DE102016225400A1 - Damping system in a high-pressure fuel injection system - Google Patents

Damping system in a high-pressure fuel injection system Download PDF

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Abstract

Dämpfungssystem (5) zum Dämpfen von Druckschwingungen (15) in einem Kraftstoffeinspritzsystem (1), vorzugsweise einem Common Rail System, wobei das Dämpfungssystem (5) in einem Zufuhrleitungssystem (17) angeordnet ist. In dem Zufuhrleitungssystem (17) ist Kraftstoff unter hohem Druck förderbar. Darüber hinaus ist das Dämpfungssystem (5) als aktives Dämpfungssystem ausgebildet und weist einen ersten Piezoaktor (11), einen zweiten Piezoaktor (12) und jeweils ein mit den Piezoaktoren (11, 12) wirkverbundenes Schwingungselement (8) auf.Damping system (5) for damping pressure oscillations (15) in a fuel injection system (1), preferably a common rail system, wherein the damping system (5) is arranged in a supply line system (17). In the supply line system (17), fuel can be conveyed under high pressure. In addition, the damping system (5) is designed as an active damping system and has a first piezoelectric actuator (11), a second piezoelectric actuator (12) and in each case one with the piezoelectric actuators (11, 12) operatively connected vibration element (8).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Dämpfungssystem, welches beispielsweise zur Dämpfung von Druckschwingungen in einem Hochdruck-Kraftstoffeinspritzsystem Verwendung findet.The invention relates to a damping system which is used for example for damping pressure oscillations in a high-pressure fuel injection system.

Aus der DE 4115 691 A1 ist beispielsweise eine Einrichtung zur Dämpfung von Schwingungen in Hydraulikanlagen beschrieben. Dabei ist in einer Zulaufleitung, die eine Hochdruckpumpe mit einem Verbraucher verbindet, ein als Drosselventil ausgeführtes Dämpfungsglied eingesetzt. Das Dämpfungsglied steht mit einem elektronischen Schaltgerät in Verbindung, in welchem ein Grenzwert für die höchstzulässige Druckschwingung eingegeben ist. Vor und gegebenenfalls hinter dem Dämpfungsglied sind in der Zulaufleitung Drucksensoren angeordnet, die gleichfalls mit dem Schaltgerät verbunden sind. Druckschwingungen, welche von der Pumpe ausgehen, werden von dem ersten Drucksensor aufgenommen und an das Schaltgerät weitergeleitet, welches das Signal verarbeitet und je nach Signal den Strömungsquerschnitt des Dämpfungsglieds steuert, um Druckschwingungen zu dämpfen. Der zweite Drucksensor gibt Rückmeldung darüber und kann gegebenenfalls über das Schaltgerät in den Regelvorgang eingreifen.From the DE 4115 691 A1 For example, a device for damping vibrations in hydraulic systems is described. Here, in a supply line which connects a high-pressure pump with a consumer, a designed as a throttle valve attenuator used. The attenuator is connected to an electronic switching device in which a limit value for the maximum permissible pressure oscillation is entered. Before and optionally behind the attenuator pressure sensors are arranged in the supply line, which are also connected to the switching device. Pressure oscillations emanating from the pump are received by the first pressure sensor and forwarded to the switching device, which processes the signal and, depending on the signal, controls the flow cross-section of the attenuator in order to dampen pressure oscillations. The second pressure sensor gives feedback about it and can optionally intervene in the control process via the switching device.

Auf diese Weise lassen sich Druckpulsationen unterdrücken oder wenigstens abschwächen, denn solche Druckpulsationen haben unter Umständen Einfluss auf den Verbraucher. Wird beispielsweise in einem Kraftstoffeinspritzsystem Kraftstoff aus einem Tank mittels einer Hochdruckpumpe verdichtet und in Richtung der Verbraucher, in diesem Fall Kraftstoffinjektoren, transportiert, entstehen durch die Hochdruckpumpe in dem Zufuhrleitungssystem zwischen der Hochdruckpumpe und den Kraftstoffinjektoren Pulsationen des Volumenstroms, also Druckschwankungen, welche unter Umständen Einfluss auf den Einspritzvorgang der Kraftstoffinjektoren haben. Dies führt zu nicht konstanten Bedingungen bei der Einspritzung der Kraftstoffinjektoren.In this way, pressure pulsations can be suppressed or at least mitigated, because such pressure pulsations may have an influence on the consumer. If, for example, in a fuel injection system, fuel is compressed from a tank by means of a high-pressure pump and transported in the direction of the consumers, in this case fuel injectors, the high-pressure pump in the supply line system between the high-pressure pump and the fuel injectors produces pulsations of the volumetric flow, that is to say pressure fluctuations, which under certain circumstances influence have on the injection process of the fuel injectors. This leads to non-constant conditions in the injection of the fuel injectors.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Dämpfungssystem zum Dämpfen von Druckschwingungen in einem Kraftstoffeinspritzsystem weist demgegenüber den Vorteil auf, dass die von der Hochdruckpumpe erzeugten Druckschwingungen innerhalb des Zufuhrleitungssystems gedämpft oder sogar ausgelöscht werden, so dass diese keinen Einfluss mehr auf den Einspritzvorgang der Kraftstoffinjektoren haben und somit zu einer größeren Genauigkeit während des Einspritzvorgangs sowie insgesamt zur Effizienz des gesamten Kraftstoffeinspritzsystems beitragen.The damping system according to the invention for damping pressure oscillations in a fuel injection system has the advantage that the pressure oscillations generated by the high-pressure pump are attenuated or even extinguished within the supply line system, so that they no longer have any influence on the injection process of the fuel injectors and thus to a greater accuracy during the injection process and overall contribute to the efficiency of the entire fuel injection system.

Dazu ist das erfindungsgemäße Dämpfungssystem zum Dämpfen von Druckschwingungen in einem Kraftstoffeinspritzsystem, vorzugsweise einem Common Rail System, in einem Zufuhrleitungssystem angeordnet, wobei durch dieses Zufuhrleitungssystem Kraftstoff unter hohem Druck förderbar ist. Erfindungsgemäß ist das Dämpfungssystem als aktives Dämpfungssystem ausgebildet und weist einen ersten Piezoaktor, einen zweiten Piezoaktor und jeweils ein mit den Piezoaktoren wirkverbundenes Schwingungselement auf.For this purpose, the damping system according to the invention for damping pressure oscillations in a fuel injection system, preferably a common rail system, is arranged in a supply line system, wherein fuel can be conveyed under high pressure through this supply line system. According to the invention, the damping system is designed as an active damping system and has a first piezoelectric actuator, a second piezoelectric actuator, and in each case a vibration element operatively connected to the piezoelectric actuators.

Dadurch können Druckschwankungen in dem Zufuhrleitungssystem erfasst und über aktive Entgegenwirkung der Piezoaktoren ausgelöscht oder zumindest deutlich gedämpft werden. So beeinflussen die Druckschwingungen beispielsweise nicht mehr Verbraucher in dem Kraftstoffeinspritzsystem, so dass ein effektiver Einspritzvorgang ermöglicht wird, wodurch eine hohe Effizienz und Lebensdauer des gesamten Kraftstoffeinspritzsystems erzielt wird.As a result, pressure fluctuations in the supply line system can be detected and extinguished via active counteracting the piezoelectric actuators or at least significantly attenuated. For example, the pressure oscillations no longer affect consumers in the fuel injection system, thereby enabling an effective injection process, thereby achieving high efficiency and life of the entire fuel injection system.

In erster vorteilhafter Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass das Dämpfungssystem ein Steuergerät aufweist, mit welchem die beiden Piezoaktoren steuerbar sind. Auf diese Weise kann eine optimale Funktionsweise des Dämpfungssystems gewährleistet werden, da das Steuergerät aktiv auf den Regelungsvorgang der Dämpfung einwirken kann.In a first advantageous embodiment, it is provided that the damping system has a control unit with which the two piezoelectric actuators are controllable. In this way, an optimal functioning of the damping system can be ensured because the control unit can actively act on the control process of the damping.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen die beiden Piezoaktoren vorteilhafterweise in Strömungsrichtung gesehen einen Abstand a zueinander auf. Vorteilhafterweise ist der erste Piezoaktor stromaufwärts des zweiten Piezoaktors angeordnet und als Drucksensor ausgebildet. Weiterhin ist der zweite Piezoaktor vorteilhafterweise stromabwärts des ersten Piezoaktors angeordnet und als Aktor zum Aussenden von Schwingungen ausgebildet. Somit wird der erste Piezoaktor dem Druck im Zufuhrleitungssystem ausgesetzt, so dass an dem ersten Piezoaktor eine elektrische Spannung erzeugt wird, welche dazu verwendet werden kann, den zweiten Piezoaktor so zu beeinflussen, so dass der zweite Piezoaktor phasenverschoben Gegendruckschwingungen aussendet, welche sich mit den störenden Druckschwingungen destruktiv überlagern.In a further embodiment of the invention, the two piezoelectric actuators advantageously seen in the flow direction at a distance a to each other. Advantageously, the first piezoelectric actuator is arranged upstream of the second piezoelectric actuator and designed as a pressure sensor. Furthermore, the second piezoelectric actuator is advantageously arranged downstream of the first piezoelectric actuator and designed as an actuator for emitting vibrations. Thus, the first piezoelectric actuator is exposed to the pressure in the supply line system, so that on the first piezoelectric actuator, an electrical voltage is generated, which can be used to influence the second piezoelectric actuator so that the second piezoelectric actuator out of phase emits counterpressure oscillations, which interfere with the disturbing Overlay pressure oscillations destructively.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Erfindungsgedankens umfasst das Zufuhrleitungssystem eine Zufuhrleitung und einen Hochdruckspeicher (Rail) wobei das Dämpfungssystem an der Zufuhrleitung oder an dem Hochdruckspeicher ausgebildet ist. Das Dämpfungssystem kann somit in der Zufuhrleitung angebracht werden, so dass die Druckschwingungen bereits vor dem Hochdruckspeicher gedämpft oder sogar ausgelöscht werden. Die Anordnung des Dämpfungssystems am Hochdruckspeicher hat den Vorteil, dass dieses bautechnisch sehr einfach und ohne große Umkonstruktionen am Hochdruckspeicher integriert werden kann, was wiederum zu einer Kostenersparnis führt.In a further advantageous embodiment of the inventive concept, the supply line system comprises a supply line and a high pressure accumulator (rail) wherein the damping system is formed on the supply line or on the high pressure accumulator. The damping system can thus be mounted in the supply line, so that the pressure oscillations are already attenuated before the high-pressure accumulator or even extinguished. The arrangement of the damping system on the high-pressure accumulator has the advantage that this structurally very simple and without major redesigns on High-pressure accumulator can be integrated, which in turn leads to a cost savings.

In weiteren Ausgestaltungen ist es vorteilhaft vorgesehen, dass die beiden Piezoaktoren mit ihrem der Zufuhrleitung bzw. dem Hochdruckspeicher zugewandten Ende in eine Öffnung in der Wandung der Zufuhrleitung bzw. dem Hochdruckspeicher eingesetzt sind und über die angrenzende Wandung der Zufuhrleitung bzw. des Hochdruckspeichers in das Innere der Zufuhrleitung bzw. des Hochdruckspeichers hineinragen. Vorteilhafterweise ist das Schwingungselement als eine einen Schwingungsraum begrenzende Membran ausgebildet und das der Zufuhrleitung bzw. dem Hochdruckspeicher zugewandte Ende der beiden Piezoaktoren innerhalb der Zufuhrleitung bzw. des Hochdruckspeichers in dem Schwingungsraum angeordnet und von der Membran umgeben. Vorteilhafterweise stehen die beiden Piezoaktoren mit ihrem der Zufuhrleitung bzw. dem Hochdruckspeicher zugewandten und als Stempel ausgebildeten Ende mit der Membran in Kontakt. Dadurch sind auf eine einfache Weise eine fortlaufende Druckmessung des ersten Piezoaktors und die Einspeisung der Gegendruckschwingungen in die Zufuhrleitung oder dem Hochdruckspeicher mittels des zweiten Piezoaktors möglich, ohne große konstruktive Änderungen an dem Kraftstoffeinspritzsystem vorzunehmen.In further embodiments, it is advantageously provided that the two piezoelectric actuators with their end facing the supply line or the high pressure accumulator end are inserted into an opening in the wall of the supply line or the high-pressure accumulator and the adjacent wall of the supply line or the high pressure accumulator into the interior protrude the supply line or the high-pressure accumulator. Advantageously, the vibration element is designed as a membrane bounding a vibration chamber and the supply line or the high-pressure accumulator facing the end of the two piezoelectric actuators within the supply line or the high-pressure accumulator in the oscillation space and surrounded by the membrane. Advantageously, the two piezoelectric actuators with their the supply line or the high-pressure accumulator facing and designed as a stamp end with the membrane in contact. As a result, a continuous pressure measurement of the first piezoelectric actuator and the injection of the counterpressure oscillations into the supply line or the high-pressure accumulator by means of the second piezoelectric actuator are possible in a simple manner, without making major structural changes to the fuel injection system.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist ein Common Rail System mit dem erfindungsgemäßen Dämpfungssystem zum Dämpfen von Druckschwingungen vorgesehen, wobei das Common Rail System eine Hochdruckpumpe und mindestens einen Verbraucher umfasst. Der Verbraucher ist dabei als Kraftstoffinjektor ausgebildet. Vorteilhafterweise verbindet das Zufuhrleitungssystem den mindestens einen Verbraucher mit der Hochdruckpumpe.In a further advantageous embodiment of the invention, a common rail system is provided with the damping system according to the invention for damping pressure oscillations, wherein the common rail system comprises a high-pressure pump and at least one consumer. The consumer is designed as a fuel injector. Advantageously, the supply line system connects the at least one consumer with the high pressure pump.

Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Verfahren zum Dämpfen von Druckschwingungen mit Hilfe des erfindungsgemäßen Dämpfungssystems vorgesehen, welches durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist:

  • - das Anordnen des ersten Piezoaktors so, dass dieser zumindest mittelbar dem Druck in der Zufuhrleitung oder dem Hochdruckspeicher ausgesetzt ist, so dass an dem ersten Piezoaktor eine den Druck repräsentierende elektrische Spannung erzeugt wird,
  • - das Verschalten des ersten Piezoaktors mit dem zweiten Piezoaktor so, dass der zweite Piezoaktor mit einer elektrischen Spannung so beaufschlagt wird, dass er gegenläufige Gegendruckschwingungen aussendet, welche sich mit den Druckschwingungen in der Zufuhrleitung oder dem Hochdruckspeicher destruktiv überlagern, so dass die Druckschwingungen zumindest teilweise ausgelöscht werden.
According to the invention, a method is further provided for damping pressure oscillations with the aid of the damping system according to the invention, which is characterized by the following features:
  • arranging the first piezoactuator so that it is at least indirectly exposed to the pressure in the supply line or the high-pressure accumulator, so that an electrical voltage representing the pressure is generated at the first piezoactuator,
  • - The interconnection of the first piezoelectric actuator with the second piezoelectric actuator so that the second piezoelectric actuator with an electrical voltage is applied so that it emits counter-rotating backpressure oscillations, which interfere destructively with the pressure oscillations in the supply line or the high-pressure accumulator, so that the pressure oscillations at least partially be extinguished.

Dieses Verfahren ermöglicht die Auslöschung oder zumindest deutliche Dämpfung von Druckschwingungen, welche beispielsweise durch die Verdichtung des Kraftstoffes mittels der Hochdruckpumpe entstanden sind, so dass diese sich nicht weiter über das Zufuhrleitungssystem in Richtung der Kraftstoffinjektoren ausbreiten und dadurch einen negativen Einfluss auf den Einspritzvorgang in den Brennraum der Brennkraftmaschine nehmen können.This method makes it possible to extinguish or at least significantly dampen pressure oscillations which have arisen, for example, due to the compression of the fuel by means of the high-pressure pump, so that they do not propagate further through the supply line system in the direction of the fuel injectors and thereby have a negative influence on the injection process into the combustion chamber the internal combustion engine can take.

Dabei ist es vorteilhaft vorgesehen, dass das Steuergerät zwischen dem ersten Piezoaktor und dem zweiten Piezoaktor zwischengeschaltet ist, wobei das Steuergerät die abfallende elektrische Spannung an dem zweiten Piezoaktor steuert und somit optimal die Aussendung von Gegendruckschwingungen mittels des zweiten Piezoaktors beeinflusst, so dass es zu einer destruktiven Interferenz kommt. Vorteilhafterweise kann dies auch ohne das Steuergerät dadurch erreicht werden, dass der erste Piezoaktor und der zweite Piezoaktor mit entsprechender Phase direkt miteinander verschaltet sind, so dass die am ersten Piezoaktor abfallende elektrische Spannung an dem zweiten Piezoaktor anliegt.It is advantageously provided that the control unit between the first piezoelectric actuator and the second piezoelectric actuator is interposed, wherein the control unit controls the falling voltage to the second piezoelectric actuator and thus optimally influences the transmission of counterpressure oscillations by means of the second piezoelectric actuator, so that it destructive interference comes. Advantageously, this can also be achieved without the control unit in that the first piezoelectric actuator and the second piezoelectric actuator with a corresponding phase are directly connected to one another, so that the voltage drop across the first piezoelectric actuator is applied to the second piezoelectric actuator.

Für eine destruktive Interferenz der gegenläufigen Gegendruckschwingungen mit den Druckschwingungen ist es vorteilhaft vorgesehen, dass die Gegendruckschwingungen im Vergleich zu den Druckschwingungen um 180 Grad phasenverschoben sind und die Gegendruckschwingungen und die Druckschwingungen zumindest näherungsweise dieselbe Frequenz und Amplitude besitzen.For a destructive interference of the opposing counterpressure oscillations with the pressure oscillations, it is advantageously provided that the counterpressure oscillations are phase-shifted by 180 degrees compared to the pressure oscillations and the counterpressure oscillations and the pressure oscillations have at least approximately the same frequency and amplitude.

Figurenlistelist of figures

In der Zeichnung sind Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Dämpfungssystems dargestellt.In the drawings, embodiments of the damping system according to the invention are shown.

Es zeigt in

  • 1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dämpfungssystems in der Zufuhrleitung,
  • 2 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzsystem mit der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dämpfungssystems im Hochdruckspeicher,
  • 3 eine schematische Darstellung der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dämpfungssystems ,
  • 4 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dämpfungssystems.
It shows in
  • 1 a schematic representation of a fuel injection system with a first embodiment of the damping system according to the invention in the supply line,
  • 2 a schematic representation of a fuel injection system with the first embodiment of the damping system according to the invention in the high-pressure accumulator,
  • 3 a schematic representation of the first embodiment of the damping system according to the invention,
  • 4 a schematic representation of a second embodiment of the damping system according to the invention.

Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit denselben Bezugsziffern versehen.Elements with the same function are provided with the same reference numbers in the figures.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In der 1 ist ein Kraftstoffeinspritzsystem 1 schematisch dargestellt. Das Kraftstoffeinspritzsystem 1 umfasst einen Tank 4, eine Hochdruckpumpe 2 und ein Zufuhrleitungssystem 17 mit einer Zufuhrleitung 3 und einem Hochdruckspeicher 7. An dem Hochdruckspeicher 7 sind Kraftstoffinjektoren 9 angeordnet, durch welche Kraftstoff in einen Brennraum 20 einer Brennkraftmaschine eindüsbar ist. Die Hochdruckpumpe 2 ist über die Zufuhrleitung 3 mit dem Hochdruckspeicher 7 und damit mit den Kraftstoffinjektoren 9 verbunden.In the 1 is a fuel injection system 1 shown schematically. The fuel injection system 1 includes a tank 4 , a high pressure pump 2 and a supply line system 17 with a supply line 3 and a high pressure accumulator 7. At the high pressure accumulator 7 are fuel injectors 9 arranged through which fuel into a combustion chamber 20 an internal combustion engine is einüsbar. The high pressure pump 2 is via the supply line 3 with the high-pressure accumulator 7 and thus with the fuel injectors 9 connected.

Die Hochdruckpumpe 2 verdichtet Kraftstoff aus dem Tank 4 und leitet den unter Hochdruck stehenden Kraftstoff über das Zufuhrleitungssystem 17, das heißt die Zufuhrleitung 3 und den Hochdruckspeicher 7, zu den Kraftstoffinjektoren 9. Zur Verbrennung des Kraftstoffs wird dieser mittels der Kraftstoffinjektoren 9 durch einen für das System angepassten Einspritzvorgang in den Brennraum 20 eingedüst.The high pressure pump 2 compresses fuel from the tank 4 and directs the high pressure fuel through the supply line system 17 that is the supply line 3 and the high-pressure accumulator 7 , to the fuel injectors 9 , For combustion of the fuel this is by means of fuel injectors 9 by an injection process adapted to the system into the combustion chamber 20 injected.

Durch die Verdichtung des Kraftstoffs mittels der Hochdruckpumpe 2 entstehen Druckschwankungen im Zufuhrleitungssystem 17, welche hier durch ein Dämpfungssystem 5 ausgelöscht oder zumindest deutlich gedämpft werden.By the compression of the fuel by means of the high-pressure pump 2 arise pressure fluctuations in the supply line system 17 which is here by a damping system 5 extinguished or at least significantly dampened.

Eine erste Ausführungsform des Dämpfungssystems 5 ist in der 1 gezeigt. Das Dämpfungssystem 5 ist hier in der Zufuhrleitung 3 angeordnet.A first embodiment of the damping system 5 is in the 1 shown. The damping system 5 is here in the supply line 3 arranged.

Alternativ zeigt die 2 dasselbe Kraftstoffeinspritzsystem 1 aus der 1, wobei in der 2 das in der ersten Ausführungsform ausgebildete Dämpfungssystem 5 in dem Hochdruckspeicher 7 angeordnet ist.Alternatively, the shows 2 the same fuel injection system 1 from the 1 , where in the 2 the damping system formed in the first embodiment 5 in the high-pressure accumulator 7 is arranged.

3 zeigt in vergrößerter Darstellung den Bereich aus der 1 oder der 2, in welchem das Dämpfungssystem 5 in der ersten Ausführungsform angeordnet ist. Das Dämpfungssystem 5 umfasst einen ersten Piezoaktor 11, einen zweiten Piezoaktor 12 und ein Steuergerät 14. Das Steuergerät 14 ist zwischen dem ersten Piezoaktor 11 und dem zweiten Piezoaktor 12 angeordnet, wobei die Piezoaktoren 11, 12 über das Steuergerät 14 ansteuerbar sind. In dem Zufuhrleitungssystem 17 sind beispielhaft Druckschwingungen 15, Gegendruckschwingungen 150 und resultierende Druckschwingungen 1500 gezeigt, welche weiter unten noch genauer erläutert werden. 3 shows in an enlarged view the area of the 1 or the 2 in which the damping system 5 is arranged in the first embodiment. The damping system 5 includes a first piezoelectric actuator 11 , a second piezoelectric actuator 12 and a controller 14 , The control unit 14 is between the first piezo actuator 11 and the second piezoelectric actuator 12 arranged, with the piezoelectric actuators 11 . 12 via the control unit 14 are controllable. In the supply line system 17 are exemplary pressure oscillations 15 , Back pressure vibrations 150 and resulting pressure oscillations 1500 shown which will be explained in more detail below.

Der erste Piezoaktor 11 ist stromaufwärts des zweiten Piezoaktors 12 und der zweite Piezoaktor 12 ist stromabwärts des ersten Piezoaktors 11 in einem Abstand a zu dem ersten Piezoaktor 11 in dem Zufuhrleitungssystem 17 angeordnet.The first piezoelectric actuator 11 is upstream of the second piezoelectric actuator 12 and the second piezoelectric actuator 12 is downstream of the first piezoelectric actuator 11 at a distance a to the first piezoelectric actuator 11 in the supply line system 17 arranged.

Dabei sind die Piezoaktoren 11, 12 mit ihrem der Zufuhrleitung 3 (1) bzw. dem Hochdruckspeicher 7 (2) zugewandten Ende in eine Öffnung in der Wandung der Zufuhrleitung 3 bzw. dem Hochdruckspeicher 7 eingesetzt und ragen über die angrenzende Wandung der Zufuhrleitung 3 bzw. des Hochdruckspeichers 7 in das Innere der Zufuhrleitung 3 bzw. des Hochdruckspeichers 7 hinein. Dabei ist das der Zufuhrleitung 3 bzw. dem Hochdruckspeicher 7 zugewandte Ende des ersten Piezoaktors 11 als erster Stempel 18 und das der Zufuhrleitung 3 bzw. dem Hochdruckspeicher 7 zugewandte Ende des zweiten Piezoaktors 12 als zweiter Stempel 19 ausgebildet.Here are the piezo actuators 11 . 12 with her the feed pipe 3 ( 1 ) or the high-pressure accumulator 7 ( 2 ) facing end in an opening in the wall of the supply line 3 or the high-pressure accumulator 7 inserted and protrude over the adjacent wall of the supply line 3 or the high-pressure accumulator 7 into the interior of the supply line 3 or the high-pressure accumulator 7 into it. This is the supply line 3 or the high-pressure accumulator 7 facing end of the first piezoelectric actuator 11 as the first stamp 18 and that of the supply line 3 or the high-pressure accumulator 7 facing the end of the second piezoelectric actuator 12 as a second stamp 19 educated.

Weiterhin umfasst das Dämpfungssystem 5 jeweils ein Schwingungselement 8 an beiden Piezoaktoren 11, 12, welches als eine einen Schwingungsraum 10 begrenzende Membran 13 ausgebildet ist. Der erste Stempel 18 des ersten Piezoaktors 11 und der zweite Stempel 19 des zweiten Piezoaktors 12 sind jeweils in dem Schwingungsraum 10 angeordnet und von der Membran 13 umgeben. Dabei stehen die Stempel 18, 19 der Piezoaktoren 11, 12 jeweils mit der Membran 13 in Kontakt. Der Schwingungsraum 10 ist jeweils vollständig mit den Stempeln 18, 19 der Piezoaktoren 11, 12 ausgefüllt. Alternativ kann der Schwingungsraum 10 auch mit Trafo-Öl befüllt sein.Furthermore, the damping system comprises 5 one oscillation element each 8th on both piezo actuators 11 . 12 which acts as a vibration chamber 10 limiting membrane 13 is trained. The first stamp 18 of the first piezoelectric actuator 11 and the second stamp 19 of the second piezoelectric actuator 12 are each in the oscillation space 10 arranged and from the membrane 13 surround. Here are the stamp 18 . 19 the piezo actuators 11 . 12 each in contact with the membrane 13. The oscillation space 10 is in each case completely with the punches 18, 19 of the piezoelectric actuators 11 . 12 filled. Alternatively, the vibration chamber 10 may also be filled with transformer oil.

Funktionsweise des Dämpfungssystems 5 Operation of the damping system 5

Der erste Piezoaktor 11 ist über den ersten Stempel 18 und der Membran 13 ständig Druckschwingungen 15 in der Zufuhrleitung 3 bzw. dem Hochdruckspeicher 7 ausgesetzt, so dass durch die mechanische Belastung eine elektrische Spannung an dem ersten Piezoaktor 11 erzeugt wird. Diese elektrische Spannung wird an das Steuergerät 14 weitergegeben. Das Steuergerät 14 ermittelt daraus die erforderliche elektrische Spannung für den zweiten Piezoaktor 12. Durch die angelegte elektrische Spannung an dem zweiten Piezoaktor 12 mittels des Steuergeräts 14 werden durch diesen Gegendruckschwingungen 150 erzeugt, welche über den zweiten Stempel 19 und die Membran 13 in die Zufuhrleitung 3 bzw. den Hochdruckspeicher 7 ausgesendet werden. Dabei wird beispielsweise die hochfrequente Druckmessung des ersten Piezoaktors 11 unter Verwendung einer Verzögerungsschaltung in dem Steuergerät 14 mittels Fast Fourier Analyse ausgewertet, so dass eine elektrische Spannung für den zweiten Piezoaktor 12 mit Berücksichtigung des Abstands a zwischen dem ersten Piezoaktor 11 und dem zweiten Piezoaktor 12 so bestimmt werden kann, dass die Gegendruckschwingungen 150 im Vergleich zu den Druckschwingungen 15 um 180 Grad phasenverschoben und gegenläufig sind. Außerdem besitzen die Gegendruckschwingungen 150 dieselbe Frequenz und Amplitude wie die Druckschwingungen 15, um eine maximal mögliche destruktive Interferenz der Druckschwingungen 15 und der Gegendruckschwingungen 150 zu erreichen. Die resultierenden Druckschwingungen 1500 sind dann fast vollständig ausgelöscht oder zumindest so stark gedämpft, dass sie keine Auswirkungen mehr auf den Einspritzvorgang der Kraftstoffinjektoren 9 haben.The first piezoelectric actuator 11 is about the first stamp 18 and the membrane 13 constantly pressure oscillations 15 in the supply line 3 or the high-pressure accumulator 7 exposed, so that by the mechanical stress, an electrical voltage to the first piezoelectric actuator 11 is produced. This electrical voltage is sent to the control unit 14 passed. The control unit 14 determined from the required electrical voltage for the second piezoelectric actuator 12 , By the applied electrical voltage to the second piezoelectric actuator 12 by means of the control unit 14 are caused by this backpressure vibrations 150 generated, which via the second punch 19 and the membrane 13 into the supply line 3 or the high-pressure accumulator 7 to be sent out. In this case, for example, the high-frequency pressure measurement of the first piezoelectric actuator 11 using a delay circuit in the control unit 14 evaluated by means of Fast Fourier analysis, so that an electrical voltage for the second piezoelectric actuator 12 considering the distance a between the first piezoelectric actuator 11 and the second piezoelectric actuator 12 can be determined so that the back pressure vibrations 150 in comparison to the pressure oscillations 15 phase-shifted by 180 degrees and in opposite directions. In addition, the back pressure vibrations 150 the same frequency and amplitude as the pressure oscillations 15 to maximally possible destructive interference of the pressure oscillations 15 and the counterpressure vibrations 150 to reach. The resulting pressure oscillations 1500 are then almost completely extinguished or at least so heavily damped that they no longer affect the injection process of the fuel injectors 9 to have.

4 zeigt eine zweite Ausführungsform des Dämpfungssystems 5, wobei der Unterschied im Vergleich zu der ersten Ausführungsform des Dämpfungssystems 5 aus der 3 darin liegt, dass die Piezoaktoren 11,12 direkt miteinander verschaltet sind und kein Steuergerät 14 mehr erforderlich ist. Der restliche Aufbau des Dämpfungssystems 5 in der 4 entspricht dem aus der 3. Die durch die mechanische Belastung mittels des Drucks aus der Zufuhrleitung 3 bzw. des Hochdruckspeichers 7 erzeugte elektrische Spannung an dem ersten Piezoaktor 11 wird direkt über eine Ladungsverschiebung an den zweiten Piezoaktor 12 abgegeben, sodass an dem zweiten Piezoaktor 12 dieselbe elektrische Spannung anliegt. Der Abstand a zwischen dem ersten Piezoaktor 11 und dem zweiten Piezoaktor 12 wird so gewählt, dass der zweite Piezoaktor 12 mit Anliegen der elektrischen Spannung über den zweiten Stempel 19 und die Membran 13 Gegendruckschwingungen 150 in die Zufuhrleitung 3 bzw. den Hochdruckspeicher 7 aussendet, sodass diese um 180 Grad phasenverschoben und gegenläufig zu den Druckschwingungen 15 sind und dieselbe Frequenz und Amplitude wie die Druckschwingungen 15 besitzen. Dies hat wieder eine destruktive Interferenz der Druckschwingungen 15 mit den Gegendruckschwingungen 150 zur Folge. Die resultierenden Druckschwingungen 1500 sind nahezu ausgelöscht oder so stark gedämpft, dass sie den Einspritzvorgang der Kraftstoffinjektoren 9 nicht mehr beeinflussen. 4 shows a second embodiment of the damping system 5 , the difference compared to the first embodiment of the damping system 5 from the 3 This is because the piezo actuators 11,12 are connected directly to each other and no controller 14 more is needed. The remaining construction of the damping system 5 in the 4 corresponds to that from the 3 , The by the mechanical load by means of the pressure from the supply line 3 or the high-pressure accumulator 7 generated electrical voltage at the first piezoelectric actuator 11 is directly via a charge transfer to the second piezoelectric actuator 12 delivered so that on the second piezoelectric actuator 12 the same voltage is applied. The distance a between the first piezoelectric actuator 11 and the second piezoelectric actuator 12 is chosen so that the second piezoelectric actuator 12 with concern of the electrical voltage across the second punch 19 and the diaphragm 13 backpressure vibrations 150 into the supply line 3 or the high-pressure accumulator 7 emitted, so that these phase-shifted by 180 degrees and in opposite directions to the pressure oscillations 15 are and the same frequency and amplitude as the pressure oscillations 15 have. This again has a destructive interference of the pressure oscillations 15 with the back pressure vibrations 150 result. The resulting pressure oscillations 1500 are almost extinguished or so heavily attenuated that they are injecting the fuel injectors 9 no longer influence.

1 und 2 zeigen das Dämpfungssystem 5 in der ersten Ausführungsform aus der 3. Diese steht jedoch nur beispielhaft für das Dämpfungssystem 5, weswegen auch die zweite Ausführungsform des Dämpfungssystems 5 aus der 4 hätte verwendet werden können. 1 and 2 show the damping system 5 in the first embodiment of the 3 , However, this is only an example of the damping system 5 , which is why the second embodiment of the damping system 5 from the 4 could have been used.

Darüber hinaus ist es auch möglich, dass die beiden Piezoaktoren 11, 12 anstatt als Drucksensor und Aktor zur Aussendung von Gegendruckschwingungen 150 zu agieren, so ausgebildet sind, dass sie die Druckschwingungen 15 absorbieren und diese so in dem Zufuhrleitungssystem 17 gedämpft oder sogar ausgelöscht werden. Dazu sind dann weitere elektrische Elemente zwischen dem ersten Piezoaktor 11 und dem zweiten Piezoaktor 12 notwendig, welche die aus den Druckschwingungen 15 aufgenommene Energie aufnehmen und abführen können.In addition, it is also possible that the two piezo actuators 11 . 12 instead of as pressure sensor and actuator for the transmission of counterpressure vibrations 150 to act, are designed so that they the pressure oscillations 15 absorb and so in the supply line system 17 steamed or even extinguished. These are then more electrical elements between the first piezoelectric actuator 11 and the second piezoelectric actuator 12 necessary, which from the pressure oscillations 15 absorb and dissipate absorbed energy.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (15)

Dämpfungssystem (5) zum Dämpfen von Druckschwingungen (15) in einem Kraftstoffeinspritzsystem (1), vorzugsweise einem Common Rail System, wobei das Dämpfungssystem (5) in einem Zufuhrleitungssystem (17) angeordnet ist, wobei in dem Zufuhrleitungssystem (17) Kraftstoff unter hohem Druck förderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungssystem (5) als aktives Dämpfungssystem ausgebildet ist und einen ersten Piezoaktor (11), einen zweiten Piezoaktor (12) und jeweils ein mit den Piezoaktoren (11, 12) wirkverbundenes Schwingungselement (8) aufweist.Damping system (5) for damping pressure oscillations (15) in a fuel injection system (1), preferably a common rail system, wherein the damping system (5) is arranged in a supply line system (17), wherein in the supply line system (17) fuel under high pressure can be conveyed, characterized in that the damping system (5) is designed as an active damping system and a first piezoelectric actuator (11), a second piezoelectric actuator (12) and in each case one with the piezoelectric actuators (11, 12) operatively connected vibration element (8). Dämpfungssystem (5) zum Dämpfen von Druckschwingungen (15) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungssystem (5) ein Steuergerät (14) aufweist, mit welchem die beiden Piezoaktoren (11, 12) steuerbar sind.Damping system (5) for damping pressure oscillations (15) after Claim 1 , characterized in that the damping system (5) has a control device (14) with which the two piezoelectric actuators (11, 12) are controllable. Dämpfungssystem (5) zum Dämpfen von Druckschwingungen (15) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Piezoaktoren (11, 12) in Strömungsrichtung gesehen einen Abstand a zueinander aufweisen.Damping system (5) for damping pressure oscillations (15) after Claim 1 or 2 , characterized in that the two piezoelectric actuators (11, 12) seen in the flow direction at a distance a from one another. Dämpfungssystem (5) zum Dämpfen von Druckschwingungen (15) nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Piezoaktor (11) stromaufwärts des zweiten Piezoaktors (12) angeordnet und als Drucksensor ausgebildet ist.Damping system (5) for damping pressure oscillations (15) after Claim 1 or 3 , characterized in that the first piezoelectric actuator (11) is arranged upstream of the second piezoelectric actuator (12) and designed as a pressure sensor. Dämpfungssystem (5) zum Dämpfen von Druckschwingungen (15) nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Piezoaktor (12) stromabwärts des ersten Piezoaktors (11) angeordnet und als Aktor zum Aussenden von Schwingungen ausgebildet ist.Damping system (5) for damping pressure oscillations (15) after Claim 1 . 3 or 4 , characterized in that the second piezoelectric actuator (12) is arranged downstream of the first piezoelectric actuator (11) and designed as an actuator for emitting vibrations. Dämpfungssystem (5) zum Dämpfen von Druckschwingungen (15) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zufuhrleitungssystem (17) eine Zufuhrleitung (3) und einen Hochdruckspeicher (7) umfasst, wobei das Dämpfungssystem (5) an der Zufuhrleitung (5) oder an dem Hochdruckspeicher (7) ausgebildet ist.Damping system (5) for damping pressure oscillations (15) after Claim 1 , characterized in that the supply line system (17) comprises a supply line (3) and a high pressure accumulator (7), wherein the damping system (5) on the supply line (5) or on the high pressure accumulator (7) is formed. Dämpfungssystem (5) zum Dämpfen von Druckschwingungen (15) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Piezoaktoren (11, 12) jeweils mit ihrem der Zufuhrleitung (3) bzw. dem Hochdruckspeicher (7) zugewandten Ende in eine Öffnung in der Wandung der Zufuhrleitung (3) bzw. dem Hochdruckspeicher (7) eingesetzt sind und über die angrenzende Wandung der Zufuhrleitung (3) bzw. des Hochdruckspeichers (7) in das Innere der Zufuhrleitung (3) bzw. des Hochdruckspeichers (7) hineinragen.Damping system (5) for damping pressure oscillations (15) after Claim 6 , characterized in that the two piezoelectric actuators (11, 12) each with their the supply line (3) and the high-pressure accumulator (7) facing end are inserted into an opening in the wall of the supply line (3) or the high-pressure accumulator (7) and on the adjacent wall of the supply line (3) and the high-pressure accumulator (7) protrude into the interior of the supply line (3) and the high-pressure accumulator (7). Dämpfungssystem (5) zum Dämpfen von Druckschwingungen (15) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingungselement (8) als eine einen Schwingungsraum (10) begrenzende Membran (13) ausgebildet ist.Damping system (5) for damping pressure oscillations (15) after Claim 1 , characterized in that the vibration element (8) as a vibration chamber (10) limiting membrane (13) is formed. Dämpfungssystem (5) zum Dämpfen von Druckschwingungen (15) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das der Zufuhrleitung (3) bzw. dem Hochdruckspeicher (7) zugewandte Ende der beiden Piezoaktoren (11, 12) innerhalb der Zufuhrleitung (3) bzw. des Hochdruckspeichers (7) jeweils in dem Schwingungsraum (10) angeordnet und von der Membran (13) umgeben ist.Damping system (5) for damping pressure oscillations (15) after Claim 8 , characterized in that the supply line (3) or the high-pressure accumulator (7) facing the end of the two piezoelectric actuators (11, 12) within the supply line (3) and the high-pressure accumulator (7) respectively in the oscillation space (10) and arranged surrounded by the membrane (13). Dämpfungssystem (5) zum Dämpfen von Druckschwingunen (15) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Piezoaktoren (11, 12) mit ihrem der Zufuhrleitung (3) bzw. dem Hochdruckspeicher (7) zugewandten und als Stempel (18, 19) ausgebildeten Ende jeweils mit der Membran (13) in Kontakt stehen.Damping system (5) for damping pressure oscillations (15) after Claim 8 , characterized in that the two piezoelectric actuators (11, 12) with their the supply line (3) or the high-pressure accumulator (7) facing and formed as a punch (18, 19) end in each case with the membrane (13) are in contact. Common Rail System mit einem Dämpfungssystem (5) zum Dämpfen von Druckschwingungen (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Common Rail System eine Hochdruckpumpe (2) und mindestens einen Verbraucher (9) umfasst, wobei der mindestens eine Verbraucher (9) als Kraftstoffinjektor ausgebildet ist und das Zufuhrleitungssystem (5) den mindestens einen Verbraucher (9) mit der Hochdruckpumpe (2) verbindet.Common rail system with a damping system (5) for damping pressure oscillations (15) according to one of the preceding claims, wherein the common rail system comprises a high pressure pump (2) and at least one consumer (9), wherein the at least one consumer (9) as Fuel injector is formed and the supply line system (5) connects the at least one consumer (9) with the high-pressure pump (2). Verfahren zum Dämpfen von Druckschwingungen (15) mit Hilfe eines Dämpfungssystems (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch - das Anordnen des ersten Piezoaktors (11) so, dass dieser zumindest mittelbar dem Druck in der Zufuhrleitung (3) oder dem Hochdruckspeicher (7) ausgesetzt ist, so dass an dem ersten Piezoaktor (11) eine den Druck repräsentierende elektrische Spannung erzeugt wird, - das Verschalten des ersten Piezoaktors (11) mit dem zweiten Piezoaktor (12) so, dass der zweite Piezoaktor (12) mit einer elektrischen Spannung so beaufschlagt wird, dass er gegenläufige Gegendruckschwingungen (150) aussendet, welche sich mit den Druckschwingungen (15) in der Zufuhrleitung (3) oder dem Hochdruckspeicher (7) destruktiv überlagern, so dass die Druckschwingungen (15) zumindest teilweise ausgelöscht werden.Method for damping pressure oscillations (15) by means of a damping system (5) according to one of Claims 1 to 10 , characterized by - arranging the first piezoactuator (11) so that it is at least indirectly exposed to the pressure in the supply line (3) or the high-pressure accumulator (7), so that at the first piezoelectric actuator (11) an electrical voltage representing the pressure is generated, - the interconnection of the first piezoelectric actuator (11) with the second piezoelectric actuator (12) so that the second piezoelectric actuator (12) is acted upon by an electrical voltage so that it transmits counter-rotating back pressure oscillations (150), which with the pressure oscillations (15) in the supply line (3) or the high-pressure accumulator (7) destructively superimpose, so that the pressure oscillations (15) are at least partially extinguished. Verfahren zum Dämpfen von Druckschwingungen (15) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (14) zwischen dem ersten Piezoaktor (11) und dem zweiten Piezoaktor (12) zwischengeschaltet ist, wobei das Steuergerät (14) die abfallende elektrische Spannung an dem zweiten Piezoaktor (12) steuert. Method for damping pressure oscillations (15) after Claim 12 , characterized in that the control unit (14) between the first piezoelectric actuator (11) and the second piezoelectric actuator (12) is interposed, wherein the control unit (14) controls the falling voltage to the second piezoelectric actuator (12). Verfahren zum Dämpfen von Druckschwingungen (15) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Piezoaktor (11) und der zweite Piezoaktor (12) direkt miteinander verschaltet werden, so dass die am ersten Piezoaktor (11) abfallende elektrische Spannung an dem zweiten Piezoaktor (12) anliegt.Method for damping pressure oscillations (15) after Claim 12 , characterized in that the first piezoelectric actuator (11) and the second piezoelectric actuator (12) are connected directly to each other, so that the voltage dropping across the first piezoelectric actuator (11) is applied to the second piezoelectric actuator (12). Verfahren zum Dämpfen von Druckschwingungen (15) nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegendruckschwingungen (150) im Vergleich zu den Druckschwingungen (15) um 180 Grad phasenverschoben sind und die Gegendruckschwingungen (150) und die Druckschwingungen (15) zumindest näherungsweise dieselbe Frequenz und Amplitude besitzen.Method for damping pressure oscillations (15) after Claim 12 . 13 or 14 , characterized in that the counter-pressure oscillations (150) are phase-shifted by 180 degrees compared with the pressure oscillations (15) and the counter-pressure oscillations (150) and the pressure oscillations (15) have at least approximately the same frequency and amplitude.
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