verbrennungszylinders 4 sind Kühlkanäle 52 vorgesehen, die von einem Kühlmittel, vorzugsweise Wasser durchströmt sind. Die Einspritzeinheit 48 hat ein Einspritzventil 54, dessen Einspritzdüsenöffnung 56 im Verbrennungsraum 38 mündet. Die Kraftstoffzufuhr zum Einspritzventil 54 erfolgt über eine Kraftstoff-Hochdruckleitung 58, die an einen Druckanschluss 60 eines Druckübersetzers 62 angeschlossen ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Druckübersetzer 62 abschnittsweise in den Zylinderkopf 50 integriert bzw. an diesen angesetzt. Der Druckübersetzer 62 hat einen Druckübersetzerkolben 64, der als Differentialkolben mit einer größeren Kolbenfläche 66 und einer vergleichsweise kleineren Kolbenfläche 68 ausgeführt ist. Das Flächenverhältnis der Kolbenflächen 66, 68 ist in Abhängigkeit von dem aufzubringenden Hochdruck in der Hochdruckleitung 58 und von dem Druck im Verbrennungsraum 38 gewählt. Der Aufbau des Einspritzventils 54 entspricht in etwa demjenigen eines Düsenhalters eines Unit-Pump(UP)-Einspritzsystems, wie es beispielsweise unter www.motorlexikon.de beschrieben ist, so dass weitere diesbezügliche Erläuterungen entbehrlich sind.An embodiment of an injection unit 48 is determined by the 2 explained in more detail, the combustion chamber side part of the internal combustion engine 1 with the injection system 48 in an enlarged view shows. Accordingly, the combustion space 38 through the engine piston 6 , the peripheral walls of the combustion cylinder 4 and a cylinder head 50 limited. In the peripheral walls of the combustion cylinder 4 are cooling channels 52 provided, which are flowed through by a coolant, preferably water. The injection unit 48 has an injector 54 , its injection nozzle opening 56 in the combustion chamber 38 empties. The fuel supply to the injector 54 via a high-pressure fuel line 58 connected to a pressure port 60 a pressure intensifier 62 connected. In the illustrated embodiment, the pressure booster 62 in sections in the cylinder head 50 integrated or attached to this. The pressure intensifier 62 has a pressure booster piston 64 acting as a differential piston with a larger piston area 66 and a relatively smaller piston area 68 is executed. The area ratio of the piston surfaces 66 . 68 is dependent on the applied high pressure in the high pressure line 58 and from the pressure in the combustion chamber 38 selected. The structure of the injector 54 corresponds approximately to that of a nozzle holder of a unit-pump (UP) injection system, such as under www.motorlexikon.de is described, so that further explanations are unnecessary.

Ein von der großen Kolbenfläche 66 begrenzter Kolbenabschnitt 70 ist in einer Führungsbohrung 72 im Zylinderkopf 50 geführt. Der die kleinere Kolbenfläche 68 ausbildende Kolbenstangenabschnitt 74 durchsetzt die Führungsbohrung 72 und taucht dichtend in ein Druckübersetzergehäuse 76 ein, das an den Zylinderkopf 50 angesetzt ist und dessen Innenraum in die Führungsbohrung 72 einmündet. Die stirnseitige Kolbenfläche 68 des Kolbenstangenabschnitts 74 und der rechte Endabschnitt des Druckübersetzergehäuses 76 begrenzen einen Hochdruckraum 78, in den auch der Druckanschluss 60 einmündet. Der Hochdruckraum 78 hat des Weiteren einen Niederdruckan schluss 80, an den eine Niederdruckleitung 82 angeschlossen ist, wobei im Niederdruck-Druckmittelströmungspfad ein in Richtung zum Hochdruckraum 78 öffnendes Niederdruckeinlassventil 84 vorgesehen ist. Die Niederdruckleitung 82 ist dabei an den Kraftstofftank oder an den Druckanschluss einer Vorförderpumpe angeschlossen, über die Dieselkraftstoff z. B. unter einem Druck von 4 bar in Richtung zum Hochdruckraum 78 gefördert wird.One of the big piston surface 66 limited piston section 70 is in a pilot hole 72 in the cylinder head 50 guided. The smaller piston area 68 forming piston rod section 74 passes through the guide hole 72 and dives sealingly into a pressure booster housing 76 one, the cylinder head 50 is set and its interior in the guide hole 72 opens. The front-side piston surface 68 of the piston rod section 74 and the right end portion of the intensifier housing 76 limit a high pressure room 78 , in which also the pressure connection 60 opens. The high pressure room 78 also has a low pressure connection 80 to which a low-pressure line 82 is connected, wherein in the low-pressure fluid flow path in the direction of the high-pressure chamber 78 opening low pressure inlet valve 84 is provided. The low pressure line 82 is connected to the fuel tank or to the pressure port of a prefeed pump, via the diesel fuel z. B. under a pressure of 4 bar in the direction of the high-pressure chamber 78 is encouraged.

Wie 2 entnehmbar ist, wird die größere Kolbenfläche 66 des Druckübersetzerkolbens 64 von dem Druck im Verbrennungsraum 38 beaufschlagt.As 2 is removable, the larger piston area 66 of the pressure booster piston 64 from the pressure in the combustion chamber 38 applied.

Derartige Kraftstoffeinspritzventile haben eine Ventilnadel, die in Richtung einer Schließstellung vorgespannt ist, in der die Einspritzdüsenöffnung durch die Ventilnadel abgesperrt ist. Letztere ist des Weiteren mit einer in Öffnungsrichtung wirksamen Wirkfläche ausgeführt, die mit dem Druck am Eingang des Einspritzventils – im vorliegenden Fall mit dem Druck in der Hochdruckleitung 58 – beaufschlagt ist. Bei Überschreiten eines vorbestimmten Hochdrucks wird die Ventilnadel gegen die Kraft der Vorspannfeder abgehoben, so dass der Kraftstoff mit dem entsprechenden Hochdruck durch die Einspritzdüsenöffnung(en) hindurch in den Verbrennungsraum 38 eingespritzt wird.Such fuel injection valves have a valve needle, which is biased in the direction of a closed position in which the injection nozzle opening is shut off by the valve needle. The latter is also designed with an active effective in the opening direction effective area, with the pressure at the inlet of the injection valve - in the present case with the pressure in the high pressure line 58 - is charged. When a predetermined high pressure is exceeded, the valve needle is lifted against the force of the biasing spring, so that the fuel with the appropriate high pressure through the injection orifice (s) through into the combustion chamber 38 is injected.

In der Grundposition (Motorkolben 6 im IT) ist der Druckübersetzerkolben 66 durch eine nicht dargestellte Vorspannfeder mit sehr geringer Federrate oder durch den Niederdruck in Richtung seines inneren Totpunktes vorgespannt, in dem das Volumen des Hochdruckraums 78 maximal ist. Diese innere Totpunktlage ist durch einen nicht dargestellten Anschlag für den Druckübersetzerkolben 64 definiert. Beim darauffolgenden Kompressionshub des Motorkolbens 6 wird – wie eingangs beschrieben – die Luft im Verbrennungsraum 38 komprimiert, so dass entsprechend der auf die große Kolbenfläche 66 des Druckübersetzerkolbens 64 wirkende Druck ansteigt und der Kraftstoff im Hochdruckraum 78 und in der Hochdruckleitung 58 entsprechend des Flächenverhältnisses der Kolbenflächen 66, 68 mit einem höheren Druck beaufschlagt wird, als er im Verbrennungsraum 38 anliegt.In the basic position (engine pistons 6 in IT) is the pressure booster piston 66 biased by a bias spring, not shown, with a very low spring rate or by the low pressure in the direction of its inner dead center, in which the volume of the high-pressure chamber 78 is maximum. This inner Dead center is by a stop, not shown, for the pressure booster piston 64 Are defined. During the subsequent compression stroke of the engine piston 6 becomes - as described above - the air in the combustion chamber 38 compressed, so that according to the large piston area 66 of the pressure booster piston 64 acting pressure increases and the fuel in the high pressure chamber 78 and in the high pressure line 58 according to the area ratio of the piston surfaces 66 . 68 is subjected to a higher pressure than it is in the combustion chamber 38 is applied.

Mit zunehmendem Hub des Verbrennungskolbens 6 steigt auch der Kraftstoffdruck in der Hochdruckleitung 58 und somit am Eingang des Einspritzventils 54 an. Bei Erreichen des am Einspritzventil 54 eingestellten Einspritzdrucks öffnet dieses und der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff wird durch den Hub des Druckübersetzerkolbens 64 aus dem Hochdruckraum 78 ausgeschoben und durch die Einspritzdüsenöffnungen 56 hindurch in den Verbrennungsraum 38 eingespritzt.With increasing stroke of the combustion piston 6 also increases the fuel pressure in the high pressure line 58 and thus at the inlet of the injection valve 54 at. Upon reaching the injector 54 set injection pressure opens this and the high-pressure fuel is through the stroke of the pressure booster piston 64 from the high pressure room 78 pushed out and through the injector openings 56 through into the combustion chamber 38 injected.

Der äussere Totpunkt des Druckübersetzerkolbens 64 ist ebenfalls durch einen nicht dargestellten Anschlag begrenzt, so dass sichergestellt ist, dass stets etwa das gleiche Volumen und in etwa die gleiche Masse (Dichte des Kraftstoffes ist temperaturabhängig) in den Verbrennungsraum 38 eingespritzt wird. Die Anschläge können verstellbar ausgeführt sein. Wie erwähnt, ist der Einspritzdruck immer der gleiche, da das Kraftstoffeinspritzventil bei dem festgelegten Hochdruck öffnet und da dieser Druck über den Druckübersetzer 62 mit dem Druck im Verbrennungsraum 38 korreliert.The external dead center of the pressure booster piston 64 is also limited by a stop, not shown, so as to ensure that always about the same volume and about the same mass (density of the fuel is temperature-dependent) in the combustion chamber 38 is injected. The attacks can be made adjustable. As mentioned, the injection pressure is always the same, because the fuel injection valve opens at the specified high pressure and there this pressure via the pressure booster 62 with the pressure in the combustion chamber 38 correlated.

Beim darauf folgenden Saughub des Motorkolbens 6 wird die größere Kolbenfläche 66 durch die Druckabsenkung im Verbrennungsraum 38 druckentlastet und der Druckübersetzerkolben 64 durch die Feder und/oder den Niederdruck im Hochdruckraum 78 zurück in Richtung seines inneren Totpunktes verschoben, wobei sich das Volumen des Hochdruckraums 78 vergrößert und über das geöffnete Niederdruckeinlassventil 34 Kraftstoff aus der Niederdruckleitung 82 in den sich vergrößernden Hochdruckraum 78 nachfließt. Bei Erreichen des inneren Totpunktes des Druckübersetzerkolbens 64 und des Motorkolbens 6 ist die Verbrennungskraftmaschine wieder bereit für den nächsten Zyklus. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der rückseitige Ringraum 73 des Druckübersetzers 62 mit der Umgebung verbunden und somit druckentlastet. Prinzipiell könnte man den Einspritzzeitpunkt auch ändern, indem der im Ringraum 73 wirksame Druck (vorzugsweise ein Gasdruck) variabel ausgestaltet wird.During the following suction stroke of the engine piston 6 becomes the larger piston area 66 by the pressure reduction in the combustion chamber 38 relieved of pressure and the pressure booster piston 64 by the spring and / or the low pressure in the high-pressure chamber 78 shifted back towards its inner dead center, with the volume of the high-pressure chamber 78 enlarged and over the opened low-pressure inlet valve 34 Fuel from the low pressure line 82 in the enlarging high pressure room 78 continues to flow. Upon reaching the internal dead center of the pressure booster piston 64 and the engine piston 6 the internal combustion engine is ready for the next cycle. In the illustrated embodiment, the back annulus 73 of the pressure intensifier 62 connected to the environment and thus depressurized. In principle, you could also change the injection timing by the in the annulus 73 effective pressure (preferably a gas pressure) is designed variable.

Wie erläutert, werden bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel Einspritzventile 54 verwendet, wie sie üblicher Weise bei UP-Einheiten Anwendung finden. Anhand der 3 und 4 wird ein Ausführungsbeispiel erläutert, bei dem das Einspritzventil 54 praktisch in die erfindungsgemäße Einspritzeinheit 48 integriert ist. Ähnlich wie beim zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Einspritzeinheit 48 in den Zylinderkopf 50 eingebaut – selbstverständlich kann die Einspritzeinheit bei allen beschriebenen Ausführungsbeispielen auch in ein eigenes Gehäuse an den Zylinder oder den Zylinderkopf angesetzt werden.As explained, in the embodiment described above, injection valves 54 used, as they are commonly used in UP units application. Based on 3 and 4 an embodiment is explained in which the injection valve 54 practically in the injection unit according to the invention 48 is integrated. Similar to the embodiment described above, the injection unit 48 in the cylinder head 50 installed - of course, the injection unit can be recognized in all the described embodiments in a separate housing to the cylinder or the cylinder head.

Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Zylinderkopf 50 mit der als Sackloch ausgeführten Führungsbohrung 72 versehen, in der der Druckübersetzerkolben 64 des Druckübersetzers 62 axial verschiebbar geführt ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Druckübersetzerkolben 64 als etwa tassenförmiger Hohlkolben ausgeführt, in dessen Kolbenbohrung 86 ein am Zylinderkopf 50 abgestützter Pumpkolben 88 eintaucht. Dieser ist als Plungerkolben ausgeführt, der koaxial zum Druckübersetzerkolben 64 aus einem Boden 90 der Führungsbohrung 72 auskragt und mit seinem Endabschnitt in die Kolbenbohrung 86 eintaucht. Genau genommen bildet der axial verschiebliche Druckübersetzerkolben 64 somit einen Zylinder für den ortsfesten Pumpkolben 88.At the in 3 illustrated embodiment, the cylinder head 50 with the blind bore designed as a guide hole 72 provided in the pressure booster piston 64 of the pressure intensifier 62 is guided axially displaceable. In the illustrated embodiment, the pressure booster piston 64 designed as a cup-shaped hollow piston, in the piston bore 86 one on the cylinder head 50 supported pump piston 88 dips. This is designed as a plunger, which is coaxial with the pressure booster piston 64 from a soil 90 the guide hole 72 protrudes and with its end portion in the piston bore 86 dips. Strictly speaking, the axially displaceable pressure booster piston forms 64 thus a cylinder for the stationary pump piston 88 ,

Im Abstand zum Pumpkolben 88 ist die Kolbenbohrung 86 in Radialrichtung zu einem Führungsbund 92 zurückgestuft und erweitert sich im Anschluss an diesen (links in 3) zu einem Düsenkörperraum 94, in dem ein Einspritzdüsenkörper 96 der Einspritzeinheit 54 axial verschiebbar geführt ist. In seiner dargestellten Schließposition liegt der Einspritzdüsenkörper 96 mit einem Kegel 98 an einem Düsensitz 100 an, der in einem Kolbenboden 102 des Druckübersetzerkolbens 64 ausgebildet ist. Gemäß der Darstellung in 3 ist der Kolbenboden 102 etwa kegelförmig ausgebildet und wölbt sich in den Verbrennungsraum 38 hinein.In the distance to the pump piston 88 is the piston bore 86 in the radial direction to a guide collar 92 downgraded and expanded following this (left in 3 ) to a nozzle body room 94 in which an injection nozzle body 96 the injection unit 54 is guided axially displaceable. In its illustrated closed position is the injector body 96 with a cone 98 at a nozzle seat 100 on that in a piston bottom 102 of the pressure booster piston 64 is trained. As shown in 3 is the piston crown 102 formed approximately conical and bulges in the combustion chamber 38 into it.

In einem Teilkreis um die Achse der Einspritzeinheit herum sind im Kolbenboden 102 eine Vielzahl von Einspritzdüsenöffnungen 56 ausgebildet, über die bei vom Düsensitz 100 abgehobenem Kegel 98 hochdruckbeaufschlagter Kraftstoff aus dem Düsenkörperraum 94 in den Verbrennungsraum 98 eingespritzt werden kann.In a partial circle around the axis of the injection unit are in the piston head 102 a variety of injector openings 56 formed over the at from the nozzle seat 100 lifted cone 98 High pressurized fuel from the nozzle body space 94 in the combustion chamber 98 can be injected.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist an der Innenumfangsfläche des Kolbenbodens 102 eine ebenfalls kegelförmige Tasche 104 ausgebildet, die sich radial nach innen an den kreisringförmigen Düsensitz 100 anschließt und durch die ein Kegelraum 106 ausgebildet wird, in den die Einspritzdüsenöffnungen einmünden.In the illustrated embodiment is on the inner peripheral surface of the piston crown 102 a likewise cone-shaped bag 104 formed, which extends radially inwardly to the annular nozzle seat 100 connects and through the a cone room 106 is formed, in which open the injector openings.

Der Einspritzdüsenkörper 94 hat einen gegenüber dem Kegel 98 in Radialrichtung vorspringenden Bund 108, der entlang der Umfangswandung des Düsenkörperraums 94 geführt ist und diesen in einen rückseitigen Ringraum 110 und einen ventilsitzseitigen Sitzraum 112 unterteilt.The injector body 94 has a ge over the cone 98 in the radial direction projecting collar 108 located along the peripheral wall of the nozzle body space 94 is guided and this in a back annulus 110 and a valve seat side seat space 112 divided.

Rückseitig erstreckt sich vom Bund 108 ein Führungszapfen 114, der den Führungsbund 92 durchsetzt und in diesem geführt ist. Im Übergangsbereich zum Bund 108 ist der Führungszapfen 114 in Radialrichtung etwas erweitert, so dass eine Anschlagstufe 116 ausgebildet wird, die während des Öffnungshubs des Einspritzdüsenkörpers 96 auf die benachbarte Stirnfläche des Bunds 108 aufläuft und somit den Öffnungshub des Einspritzdüsenkörpers 96 begrenzt.The back extends from the waistband 108 a guide pin 114 who is the leader 92 interspersed and guided in this. In the transition area to the federal government 108 is the guide pin 114 slightly widened in the radial direction, leaving a stop step 116 is formed during the opening stroke of the injector body 96 on the adjacent end face of the federal government 108 accumulates and thus the opening stroke of the injector body 96 limited.

An der ringraumseitigen Stirnfläche des Führungsbunds 92 ist eine Feder 118 abgestützt, die an der benachbarten Stirnfläche des Bunds 108 angreift und somit den Kegel 98 in Richtung auf den Düsensitz 100 vorspannt. Gemäß der Darstellung in 3 begrenzen die Kolbenbohrung 86, der Führungszapfen 114 und der Pumpkolben 88 gemeinsam den Hochdruckraum 78, dessen Durchmesser d demjenigen des Pumpkolbens 88 entspricht. Der Durchmesser D der Führungsbohrung 72 entspricht dem Außendurchmesser des Druckübersetzerkolbens 64 – gemäß 3 ist die den Verbrennungsraum 38 zuweisende Stirnfläche des Druckübersetzerkolbens 64 mit dem Durchmesser D mit dem Gasdruck im Verbrennungsraum 38 beaufschlagt, so dass sich das Übersetzungsverhältnis in Abhängigkeit von dem Durchmesserverhältnis D/d berechnet.At the annular space-side end face of the guide collar 92 is a spring 118 supported on the adjacent end face of the collar 108 attacks and thus the cone 98 towards the nozzle seat 100 biases. As shown in 3 limit the piston bore 86 , the guide pin 114 and the pump piston 88 together the high pressure room 78 , whose diameter d that of the pump piston 88 equivalent. The diameter D of the guide bore 72 corresponds to the outside diameter of the pressure booster piston 64 - according to 3 is the combustion chamber 38 assigning end face of the pressure booster piston 64 with the diameter D with the gas pressure in the combustion chamber 38 so that the transmission ratio is calculated as a function of the diameter ratio D / d.

Gemäß der Darstellung in 3 ist der Hochdruckraum 78 über das in Richtung zu diesem öffnende Niederdruckeinlassventil 84 und einem Niederdruckströmungspfad mit einem nicht dargestellten Kraftstofftank verbunden, so dass bei einer Vergrößerung des Hochdruckraums 78 Kraftstoff vom Tank in den Hochdruckraum 78 gefördert werden kann. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer Vorförderpumpe erfolgen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieser Niederdruckströmungspfad abschnittsweise in den Druckübersetzerkolben 64 und den Pumpkolben 88 integriert. Dabei ist der Eingangsanschluss des als Rückschlagventil ausgeführten Niederdruckeinlassventils 84 an einen Niederdruckkanal 120 des Druckübersetzerkolbens 64 angeschlossen, dessen vom Niederdruckeinlassventil 84 entfernter Endabschnitt in einer Längstasche 122 an der Innenumfangswandung der Kolbenbohrung 86 mündet. Im Pumpkolben 88 ist ein Pumpkolbenkanal 124 ausgebildet, der einerseits in der Längstasche 122 mündet und andererseits mit einem Kanal oder einer Zuleitung verbunden ist, die an den Tank bzw. den Druckanschluss der Vorförderpumpe angeschlossen ist. Die vorstehend beschriebenen Kanäle 120, 124 können beispielsweise als Winkelbohrungen oder dergleichen ausgeführt sein. Die Axiallänge der Längstasche 122 ist so gewählt, dass in jeder Relativposition zwischen Pumpkolben 124 und Druckübersetzerkolben 64 eine niederdruckseitige Druckmittelverbindung gewährleistet ist. Prinzipiell reicht es jedoch aus, wenn diese Längstasche 122 eine Niederdruckverbindung zum Kraftstofftank nur in der Kraftstoffansaugphase ermöglicht.As shown in 3 is the high pressure room 78 about that towards this opening low pressure inlet valve 84 and a low pressure flow path connected to a fuel tank, not shown, so that at an enlargement of the high pressure space 78 Fuel from the tank into the high pressure room 78 can be promoted. This can be done for example by means of a pre-feed pump. In the illustrated embodiment, this low-pressure flow path is partially in the pressure booster piston 64 and the pump piston 88 integrated. In this case, the inlet connection of the designed as a check valve low pressure inlet valve 84 to a low pressure channel 120 of the pressure booster piston 64 its connected by the low pressure inlet valve 84 distant end portion in a longitudinal pocket 122 on the inner peripheral wall of the piston bore 86 empties. In the pump piston 88 is a pump piston channel 124 formed, on the one hand in the longitudinal pocket 122 on the other hand connected to a channel or a supply line which is connected to the tank or the pressure connection of the prefeed pump. The channels described above 120 . 124 For example, can be designed as angle holes or the like. The axial length of the longitudinal pocket 122 is chosen so that in each relative position between pump piston 124 and pressure booster piston 64 a low-pressure side pressure medium connection is ensured. In principle, however, it is sufficient if this longitudinal pocket 122 allows a low pressure connection to the fuel tank only in the Kraftstoffansaugphase.

Anstelle der vorbeschriebenen, in den Druckübersetzerkolben 64 und den Pumpkolben 88 integrierten Kanalführung könnte prinzipiell auch ein elastischer Schlauch an den Druckübersetzerkolben 64 angeschlossen werden, der dann über eine weitere, zylinderkopfseitige Leitung mit dem Tank verbunden ist. Diese flexible Leitung dürfte allerdings schwieriger als die vorbeschriebene Kanalführung zu realisieren sein.Instead of the above, in the pressure booster piston 64 and the pump piston 88 integrated ducting could in principle also be an elastic hose to the pressure booster piston 64 are connected, which is then connected via a further, cylinder head side line to the tank. However, this flexible line is likely to be more difficult to implement than the channel described above.

In dem von dem Boden 90 und der Führungsbohrung 72 und einer abgestuften Rückfläche 126 des Druckübersetzerkolbens 64 begrenzten Raum ist eine Druckübersetzerfeder 128 angeordnet, die einerseits am Boden 90 abgestützt ist und andererseits an einer Ringschulter des Druckübersetzerkolbens 64 angreift, so dass dieser in seiner dargestellten Grundposition mit einer Ringstirnfläche 130 gegen eine Anschlagschulter 132 vorgespannt ist.In the from the ground 90 and the pilot hole 72 and a stepped back surface 126 of the pressure booster piston 64 limited space is a pressure booster spring 128 arranged on the one hand on the ground 90 is supported and on the other hand on an annular shoulder of the pressure booster piston 64 engages, so that this in its illustrated basic position with an annular end face 130 against a stop shoulder 132 is biased.

In den stromaufwärts des Niederdruckeinlassventils 84 ausgebildeten Niederdruckkanal 120 mündet ein Entlastungskanal 134 ein, der über ein Druckbegrenzungsventil 136 in Druckmittelverbindung mit dem Ringraum 110 bringbar ist. Bei Überschreiten des am Druckbegrenzungsventil 136 eingestellten Drucks im Ringraum 110 öffnet das Druckbegrenzungsventil 136, so dass eine Druckmittelverbindung zum Niederdruckkanal 120 und über die Längstasche 122 und den Pumpkolbenkanal 124 zum Tank (bzw. der Vorförderpumpe) aufgesteuert wird – dementsprechend kann der Druck im Ringraum 110 den eingestellten Maximaldruck nicht überschreiten.In the upstream of the low pressure inlet valve 84 trained low-pressure channel 120 opens a discharge channel 134 a, via a pressure relief valve 136 in pressure medium connection with the annulus 110 can be brought. When exceeding the pressure relief valve 136 set pressure in the annulus 110 opens the pressure relief valve 136 , so that a pressure medium connection to the low-pressure channel 120 and over the long side 122 and the pump piston channel 124 to the tank (or the pre-feed pump) is controlled - accordingly, the pressure in the annulus 110 do not exceed the set maximum pressure.

Wie in 3 des Weiteren angedeutet ist, sind der Ringraum 110 und der Hochdruckraum 78 über eine Düsenbohrung 138 miteinander verbunden, so dass in der dargestellten Grundstellung im Hochdruckraum 78 und im Ringraum 110 in etwa der gleiche Druck anliegt.As in 3 further indicated is the annulus 110 and the high pressure room 78 via a nozzle bore 138 connected to each other, so that in the illustrated basic position in the high-pressure chamber 78 and in the annulus 110 in about the same pressure is applied.

Der Hochdruckraum 78 ist des Weiteren über einen bogenförmigen Einspritzkanal 140 mit dem Sitzraum 112 verbunden, so dass in der Grundposition auch in diesem der Druck im Hochdruckraum 78 anliegt.The high pressure room 78 is further via an arcuate injection channel 140 with the seating area 112 connected, so that in the basic position in this, too, the pressure in the high-pressure chamber 78 is applied.

In der in 3 dargestellten Grundposition des Druckübersetzers 62 ist der Druck im Verbrennungsraum 38 relativ gering, so dass der Druckübersetzerkolben 64 durch die Kraft der Druckübersetzerfeder 128 gegen die Anschlagschulter 182 vorgespannt ist. Der Einspritzdüsenkörper 96 ist durch die Kraft der Feder 118 und den Druck im Hochdruckraum 78, der etwa dem Vorförderdruck entspricht, in Richtung seiner Schließstellung gegen den Düsensitz 100 vorgespannt. Dementsprechend liegt der Vorförderdruck auch im Ringraum 110 und im Sitzraum 94 an.In the in 3 illustrated basic position of the pressure booster 62 is the pressure in the combustion chamber 38 relatively low, so that the pressure over booster piston 64 by the force of the pressure booster spring 128 against the stop shoulder 182 is biased. The injector body 96 is by the force of the spring 118 and the pressure in the high pressure room 78 , which corresponds approximately to the pre-feed pressure, in the direction of its closed position against the nozzle seat 100 biased. Accordingly, the prefeed pressure is also in the annulus 110 and in the sitting room 94 at.

Steigt nun aufgrund eines Kompressionshubs des Motorkolbens 6 der Druck im Verbrennungsraum 38 an, so bewegt sich der Druckübersetzerkolben 64 gegen die Kraft der Druckübersetzerfeder 128 nach rechts, wobei der immer noch auf den Düsensitz 100 aufliegende Einspritzdüsenkörper 96 mitgenommen wird. Während der Axialverschiebung des Druckübersetzerkolbens 64 nach rechts (3) taucht der Pumpkolben 88 in die Kolbenbohrung 86 ein, so dass entsprechend das Volumen des Hochdruckraums 78 verkleinert wird und der Kraftstoff entsprechend mit einem höheren Druck beaufschlagt wird, wobei das Verhältnis zwischen dem Druck im Verbrennungsraum 38 und im Hochdruckraum 78 durch das Durchmesserverhältnis D/d vorgegeben ist. Wie zuvor ausgeführt, steigt der Druck im Ringraum 110 entsprechend an. Bei Erreichen des am Druckbegrenzungsventil 136 eingestellten Maximaldrucks öffnet dieses, so dass der Druck im Ringraum 110 auf diesem vorbestimmten Wert gehalten wird. Die Düsenbohrung 138 ist dabei so ausgelegt, dass in der verhältnismäßig kurzen Zeit kein Druckausgleich über die Düsenbohrung 138 zwischen dem Druckraum 78 und dem Ringraum 110 erfolgen kann. Dadurch werden die in Schließrichtung des Einspritzdüsenkörpers 96 wirksamen Kräfte verringert, so dass der Kegel 98 vom Düsensitz 100 abheben kann. Durch den während des Kompressionshubs des Motorkolbens 6 weiter ansteigenden Druck im Verbrennungsraum 38 wird der Druckübersetzerkolben 64 weiter nach rechts bewegt, so dass entsprechend der Darstellung in 4 Kraftstoff aus dem sich verkleinernden Hochdruckraum 78 verdrängt und über den Einspritzkanal 140, den Sitzraum 112, den durch den Kegel 98 und den Düsensitz 100 begrenzten Ringspalt, den Kegelraum 106 und durch die Einspritzdüsenöffnungen 56 hindurch in den Verbrennungsraum 38 eingespritzt wird.Now rises due to a compression stroke of the engine piston 6 the pressure in the combustion chamber 38 on, so moves the pressure booster piston 64 against the force of the pressure booster spring 128 to the right, with the still on the nozzle seat 100 overlying injector body 96 is taken. During the axial displacement of the pressure booster piston 64 to the right ( 3 ), the pump piston dives 88 into the piston bore 86 a, so that corresponding to the volume of the high-pressure chamber 78 is reduced and the fuel is subjected to a correspondingly higher pressure, wherein the ratio between the pressure in the combustion chamber 38 and in the high pressure room 78 is given by the diameter ratio D / d. As stated previously, the pressure in the annulus increases 110 accordingly. Upon reaching the pressure relief valve 136 set maximum pressure opens this, allowing the pressure in the annulus 110 is held at this predetermined value. The nozzle bore 138 is designed so that in the relatively short time no pressure compensation via the nozzle bore 138 between the pressure room 78 and the annulus 110 can be done. As a result, in the closing direction of the injection nozzle body 96 reduced effective forces, so that the cone 98 from the nozzle seat 100 can take off. By during the compression stroke of the engine piston 6 further increasing pressure in the combustion chamber 38 becomes the pressure booster piston 64 moved further to the right, so that according to the illustration in 4 Fuel from the shrinking high-pressure chamber 78 displaced and over the injection channel 140 , the sitting room 112 through the cone 98 and the nozzle seat 100 limited annular gap, the cone space 106 and through the injector openings 56 through into the combustion chamber 38 is injected.

Die Flächenverhältnisse sind beispielsweise so gewählt, dass sich bei einem Verdichtungsdruck von 40 bar im Verbrennungsraum 38 ein Einspritzdruck von 1200 bar im Hochdruckraum 78 einstellt.The area ratios are, for example, chosen so that at a compression pressure of 40 bar in the combustion chamber 38 an injection pressure of 1200 bar in the high-pressure chamber 78 established.

Der Öffnungshub des Einspritzdüsenkörpers ist durch Auflaufen der Anschlagstufe 116 auf den Führungsbund 92 begrenzt. Während des Einspritzens bewegt sich der Druckübersetzerkolben 64 zunächst weiter nach rechts (Ansicht gemäß 4). Nach einem vorbestimmten Hub läuft der Führungszapfen 114 des Einspritzdüsenkörpers 96 auf die Stirnfläche des Pumpkolbens 88 auf, so dass der Einspritzdüsenkörper 116 wieder in Schließrichtung bewegt wird, bis der Kegel 98 auf dem Düsensitz 100 aufliegt. In dieser Relativposition des Einspritzdüsenkörpers 96 ist auch der Hub des Druckübersetzerkolbens 64 nach rechts begrenzt, so dass der Pumpkolben 88 auch als Anschlag für den Druckübersetzerkolben 64 wirkt.The opening stroke of the injector body is by running the stop step 116 on the leadership 92 limited. During injection, the pressure booster piston moves 64 first to the right (view according to 4 ). After a predetermined stroke of the guide pin runs 114 of the injector body 96 on the face of the pump piston 88 on, so that the injector body 116 is moved back in the closing direction until the cone 98 on the nozzle seat 100 rests. In this relative position of the injector body 96 is also the stroke of the pressure booster piston 64 limited to the right, so the pump piston 88 also as a stop for the pressure booster piston 64 acts.

Durch den auf dem Düsensitz 100 aufsitzenden Einspritzdüsenkörper 96 wird der Einspritzvorgang beendet, wobei während des sich anschließenden Arbeitshubs des Motorkolbens 6 der Druck im Ringraum 110 und im Druckübersetzerraum 78 zunächst eingesperrt ist und somit den Druckübersetzerkolben 64 nach links (Ansicht in 4) beschleunigt, so dass das Volumen des Hochdruckraums 78 entsprechend vergrößert wird. Dabei ist das Druckbegrenzungsventil 136 geschlossen.By the on the nozzle seat 100 seated injector body 96 the injection process is terminated, wherein during the subsequent power stroke of the engine piston 6 the pressure in the annulus 110 and in the pressure intensifier room 78 is initially locked and thus the pressure booster piston 64 to the left (view in 4 ), so that the volume of the high-pressure chamber 78 is increased accordingly. Here is the pressure relief valve 136 closed.

Nach Absinken des Drucks im sich vergrößernden Druckraum 78 unterhalb des Vorförder- oder Tankdrucks öffnet das Niederdruckeinlassventil 84, so dass Kraftstoff in den Hochdruckraum 78 nachströmen kann. Dabei wird der Druckübersetzerkolben 64 durch die Kraft der Druckübersetzerfeder 128 und den Vorförderdruck im Hochdruckraum 78 weiter nach links beschleunigt, bis er mit seiner Ringstirnfläche 130 auf die Anschlagschulter 132 aufläuft – der Druckübersetzer 62 ist dann bereit für den nächsten Einspritzzyklus.After the pressure has dropped in the increasing pressure chamber 78 below the prefeed or tank pressure opens the low pressure inlet valve 84 , so that fuel into the high-pressure space 78 can flow. In this case, the pressure booster piston 64 by the force of the pressure booster spring 128 and the prefeed pressure in the high-pressure chamber 78 further accelerates to the left, until he with his ring end face 130 on the stop shoulder 132 runs up - the intensifier 62 is then ready for the next injection cycle.

Mit einer derartigen Variante, bei der das Einspritzventil 54 in den Druckübersetzer 62 integriert ist, lassen sich die Herstellkosten des Einspritzsystems gegenüber den herkömmlichen Lösungen mit Common-Rail-Systemen wesentlich verringern, so dass ein im Hinblick auf den Wirkungsgrad und auf die Investitionskosten sinnvoller Einsatz bei Freikolbenmaschinen ermöglicht wird.With such a variant, wherein the injection valve 54 in the pressure intensifier 62 is integrated, the manufacturing costs of the injection system compared to the conventional solutions with common rail systems can be significantly reduced, so that in terms of efficiency and on investment costs meaningful use in free-piston engines is made possible.

Das vorbeschriebene Konzept mit einem pneumatisch/hydraulischen Druckübersetzer 62 kann auch bei den per se bekannten Pumpe-Düse-Einspritzsystemen verwendet werden. Derartige Einspritzsysteme werden beispielsweise unter www.kfztech.de beschrieben. Üblicherweise wird bei diesen Pumpe-Düse-Systemen ein Pumpenkolben direkt über eine Nockenwelle des Verbrennungsmotors angetrieben, so dass Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorlauf angesaugt und mit Hochdruck beaufschlagt in einen Hochdruckraum gefördert wird. Die Kraftstoffzufuhr und -abfuhr zum bzw. vom Hochdruckraum wird über ein Magnetventil gesteuert, wobei bei geschlossenem Magnetventil der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff aus dem Hochdruckraum über ein federvorgespanntes Einspritzventil in den Verbrennungsraum eingespritzt wird. Erfindungsgemäß kann man nunmehr anstelle des vorbeschriebenen Pumpenkolbens den pneumatisch/hydraulischen Druckübersetzer 62 verwenden, um den Kraftstoff im Hochdruckraum mit Hochdruck zu beaufschlagen. Dabei würde der Druckübersetzer 62 anfangs den Kraftstoff im Umlauf zum Tank fördern und erst beim Ansteuern des Magnetventils (d. h. bei Schließen des Umlaufs) den Hochdruck zum Einspritzen erzeugen. Nach erfolgter Einspritzung könnte dann über das Magnetventil wieder auf Umlauf geschaltet werden. Mit einer derartigen Einspritzeinheit hätte man die volle Flexibilität hinsichtlich Voreinspritzen, Nacheinspritzen und Einspritzmenge.The above-described concept with a pneumatic / hydraulic pressure booster 62 can also be used in the per se known pump-nozzle injection systems. Such injection systems are, for example, under www.kfztech.de described. Usually, in these pump-nozzle systems, a pump piston is driven directly via a camshaft of the internal combustion engine, so that fuel sucked from a fuel supply and pressurized with high pressure is conveyed into a high-pressure chamber. The fuel supply and discharge to and from the high-pressure chamber is controlled by a solenoid valve, wherein with the solenoid valve closed, the high-pressure fuel from the high-pressure chamber is injected via a spring-biased injection valve into the combustion chamber. According to the invention can now be used instead of vorbe pump piston described the pneumatic / hydraulic pressure booster 62 use to pressurize the fuel in the high-pressure chamber with high pressure. This would be the pressure booster 62 Initially, the fuel in circulation to the tank promote and only when driving the solenoid valve (ie when closing the circulation) generate the high pressure for injection. After the injection could then be switched back to circulation via the solenoid valve. With such an injection unit one would have full flexibility with regard to pre-injection, post-injection and injection quantity.

Bei den eingangs beschriebenen Lösungen könnte man den Einspritzzeitpunkt und die Einspritzmenge auch durch verstellbare Anschläge oder durch eine verstellbare Druckübersetzerfeder 128 variieren.In the solutions described above could be the injection timing and the injection quantity by adjustable stops or by an adjustable pressure booster spring 128 vary.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 4 könnte man des Weiteren den Einspritzzeitpunkt und damit auch das Einspritzvolumen durch eine Veränderung des Drucks in dem in Schließrichtung wirksamen Ringraum (Druck in dem durch die Aufnahmebohrung 72 begrenzten Ringraum gemäß 2 oder in dem Ringraum 110 gemäß den 3 oder 4) verändern.In the embodiments according to the 1 to 4 one could further the injection timing and thus also the injection volume by a change in pressure in the effective in the closing direction annulus (pressure in the through the receiving bore 72 limited annulus according to 2 or in the annulus 110 according to the 3 or 4 ) change.

Offenbart ist eine Einspritzeinheit für eine Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine mit Kurbeltrieb oder eine Freikolbenmaschine, mit einem in einem Zylinder geführten Motorkolben, der einen Verbrennungsraum begrenzt und mit einer Einspritzeinheit zum Einspritzen von Kraftstoff in den Verbrennungsraum, wobei ein Zulaufanschluss der Einspritzeinheit an eine Hochdruckleitung angeschlossen ist. Erfindungsgemäß ist in der Hochdruckleitung ein Druckübersetzer angeordnet, der eine große Wirkfläche und eine kleine Wirkfläche aufweist, wobei die größere Wirkfläche von dem Druck im Verbrennungsraum mittelbar oder unmittelbar beaufschlagt ist. Die kleinere Wirkfläche begrenzt einen Hochdruckraum, an den die Hochdruckleitung angeschlossen ist.Disclosed is an injection unit for an internal combustion engine, For example, a combustion engine with crank mechanism or a Free-piston machine, with one guided in a cylinder Engine piston defining a combustion chamber and with an injection unit for injecting fuel into the combustion chamber, wherein a Inlet connection of the injection unit connected to a high-pressure line is. According to the invention is in the high pressure line arranged a pressure intensifier, which has a large Has effective surface and a small effective area, the larger effective area of the Pressure in the combustion chamber indirectly or directly applied is. The smaller effective area delimits a high-pressure space, to which the high pressure line is connected.

11
FreikolbenmotorFree piston engine
22
Motorgehäusemotor housing
44
Verbrennungszylindercombustion cylinder
66
Motorkolbenpiston
88th
Hydraulikkolbenhydraulic pistons
1010
Axialbohrungaxial bore
1212
Ring stirnflächering end face
1414
Arbeitszylinderworking cylinder
1616
Stirnflächeface
1818
Kompressionszylindercompression cylinder
2020
Druckkanalpressure channel
2222
ND-KanalND Channel
2424
ND-SpeicherND memory
2626
Rückschlagventilcheck valve
2828
HD-KanalHD channel
3030
HD-SpeicherHD memory
3232
Startventilstarting valve
3434
Rückschlagventilcheck valve
3636
Auslasskanalexhaust port
3838
Verbrennungsraumcombustion chamber
4040
Einlassrauminlet space
4242
Überströmkanaloverflow
4444
Einlasskanalinlet channel
4646
Einlassventilintake valve
4848
EinspritzeinheitInjection unit
5050
Zylinderkopfcylinder head
5252
Kühlkanalcooling channel
5454
EinspritzventilInjector
5656
Einspritzdüsenöffnunginjectors opening
5858
HochdruckleitungHigh-pressure line
6060
Druckanschlusspressure connection
6262
DruckübersetzerPressure intensifier
6464
DruckübersetzerkolbenPressure booster piston
6666
große Kolbenflächesize piston area
6868
kleine Kolbenflächesmall piston area
7070
Kolbenabschnittpiston section
7272
Führungsbohrungguide bore
7373
Ringraumannulus
7474
KolbenstangenabschnittPiston rod section
7676
DruckübersetzergehäuseIntensifier housing
7878
HochdruckraumHigh-pressure chamber
8080
NiederdruckanschlussLow pressure port
8282
NiederdruckleitungLow-pressure line
8484
NiederdruckeinlassventilLow-pressure inlet valve
8686
Kolbenbohrungpiston bore
8888
Pumpkolbenpump piston
9090
Bodenground
9292
Führungsbundguide collar
9494
DüsenkörperraumNozzle body space
9696
Einspritzdüsenkörperinjector body
9898
Kegelcone
100100
Düsensitznozzle seat
102102
Kolbenbodenpiston crown
104104
Taschebag
106106
Kegelraumcone space
108108
BundFederation
110110
Ringraumannulus
112112
Sitzraumsitting room
114114
Führungszapfenspigot
116116
Anschlagstufestop step
118118
Federfeather
120120
NiederdruckkanalLow pressure passage
122122
Längstaschevertical pocket
124124
PumpkolbenkanalPump piston channel
126126
Rückseiteback
128128
DruckübersetzerfederIntensifier spring
130130
Ring stirnflächering end face
132132
Anschlagschulterstop shoulder
134134
Entlastungskanalrelief channel
136136
DruckbegrenzungsventilPressure relief valve
138138
Düsenbohrungnozzle bore
140140
EinspritzkanalInjection channel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 4044591 A1 [0003] - DE 4044591 A1 [0003]
  • - DE 10120196 A1 [0003, 0040] DE 10120196 A1 [0003, 0040]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • - www.motorlexikon.de [0050] - www.motorlexikon.de [0050]
  • - www.kfztech.de [0079] - www.kfztech.de [0079]

Claims (20)

Einspritzeinheit zum Einspritzen eines Kraftstoffes oder Kraftstoffgemisches in einen Verbrennungsraum einer Verbrennungskraftmaschine, wobei ein Zulaufanschluss an eine Hochdruckleitung (58) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruckleitung (58) ein Druckübersetzer (62) mit einer großen Wirkfläche (66) und einer kleinen Wirkfläche (68) zugeordnet ist, wobei die größere Wirkfläche (66) von dem Gasdruck im Verbrennungsraum (38) beaufschlagt ist und die kleinere Wirkfläche (68) einen Hochdruckraum (78) begrenzt, an den die Hochdruckleitung (58) angeschlossen ist.Injection unit for injecting a fuel or fuel mixture into a combustion chamber of an internal combustion engine, wherein an inlet connection to a high-pressure line ( 58 ), characterized in that the high pressure line ( 58 ) a pressure booster ( 62 ) with a large effective area ( 66 ) and a small effective area ( 68 ), the larger effective area ( 66 ) of the gas pressure in the combustion chamber ( 38 ) is acted upon and the smaller effective area ( 68 ) a high pressure room ( 78 ) to which the high pressure line ( 58 ) connected. Einspritzeinheit nach Patentanspruch 1, mit einem zum Hochdruckraum (78) hin öffnenden Niederdruck-Einlassventil (84), das zur Zuführung von Kraftstoff an eine Niederdruckleitung (32) angeschlossen ist.Injection unit according to claim 1, with a pressure chamber ( 78 ) opening low-pressure inlet valve ( 84 ), which is used to supply fuel to a low-pressure line ( 32 ) connected. Einspritzeinheit nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei ein Druckübersetzerkolben (64) als Hohlkolben ausgeführt ist, in den rückseitig ein gehäusefester Pumpkolben (88) eintaucht und in dem ein Einspritzdüsenkörper (96) geführt ist, die gemeinsam den Hochdruckraum (78) begrenzen, aus dem Kraftstoff bei Abheben des Einspritzdüsenkörpers (96) von einem Düsensitz (100) in den Verbrennungsraum (38) einspritzbar ist.Injection unit according to claim 1 or 2, wherein a pressure booster piston ( 64 ) is designed as a hollow piston, in the back of a housing-fixed pump piston ( 88 ) and in which an injection nozzle body ( 96 ), which together the high pressure space ( 78 ), from the fuel when lifting the injector body ( 96 ) from a nozzle seat ( 100 ) into the combustion chamber ( 38 ) is injectable. Einspritzeinheit nach Patentanspruch 3, wobei der Einspritzdüsenkörper (96) im Abstand zu einer den Hochdruckraum (78) abschnittsweise begrenzenden Stirnfläche mit einem Bund (108) versehen ist, durch den ein sitzseitiger Sitzraum (112) von einem hochdruckseitigen Ringraum (110) getrennt ist, wobei letzterer über ein Druckbegrenzungsventil (136) mit der Niederdruckleitung (120, 124) verbindbar ist.Injection unit according to claim 3, wherein the injection nozzle body ( 96 ) at a distance to a high-pressure chamber ( 78 ) sectionally limiting end face with a collar ( 108 ), through which a seat-side sitting space ( 112 ) from a high pressure side annulus ( 110 ) is separated, the latter via a pressure relief valve ( 136 ) with the low-pressure line ( 120 . 124 ) is connectable. Einspritzeinheit nach Patentanspruch 4, wobei der Hochdruckraum (78) und der Ringraum (110) über eine Düse (138) miteinander verbunden sind.Injection unit according to claim 4, wherein the high pressure space ( 78 ) and the annulus ( 110 ) via a nozzle ( 138 ) are interconnected. Einspritzeinheit nach Patentanspruch 4 oder 5, wobei der Ringraum (110) ein Federraum für eine den Einspritzdüsenkörper (96) in Schließrichtung vorspannende Feder (118) ist.Injection unit according to claim 4 or 5, wherein the annular space ( 110 ) a spring space for a the injection nozzle body ( 96 ) in the closing direction biasing spring ( 118 ). Einspritzeinheit nach einem der Patentansprüche 4 bis 6, wobei der Hochdruckraum (78) mit dem Sitzraum (112) über einen Einspritzkanal (140) verbunden ist.Injection unit according to one of the claims 4 to 6, wherein the high-pressure space ( 78 ) with the seat space ( 112 ) via an injection channel ( 140 ) connected is. Einspritzeinheit nach einem der Patentansprüche 4 bis 7, wobei in einem Kolbenboden (102) des Einspritzdüsenkörpers (96) Düsenbohrungen (56) ausgebildet sind.Injection unit according to one of claims 4 to 7, wherein in a piston head ( 102 ) of the injection nozzle body ( 96 ) Nozzle bores ( 56 ) are formed. Einspritzeinheit nach einem der Patentansprüche 5 bis 8, wobei der Einspritzdüsenkörper (96) nach einem Hub des Druckübersetzerkolbens (64) auf den Pumpkolben (88) aufläuft, so dass der Hub des Druckübersetzerkolbens (64) in Druckaufbaurichtung begrenzt ist und der Einspritzdüsenkörper (96) in seine Schließstellung zurück verstellbar ist.Injection unit according to one of claims 5 to 8, wherein the injection nozzle body ( 96 ) after a stroke of the pressure booster piston ( 64 ) on the pump piston ( 88 ), so that the stroke of the pressure booster piston ( 64 ) is limited in pressure build-up direction and the injection nozzle body ( 96 ) is adjustable back to its closed position. Einspritzeinheit nach einem der Patentansprüche 5 bis 9, wobei im Niederdruckströmungspfad eine flexible Leitung vorgesehen ist, die einen druckübersetzerkolbenseitigen Strömungspfad mit einem zylinderkopfseitigen Strömungspfad verbindet.Injection unit according to one of the claims 5-9, wherein in the low pressure flow path a flexible Line is provided, which is a pressure booster piston side Flow path with a cylinder head side flow path combines. Einspritzeinheit nach einem der Patentansprüche 5 bis 9, wobei der Niederdruckströmungspfad (120, 122, 124) abschnittsweise entlang einer Gleitführung zwischen Pumpenkolben (88) und Druckübersetzerkolben (64) verläuft.Injection unit according to one of claims 5 to 9, wherein the low-pressure flow path ( 120 . 122 . 124 ) in sections along a sliding guide between the pump piston ( 88 ) and pressure booster piston ( 64 ) runs. Einspritzeinheit nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Einspritzeinheit (48) ein Einspritzventil (54) hat, das bei Erreichen eines bestimmten, über den Druckübersetzerkolben (64) aufgebrachten Hochdrucks zum Verbrennungsraum (38) hin öffnet.Injection unit according to one of the preceding claims, wherein the injection unit ( 48 ) an injection valve ( 54 ), when reaching a certain, via the pressure booster piston ( 64 ) applied high pressure to the combustion chamber ( 38 ) opens. Einspritzeinheit nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Druckübersetzerkolben (64) über eine Druckübersetzerfeder (128) oder den Niederdruck in Richtung einer Grundstellung vorgespannt ist.Injection unit according to one of the preceding claims, wherein the pressure booster piston ( 64 ) via a pressure booster spring ( 128 ) or the low pressure is biased towards a home position. Einspritzeinheit nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Hub des Druckübersetzerkolbens (64) über Anschläge (130, 132; 114, 88) begrenzt ist.Injection unit according to one of the preceding claims, wherein the stroke of the pressure booster piston ( 64 ) about attacks ( 130 . 132 ; 114 . 88 ) is limited. Einspritzeinheit nach Patentanspruch 14, wobei zumindest einer der Anschläge einstellbar ist.Injection unit according to claim 14, wherein at least one of the stops is adjustable. Einspritzeinheit nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei eine hochdruckseitige Wirkfläche des Druckübersetzers (62) einen Kolbenraum einer Pumpe-Düse-Einspritzeinheit begrenzt, der über ein Magnetventil mit einem Tank oder zum Einspritzen mit einer Einspritzdüse verbindbar ist.Injection unit according to one of the preceding claims, wherein a high pressure side effective surface of the pressure booster ( 62 ) defines a piston space of a pump-nozzle injection unit, which is connectable via a solenoid valve to a tank or for injection with an injection nozzle. Verbrennungskraftmaschine mit zumindest einem in einem Zylinder (4) geführten Motorkolben (6), der einen Verbrennungsraum (38) begrenzt und mit einer Einspritzeinheit nach einem der vorhergehenden Patentansprüche.Internal combustion engine with at least one in a cylinder ( 4 ) guided engine pistons ( 6 ), which has a combustion chamber ( 38 ) and with an injection unit according to one of the preceding claims. Verbrennungskraftmaschine nach Patentanspruch 17, wobei ein Druckübersetzer (62) der Einspritzeinheit zumindest abschnittsweise in einem Zylinderkopf (50) des Zylinders (4) aufgenommen ist.Internal combustion engine according to claim 17, wherein a pressure intensifier ( 62 ) of the injection unit at least in sections in a cylinder head ( 50 ) of the cylinder ( 4 ) is recorded. Verbrennungskraftmaschine nach Patentanspruch 18, wobei ein Druckübersetzerkolben (62) des Druckübersetzers (62) zumindest abschnittsweise in einer Führungsbohrung (72) des Zylinderkopfes (50) geführt ist.Internal combustion engine according to patent claim 18, wherein a pressure booster piston ( 62 ) of the pressure intensifier ( 62 ) at least in sections in a guide bore ( 72 ) of the cylinder head ( 50 ) is guided. Verbrennungskraftmaschine nach Patentanspruch 19, wobei ein Kolbenabschnitt (75) mit der kleineren Wirkfläche (68) in ein an den Zylinderkopf (50) angesetztes Druckübersetzergehäuse (76) eintaucht, an das die Niederdruckleitung (82) angeschlossen ist.Internal combustion engine according to claim 19, wherein a piston section ( 75 ) with the smaller effective area ( 68 ) in a to the cylinder head ( 50 ) attached pressure booster housing ( 76 ), to which the low-pressure line ( 82 ) connected.
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