DE102016225400B4

DE102016225400B4 - Damping system in a high pressure fuel injection system

Info

Publication number: DE102016225400B4
Application number: DE102016225400.6A
Authority: DE
Inventors: Marco Beier; Dominic Schehrer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-12-19
Filing date: 2016-12-19
Publication date: 2022-12-29
Anticipated expiration: 2036-12-20
Also published as: CN108204322B; CN108204322A; DE102016225400A1

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, 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, wobei die beiden Piezoaktoren (11, 12) in Strömungsrichtung gesehen einen Abstand a zueinander aufweisen, wobei der erste Piezoaktor (11) stromaufwärts des zweiten Piezoaktors (12) angeordnet und als Drucksensor ausgebildet ist und der zweite Piezoaktor (12) stromabwärts des ersten Piezoaktors (11) angeordnet und als Aktor zum Aussenden von Schwingungen ausgebildet istDamping system (5) for damping pressure fluctuations (15) in a fuel injection system (1), preferably a common rail system, the damping system (5) being arranged in a supply line system (17), fuel under high pressure in the supply line system (17). can be conveyed, characterized in that the damping system (5) is designed as an active damping system and has a first piezoelectric actuator (11), a second piezoelectric actuator (12) and an oscillating element (8) operatively connected to each of the piezoelectric actuators (11, 12), wherein the two piezoelectric actuators (11, 12) are at a distance a from each other as seen in the direction of flow, the first piezoelectric actuator (11) being arranged upstream of the second piezoelectric actuator (12) and being designed as a pressure sensor, and the second piezoelectric actuator (12) being downstream of the first piezoelectric actuator (11 ) is arranged and designed as an actuator for emitting vibrations

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 fluctuations in a high-pressure fuel injection system.

Aus der DE 41 15 691 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 41 15 691 A1 describes, for example, a device for damping vibrations in hydraulic systems. In this case, a damping element designed as a throttle valve is used in an inlet line which connects a high-pressure pump to a consumer. The damping element is connected to an electronic switching device, in which a limit value for the maximum permissible pressure fluctuation is entered. Pressure sensors, which are also connected to the switching device, are arranged in front of and possibly behind the attenuator in the supply line. Pressure fluctuations emanating from the pump are picked up 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 damping element in order to damp pressure fluctuations. The second pressure sensor provides feedback on this and can intervene in the control process via the switching device if necessary.

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 weakened, since such pressure pulsations may have an impact on the consumer. If, for example, fuel from a tank is compressed in a fuel injection system by means of a high-pressure pump and transported in the direction of the consumers, in this case fuel injectors, the high-pressure pump causes pulsations in the volume flow in the supply line system between the high-pressure pump and the fuel injectors, i.e. pressure fluctuations, which may have an influence on the injection process of the fuel injectors. This leads to non-constant conditions when injecting the fuel injectors.

Aus der DE 42 41 729 A1 ist ein Aktuator zum Aufprägen von Massenstrom- bzw. Druckschwankungen auf unter Druck stehende Flüssigkeitsströme bekannt. Aus DE 198 41 329 A1 und DE 197 53 072 A1 sind eine Einspritzanlage bzw. ein Kraftstoffversorgungssystem für einen Verbrennungsmotor bekannt und aus DE 100 61 705 C1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Kraftstoffzumesssystems für eine Brennkraftmaschine.From the DE 42 41 729 A1 an actuator for impressing mass flow or pressure fluctuations on pressurized liquid flows is known. Out of DE 198 41 329 A1 and DE 197 53 072 A1 an injection system and a fuel supply system for an internal combustion engine are known and from DE 100 61 705 C1 a method and a device for operating a fuel metering system for an internal combustion engine.

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.In contrast, the damping system according to the invention for damping pressure fluctuations in a fuel injection system has the advantage that the pressure fluctuations generated by the high-pressure pump within the supply line system are damped or even eliminated, so that they no longer have any influence on the injection process of the fuel injectors and thus lead to greater accuracy during the injection process and contribute to the overall 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 fluctuations in a fuel injection system, preferably a common rail system, is arranged in a supply line system, fuel being able to be delivered 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 an oscillating element that is actively 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 eliminated or at least significantly dampened by the active counteraction of the piezoelectric actuators. For example, the pressure fluctuations no longer affect consumers in the fuel injection system, so that an effective injection process is made possible, as a result of which a high level of efficiency and service life for the entire fuel injection system is achieved.

Erfindungsgemäß weisen die beiden Piezoaktoren in Strömungsrichtung gesehen einen Abstand a zueinander auf. Dabei ist der erste Piezoaktor stromaufwärts des zweiten Piezoaktors angeordnet und als Drucksensor ausgebildet. Weiterhin ist der zweite Piezoaktor 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.According to the invention, the two piezoelectric actuators are at a distance a from one another, viewed in the direction of flow. The first piezoelectric actuator is arranged upstream of the second piezoelectric actuator and is designed as a pressure sensor. Furthermore, the second piezoelectric actuator is arranged downstream of the first piezoelectric actuator and is designed as an actuator for emitting vibrations. Thus, the first piezoelectric actuator is exposed to the pressure in the supply line system, so that an electrical voltage is generated at the first piezoelectric actuator, which can be used to influence the second piezoelectric actuator so that the second piezoelectric actuator emits phase-shifted back pressure oscillations, which interfere with the disturbing Superimpose pressure oscillations destructively.

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 can be controlled. In this way, optimal functioning of the damping system can be guaranteed since the control unit is actively on can affect the control process of the damping.

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 idea of the invention, the supply line system comprises a supply line and a high-pressure accumulator (rail), the damping system being formed on the supply line or on the high-pressure accumulator. The damping system can thus be installed in the supply line so that the pressure fluctuations are damped or even eliminated before they reach the high-pressure accumulator. The arrangement of the damping system on the high-pressure accumulator has the advantage that it can be integrated into the high-pressure accumulator in a structurally very simple manner and without major redesigns, which in turn leads to 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 configurations, it is advantageously provided that the end of the two piezo actuators facing the supply line or the high-pressure accumulator is inserted into an opening in the wall of the supply line or the high-pressure accumulator and via the adjoining wall of the supply line or the high-pressure accumulator into the interior protrude into the supply line or the high-pressure accumulator. The vibration element is advantageously designed as a membrane delimiting a vibration space and the end of the two piezo actuators facing the supply line or the high-pressure accumulator is arranged within the supply line or the high-pressure accumulator in the vibration space and is surrounded by the membrane. Advantageously, the two piezoelectric actuators are in contact with the membrane with their end facing the supply line or the high-pressure accumulator and designed as a stamp. This makes it easy to continuously measure the pressure of the first piezoelectric actuator and to feed the counter-pressure oscillations into the supply line or the high-pressure accumulator using the second piezoelectric actuator 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 fluctuations, the common rail system comprising a high-pressure pump and at least one consumer. The consumer is designed as a fuel injector. The supply line system advantageously connects the at least one consumer to 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 for damping pressure fluctuations using the damping system according to the invention is also provided, which is characterized by the following features:

- arranging the first piezoelectric actuator in such a way 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 on the first piezoelectric actuator,
- the interconnection of the first piezo actuator with the second piezo actuator in such a way that the second piezo actuator is subjected to an electrical voltage in such a way that it emits counter-pressure oscillations in opposite directions, which are destructively superimposed on the pressure oscillations in the supply line or the high-pressure accumulator, so that the pressure oscillations are at least partially to be wiped out.

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 enables the elimination or at least significant damping of pressure fluctuations, which have arisen, for example, due to the compression of the fuel by means of the high-pressure pump, so that they do not spread further via the supply line system in the direction of the fuel injectors and thus have a negative impact on the injection process in 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 is interposed between the first piezoelectric actuator and the second piezoelectric actuator, the control unit controlling the falling electrical voltage at the second piezoelectric actuator and thus optimally influencing the emission of counter-pressure oscillations by means of the second piezoelectric actuator, so that it leads to a destructive interference occurs. Advantageously, this can also be achieved without the control unit in that the first piezo actuator and the second piezo actuator are directly connected to one another with a corresponding phase, so that the electrical voltage dropping at the first piezo actuator is present at the second piezo 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 counter-pressure oscillations with the pressure oscillations, it is advantageously provided that the counter-pressure oscillations are phase-shifted by 180 degrees compared to the pressure oscillations and the counter-pressure oscillations and the pressure oscillations have at least approximately the same frequency and amplitude.

Figurenlistecharacter list

In der Zeichnung sind Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Dämpfungssystems dargestellt.In the drawing, 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 exemplary 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 a fuel injection system 1 is shown schematically. The fuel injection system 1 comprises 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. Fuel injectors 9 are arranged on the high-pressure accumulator 7, through which fuel can be injected into a combustion chamber 20 of an internal combustion engine. The high-pressure pump 2 is connected to the high-pressure accumulator 7 and thus to the fuel injectors 9 via the supply line 3 .

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 fuel, which is under high pressure, via the supply line system 17, i.e. the supply line 3 and the high-pressure accumulator 7, to the fuel injectors 9. To burn the fuel, it is injected by the fuel injectors 9 through a System-adapted injection process injected into the combustion chamber 20.

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.The compression of the fuel by means of the high-pressure pump 2 causes pressure fluctuations in the supply line system 17, which are eliminated here by a damping system 5 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 1 shown. The damping system 5 is arranged in the supply line 3 here.

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 2 the same fuel injection system 1 from FIG 1 , where in the 2 the damping system 5 designed in the first embodiment is arranged in the high-pressure accumulator 7 .

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 the area from the enlarged view 1 or the 2 , in which the cushioning system 5 is arranged in the first embodiment. The damping system 5 comprises a first piezo actuator 11, a second piezo actuator 12 and a control unit 14. The control unit 14 is arranged between the first piezo actuator 11 and the second piezo actuator 12, with the piezo actuators 11, 12 being controllable via the control unit 14. Pressure fluctuations 15, counter-pressure fluctuations 150 and resulting pressure fluctuations 1500 are shown in the supply line system 17 by way of example, which will be explained in more detail further 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 piezo actuator 11 is arranged upstream of the second piezo actuator 12 and the second piezo actuator 12 is arranged downstream of the first piezo actuator 11 at a distance a from the first piezo actuator 11 in the supply line system 17 .

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.The piezoelectric actuators 11, 12 with their supply line 3 ( 1 ) or the high-pressure accumulator 7 ( 2 ) end facing into an opening in the wall of the supply line 3 or the high-pressure accumulator 7 and protrude beyond 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. The end of the first piezo actuator 11 facing the supply line 3 or the high-pressure accumulator 7 is designed as the first stamp 18 and the end of the second piezo actuator 12 facing the supply line 3 or the high-pressure accumulator 7 is designed as the second stamp 19 .

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 5 comprises a vibration element 8 on each of the two piezoelectric actuators 11 , 12 , which is designed as a membrane 13 that delimits a vibration space 10 . The first stamp 18 of the first piezoelectric actuator 11 and the second stamp 19 of the second piezoelectric actuator 12 are each arranged in the vibration chamber 10 and surrounded by the membrane 13 . The plungers 18, 19 of the piezoelectric actuators 11, 12 are each in contact with the membrane 13. The vibration chamber 10 is completely filled with the stamps 18, 19 of the piezoelectric actuators 11, 12. Alternatively, the vibration chamber 10 can also be filled with transformer oil.

Funktionsweise des Dämpfungssystems 5How the cushioning system works 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 constantly exposed to pressure oscillations 15 in the supply line 3 or the high-pressure accumulator 7 via the first plunger 18 and the membrane 13, so that an electrical voltage is generated in the first piezoelectric actuator 11 as a result of the mechanical load. This electrical voltage is sent to control unit 14 passed on. From this, the control unit 14 determines the electrical voltage required for the second piezo actuator 12. The electrical voltage applied to the second piezo actuator 12 by means of the control unit 14 generates counter-pressure oscillations 150, which are transmitted via the second plunger 19 and the membrane 13 to the supply line 3 or the high-pressure accumulator 7 are sent. In this case, for example, the high-frequency pressure measurement of the first piezo actuator 11 is evaluated using a delay circuit in the control unit 14 by means of Fast Fourier analysis, so that an electrical voltage for the second piezo actuator 12, taking into account the distance a between the first piezo actuator 11 and the second piezo actuator 12, is it can be determined that the back pressure oscillations 150 are 180 degrees out of phase and counter-rotating compared to the pressure oscillations 15 . In addition, the counter-pressure oscillations 150 have the same frequency and amplitude as the pressure oscillations 15 in order to achieve the maximum possible destructive interference of the pressure oscillations 15 and the counter-pressure oscillations 150 . The resulting pressure oscillations 1500 are then almost completely eliminated or at least dampened to such an extent that they no longer have any effect on the injection process of the fuel injectors 9 .

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 FIG 3 is that the piezo actuators 11,12 are connected directly to each other and no control unit 14 is required. The rest of the structure of the damping system 5 in the 4 corresponds to that from the 3 . The electrical voltage generated by the mechanical load by means of the pressure from the supply line 3 or the high-pressure accumulator 7 on the first piezoelectric actuator 11 is delivered directly to the second piezoelectric actuator 12 via a charge shift, so that the same electrical voltage is present in the second piezoelectric actuator 12 . The distance a between the first piezoelectric actuator 11 and the second piezoelectric actuator 12 is selected such that the second piezoelectric actuator 12 emits counter-pressure oscillations 150 into the supply line 3 or the high-pressure accumulator 7 when the electrical voltage is applied via the second plunger 19 and the membrane 13, so that these are 180 degrees out of phase and opposite to the pressure oscillations 15 and have the same frequency and amplitude as the pressure oscillations 15. This again results in a destructive interference of the pressure oscillations 15 with the counter-pressure oscillations 150 . The resulting pressure oscillations 1500 are almost eliminated or dampened to such an extent that they no longer affect the injection process of the fuel injectors 9 .

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 from FIG 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 piezoelectric actuators 11, 12 instead of acting as a pressure sensor and actuator for emitting counter-pressure oscillations 150 are designed in such a way that they absorb the pressure oscillations 15 and thus damp them in the supply line system 17 or even eliminate them. This then requires further electrical elements between the first piezoelectric actuator 11 and the second piezoelectric actuator 12 which can absorb and dissipate the energy absorbed from the pressure oscillations 15 .

Claims

Damping system (5) for damping pressure fluctuations (15) in a fuel injection system (1), preferably a common rail system, the damping system (5) being arranged in a supply line system (17), fuel under high pressure in the supply line system (17). can be conveyed, characterized in that the damping system (5) is designed as an active damping system and has a first piezo actuator (11), a second piezo actuator (12) and one vibration element (8) actively connected to the piezo actuators (11, 12), wherein the two piezoelectric actuators (11, 12) are at a distance a from each other as seen in the direction of flow, the first piezoelectric actuator (11) being arranged upstream of the second piezoelectric actuator (12) and being designed as a pressure sensor, and the second piezoelectric actuator (12) being downstream of the first piezoelectric actuator (11 ) is arranged and designed as an actuator for emitting vibrations

Damping system (5) for damping pressure fluctuations (15). claim 1 , characterized in that the damping system (5) has a control unit (14) with which the two piezoelectric actuators (11, 12) can be controlled.

Damping system (5) for damping pressure fluctuations (15). claim 1 , characterized in that the supply line system (17) comprises a supply line (3) and a high-pressure accumulator (7), the damping system (5) being formed on the supply line (5) or on the high-pressure accumulator (7).

Damping system (5) for damping pressure fluctuations (15). claim 3 , characterized in that the two piezoelectric actuators (11, 12) are each inserted with their end facing the supply line (3) or the high-pressure accumulator (7) into an opening in the wall of the supply line (3) or the high-pressure accumulator (7). and project beyond the adjoining 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).

Damping system (5) for damping pressure fluctuations (15). claim 3 or 4 , characterized in that the vibration element (8) is designed as a membrane (13) delimiting a vibration space (10).

Damping system (5) for damping pressure fluctuations (15). claim 5 , characterized in that the end of the two piezoelectric actuators (11, 12) facing the supply line (3) or the high-pressure accumulator (7) is arranged within the supply line (3) or the high-pressure accumulator (7) in the vibration chamber (10) and is surrounded by the membrane (13).

Damping system (5) for damping pressure fluctuations (15). claim 5 , characterized in that the two piezoelectric actuators (11, 12) are in contact with the membrane (13) with their ends facing the supply line (3) or the high-pressure accumulator (7) and designed as stamps (18, 19).

Common rail system with a damping system (5) for damping pressure fluctuations (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 (17) connects the at least one consumer (9) to the high-pressure pump (2).

Method for damping pressure fluctuations (15) using a damping system (5) according to one of claims 3 until 7 , characterized by - arranging the first piezoelectric actuator (11) in such a way that it is at least indirectly exposed to the pressure in the supply line (3) or the high-pressure accumulator (7), so that an electrical voltage representing the pressure is applied to the first piezoelectric actuator (11). is generated, - the interconnection of the first piezo actuator (11) with the second piezo actuator (12) in such a way that the second piezo actuator (12) is subjected to an electrical voltage in such a way that it emits opposing counter-pressure oscillations (150) which combine with the pressure oscillations (15) in the supply line (3) or the high-pressure accumulator (7) superimpose destructively, so that the pressure fluctuations (15) are at least partially eliminated.

Method for damping pressure oscillations (15). claim 9 , characterized in that the control unit (14) is interposed between the first piezoelectric actuator (11) and the second piezoelectric actuator (12), wherein the control unit (14) controls the falling electrical voltage at the second piezoelectric actuator (12).

Method for damping pressure oscillations (15). claim 9 , characterized in that the first piezoelectric actuator (11) and the second piezoelectric actuator (12) are connected directly to one another, so that the first piezoelectric actuator (11) dropping electrical voltage is applied to the second piezoelectric actuator (12).

Method for damping pressure oscillations (15). claim 9 , 10 or 11 , characterized in that the counter-pressure oscillations (150) are phase-shifted by 180 degrees compared to the pressure oscillations (15) and the counter-pressure oscillations (150) and the pressure oscillations (15) have at least approximately the same frequency and amplitude.