DE102017215558A1 - Method and device for operating an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, bei dem ein gasförmiger und/oder flüssiger Brennstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird bzw. werden und zum Einspritzen ein Brennstoffeinspritzventil verwendet wird, das zum Freigeben und Verschließen mindestens einer Einspritzöffnung eine hubbewegliche Düsennadel umfasst, die mit einer von einem Steuerdruck in einem Steuerraum abhängigen hydraulischen Schließkraft beaufschlagbar ist. Erfindungsgemäß wird beim Starten der Brennkraftmaschine mittels einer Pumpenanordnung ein Steuerdruck im Steuerraum aufgebaut, der während eines ersten Kompressionshubs eines den Brennraum begrenzenden Kolbens eine auf die Düsennadel wirkende hydraulische Schließkraft erzeugt, welche die Düsennadel gegen den ansteigenden Brennraumdruck geschlossen hält.Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine, in which a gaseous and / or liquid fuel is injected into a combustion chamber of the internal combustion engine and for injecting a fuel injection valve is used which comprises a liftable nozzle needle for releasing and closing at least one injection port, which can be acted upon by a hydraulic closing force which is dependent on a control pressure in a control chamber. According to the invention, when the internal combustion engine is started by means of a pump arrangement, a control pressure is built up in the control chamber which, during a first compression stroke of a piston delimiting the combustion chamber, generates a hydraulic closing force acting on the nozzle needle which keeps the nozzle needle closed against increasing combustion chamber pressure. In addition, the invention relates to a Apparatus for carrying out the method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Bei dem Verfahren wird bzw. werden ein gasförmiger und/oder flüssiger Brennstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt, wobei zum Einspritzen ein Brennstoffeinspritzventil mit einer hubbeweglichen Düsennadel verwendet wird.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine having the features of the preamble of claim 1. In the method, a gaseous and / or liquid fuel is injected into a combustion chamber of the internal combustion engine, wherein a fuel injection valve with a liftable nozzle needle is used for injection ,

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Vorrichtung umfasst ein Brennstoffeinspritzventil zum Einspritzen des gasförmigen und/oder flüssigen Brennstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine, wobei das Brennstoffeinspritzventil als Mono-Fuel-Injektor oder als Dual-Fuel-Injektor ausgebildet sein kann.The invention further relates to a device for carrying out the method according to the invention. The device comprises a fuel injection valve for injecting the gaseous and / or liquid fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine, wherein the fuel injection valve may be formed as a mono-fuel injector or as a dual-fuel injector.

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik bekannte Brennstoffeinspritzventile bzw. Injektoren weisen in der Regel nach innen öffnende Einspritzventilglieder auf, die in Schließrichtung von der Federkraft einer Feder beaufschlagt werden. Die Federkraft muss ausreichend groß bemessen sein, um im drucklosen Zustand, insbesondere im Startfall der Brennkraftmaschine, ein ungewolltes Öffnen des Einspritzventilglieds durch den im Brennraum vorhandenen Kompressionsdruck zu verhindern. Die Feder nimmt daher regelmäßig einen großen Raum innerhalb des Injektors ein.Fuel injection valves or injectors known from the prior art generally have inwardly opening injection valve members, which are acted upon in the closing direction by the spring force of a spring. The spring force must be dimensioned sufficiently large to prevent unintentional opening of the injection valve member by the present in the combustion chamber compression pressure in the unpressurized state, especially in the starting case of the internal combustion engine. The spring therefore regularly occupies a large space within the injector.

Die Gefahr eines ungewollten Öffnens steigt, wenn die druckbelasteten Flächen am Einspritzventilglied besonders groß sind. Dies ist insbesondere bei Dual-Fuel-Injektoren für Gasmotoren mit integrierter Dieselzündung der Fall, die zwei ineinander geführte Einspritzventilglieder aufweisen, von denen ein innenliegendes erstes Einspritzventilglied der Einspritzung eines flüssigen Brennstoffs und ein außenliegendes zweites Einspritzventilglied der Einspritzung eines gasförmigen Brennstoffs dient. Da der vergleichsweise große Durchmesser des außenliegenden Einspritzventilglieds eine entsprechend große Feder erfordert, um die Zuhaltefunktion beim Starten der Brennkraftmaschine zu gewährleisten, ist eine kompakt bauende Anordnung meist nicht zu erreichen.The risk of accidental opening increases when the pressure-loaded surfaces on the injection valve member are particularly large. This is particularly the case with dual-fuel injectors for gas engines with integrated diesel ignition, which have two injection valve members inserted into each other, of which an inboard first injector member for liquid fuel injection and an outboard second injector member for gaseous fuel injection. Since the comparatively large diameter of the outer injection valve member requires a correspondingly large spring in order to ensure the locking function when the internal combustion engine is started, a compactly constructed arrangement is usually not achievable.

Dem Stand der Technik entsprechende Einspritzventilglieder weisen eine Fläche auf dem beweglichen Ventilglied auf, die entweder direkt oder indirekt mit dem Steuerraumdruck in Schließrichtung beaufschlagt wird. Die Schließfeder kann die hohen öffnenden Kräfte im Sitz des Ventilglieds alleine nicht gegenhalten, um in den Einspritzpausen das Einspritzventilglied geschlossen zu halten.Injection valve members according to the prior art have an area on the movable valve member which is acted upon either directly or indirectly with the control chamber pressure in the closing direction. The closing spring alone can not counteract the high opening forces in the seat of the valve member in order to keep the injection valve member closed during the injection pauses.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in Schließrichtung auf das Einspritzventilglied wirkende Feder zu minimieren bzw. zu ersetzen, um auf diese Weise eine kompakt bauende Anordnung zu schaffen.The present invention has for its object to minimize the force acting in the closing direction of the injection valve member spring or replace, to create in this way a compact design arrangement.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Ferner wird eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.To solve the problem, a method for operating an internal combustion engine having the features of claim 1 is proposed. Furthermore, an apparatus for carrying out the method is specified. Advantageous developments of the invention can be found in the respective subclaims.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine wird bzw. werden ein gasförmiger und/oder flüssiger Brennstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Zum Einspritzen wird ein Brennstoffeinspritzventil verwendet, das zum Freigeben und Verschließen mindestens einer Einspritzöffnung eine hubbewegliche Düsennadel umfasst. Die Düsennadel ist hierzu mit einer von einem Steuerdruck in einem Steuerraum abhängigen hydraulischen Schließkraft beaufschlagbar. Erfindungsgemäß wird beim Starten der Brennkraftmaschine mittels einer Pumpenanordnung ein Steuerdruck im Steuerraum aufgebaut, der während eines ersten Kompressionshubs eines den Brennraum begrenzenden Kolbens eine auf die Düsennadel wirkende hydraulische Schließkraft erzeugt, welche die Düsennadel gegen den ansteigenden Brennraumdruck geschlossen hält.In the proposed method for operating an internal combustion engine, a gaseous and / or liquid fuel is or are injected into a combustion chamber of the internal combustion engine. For injection, a fuel injection valve is used which comprises a liftable nozzle needle for releasing and closing at least one injection opening. For this purpose, the nozzle needle can be acted upon by a hydraulic closing force which is dependent on a control pressure in a control chamber. According to the invention, when the internal combustion engine is started by means of a pump arrangement, a control pressure is built up in the control chamber, which generates a hydraulic closing force acting on the nozzle needle during a first compression stroke of a piston delimiting the combustion chamber, which keeps the nozzle needle closed against the rising combustion chamber pressure.

Aufgrund der hydraulischen Schließkraft, die bereits beim Starten der Brennkraftmaschine bzw. kurz danach auf die Düsennadel wirkt, kann die Federkraft einer die Düsennadel in Schließrichtung beaufschlagenden Feder minimiert werden. Das heißt, dass eine kleinere Feder eingesetzt werden kann, die demzufolge weniger Bauraum erfordert und somit eine kompaktere Anordnung ermöglicht. Darüber hinaus ist es möglich, dass die über den Steuerdruck im Steuerraum bewirkte hydraulische Schließraft die Schließkraft der Feder vollständig ersetzt, so dass eine Feder entbehrlich ist.Due to the hydraulic closing force, which already acts upon starting the internal combustion engine or shortly afterwards on the nozzle needle, the spring force of a spring acting on the nozzle needle in the closing direction can be minimized. This means that a smaller spring can be used, which consequently requires less space and thus allows a more compact arrangement. Moreover, it is possible that the over the control pressure in the control chamber caused hydraulic closing force completely replaces the closing force of the spring, so that a spring is unnecessary.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann demnach ein Brennstoffeinspritzventil eingesetzt werden, das eine deutlich kleinere Schließfeder oder gar keine Schließfeder aufweist, um die Düsennadel beim Starten der Brennkraftmaschine gegen den ansteigenden Brennraumdruck geschlossen zu halten. Der Wegfall der Schließfeder setzt voraus, dass mittels der Pumpenanordnung frühzeitig ein ausreichend hoher Steuerdruck im Steuerraum aufgebaut wird.For carrying out the method according to the invention can therefore be used a fuel injection valve having a significantly smaller closing spring or no closing spring to keep the nozzle needle closed when starting the engine against the rising combustion chamber pressure. The elimination of the closing spring requires that by means of the pump assembly early enough a sufficiently high control pressure is built up in the control room.

Bevorzugt wird der Steuerdruck beim Starten der Brennkraftmaschine mittels einer Elektrokraftstoffpumpe der Pumpenanordnung aufgebaut. Die Elektrokraftstoffpumpe ersetzt in diesem Fall eine mechanische Vorförderpumpe, die der Befüllung einer weiteren Pumpe der Pumpenanordnung, und zwar einer Hochdruckpumpe dient. Mittels der Hochdruckpumpe wird der gasförmige und/oder flüssige Brennstoff vor dem Einspritzen mit Hochdruck beaufschlagt. Preferably, the control pressure is built up when starting the internal combustion engine by means of an electric fuel pump of the pump assembly. The electric fuel pump replaced in this case, a mechanical prefeed pump, which serves to fill another pump of the pump assembly, namely a high-pressure pump. By means of the high-pressure pump, the gaseous and / or liquid fuel is subjected to high pressure prior to injection.

Im Unterschied zu einer mechanischen Vorförderpumpe, die üblicherweise an eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angekoppelt wird und demnach erst nach einigen Umdrehungen der Kurbelwelle den zur Befüllung der Hochdruckpumpe erforderlichen Vorförderdruck zur Verfügung stellt, kann die Elektrokraftstoffpumpe derart angesteuert werden, dass sie bereits vor der ersten Rotationsbewegung der Kurbelwelle anläuft. Das heißt, dass vorzugsweise die Elektrokraftstoffpumpe bereits vor dem ersten Kompressionshub des Kolbens gestartet wird, so dass der erforderliche Steuerdruck im Steuerraum aufgebaut wird.In contrast to a mechanical prefeed pump, which is usually coupled to a crankshaft of the internal combustion engine and therefore after a few revolutions of the crankshaft provides the necessary for filling the high pressure pump Vorförderdruck available, the electric fuel pump can be controlled such that it already before the first rotational movement of the Crankshaft starts. This means that preferably the electric fuel pump is started already before the first compression stroke of the piston, so that the required control pressure is built up in the control chamber.

Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass der Steuerdruck beim Starten der Brennkraftmaschine mittels einer Hochdruckpumpe der Pumpenanordnung aufgebaut wird. Die Vorförderpumpe muss in diesem Fall dazu ausgelegt sein, vor der ersten Kurbelwellenumdrehung den zur Befüllung der Hochdruckpumpe erforderlichen Vorförderdruck bereitzustellen. Bevorzugt wird auch in diesem Fall eine Elektrokraftstoffpumpe als Vorförderpumpe eingesetzt, da diese unabhängig ansteuerbar ist. Über die Hochdruckpumpe wird dann bereits in den ersten Hüben Systemdruck aufgebaut, der in der Folge zum gewünschten Druckaufbau im Steuerraum führt.Alternatively or additionally, it is proposed that the control pressure during starting of the internal combustion engine is established by means of a high-pressure pump of the pump arrangement. In this case, the prefeed pump must be designed to provide the prefeed pressure required to fill the high-pressure pump before the first crankshaft revolution. Preferably, an electric fuel pump is used as a pre-feed pump in this case, since it is independently controllable. About the high-pressure pump system pressure is then built up already in the first strokes, which leads in the sequence to the desired pressure build-up in the control room.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass ein Brennstoffeinspritzventil ohne Schließfeder verwendet wird, so dass die Düsennadel beim Starten der Brennkraftmaschine allein durch die vom Steuerdruck im Steuerraum abhängige hydraulische Schließkraft geschlossen gehalten wird. Der Wegfall der Schließfeder wirkt sich positiv auf den Bauraumbedarf und die Fertigungskosten des Brennstoffeinspritzventils aus.In a further development of the invention, it is proposed that a fuel injector be used without closing spring, so that the nozzle needle is kept closed when starting the internal combustion engine solely by the dependent on the control pressure in the control chamber hydraulic closing force. The omission of the closing spring has a positive effect on the space requirement and the manufacturing costs of the fuel injection valve.

Vorzugsweise wird ein Dual-Fuel-Injektor als Brennstoffeinspritzventil verwendet, da hier die Vorteile der Erfindung besonders deutlich zum Vorschein treten. Denn bei einem Dual-Fuel-Injektor sind aufgrund des großen Sitzdurchmessers der äußeren Düsennadel die erforderlichen Schließkräfte und damit der erforderliche Bauraum für die Schließfeder besonders groß. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht den Einsatz einer deutlich kleineren Schließfeder bzw. den vollständigen Wegfall der Schließfeder.Preferably, a dual-fuel injector is used as a fuel injection valve, since here the advantages of the invention emerge particularly clearly. Because with a dual-fuel injector due to the large seat diameter of the outer nozzle needle, the required closing forces and thus the required space for the closing spring are particularly large. The inventive method allows the use of a much smaller closing spring or the complete omission of the closing spring.

Darüber hinaus wird eine Vorrichtung zum Einspritzen eines gasförmigen und/oder flüssigen Brennstoffs in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einem Brennstoffeinspritzventil vorgeschlagen. Das Brennstoffeinspritzventil umfasst zum Freigeben und Verschließen mindestens einer Einspritzöffnung eine hubbewegliche Düsennadel, die - dem Stand der Technik entsprechend - mit einer hydraulischen Schließkraft beaufschlagbar ist. Die Vorrichtung zeichnet sich durch eine Pumpenanordnung aus, die beim Starten der Brennkraftmaschine einen Steuerdruck im Steuerraum aufbaut, der während eines ersten Kompressionshubs eines den Brennraum begrenzenden Kolbens eine auf die Düsennadel wirkende hydraulische Schließkraft erzeugt, welche die Düsennadel gegen den ansteigenden Brennraumdruck geschlossen hält.In addition, an apparatus for injecting a gaseous and / or liquid fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine with a fuel injection valve is proposed. The fuel injection valve comprises at least one injection opening for releasing and closing a liftable nozzle needle, which - according to the prior art - can be acted upon by a hydraulic closing force. The device is characterized by a pump assembly which builds a control pressure in the control chamber when starting the internal combustion engine, which generates a force acting on the nozzle needle hydraulic closing force during a first compression stroke of a piston bounding the combustion chamber, which keeps the nozzle needle against the rising combustion chamber pressure.

Bei der vorgeschlagenen Vorrichtung kann es sich insbesondere um ein Einspritzsystem zum Einspritzen eines gasförmigen und/oder flüssigen Brennstoffs in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine handeln. Das Einspritzsystem umfasst hierzu mindestens ein Brennstoffeinspritzventil sowie eine Pumpenanordnung. Die Pumpenanordnung ist dazu ausgelegt, beim Starten der Brennkraftmaschine - ohne nennenswerte Verzögerung - einen Steuerdruck in einem Steuerraum aufzubauen, so dass die Düsennadel von einer hydraulischen Schließkraft beaufschlagt wird, welche die Düsennadel gegen den ansteigenden Brennraumdruck geschlossen hält. Die hydraulische Schließkraft vermag auf diese Weise, und zwar ganz oder teilweise, die Federkraft einer die Düsennadel in Schließrichtung beaufschlagenden Feder zu ersetzen. Das heißt, dass eine kleinere Schließfeder als üblich eingesetzt werden kann bzw. auf eine Schließfeder gänzlich verzichtet werden kann, was sich positiv auf den Bauraumbedarf des Brennstoffeinspritzventils und damit der Vorrichtung auswirkt.The proposed device may in particular be an injection system for injecting a gaseous and / or liquid fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine. For this purpose, the injection system comprises at least one fuel injection valve and a pump arrangement. The pump arrangement is designed to build up a control pressure in a control chamber during startup of the internal combustion engine-without appreciable delay-so that the nozzle needle is acted on by a hydraulic closing force which keeps the nozzle needle closed against the rising combustion chamber pressure. The hydraulic closing force can in this way, in whole or in part, to replace the spring force of a spring acting on the nozzle needle in the closing direction. This means that a smaller closing spring can be used as usual or can be completely dispensed with a closing spring, which has a positive effect on the space requirement of the fuel injection valve and thus the device.

Die vorgeschlagene Vorrichtung ist damit insbesondere zur Durchführung des zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet.The proposed device is thus particularly suitable for carrying out the method according to the invention described above.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Pumpenanordnung eine Elektrokraftstoffpumpe als Vorförderpumpe. Diese kann beim Starten der Brennkraftmaschine derart angesteuert werden, dass sie vor der ersten Rotationsbewegung einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine anläuft. Im Unterschied zu einer an der Kurbelwelle angekoppelten mechanischen Vorförderpumpe kann somit deutlich früher Systemdruck und damit Steuerdruck im Steuerraum aufgebaut werden.According to a preferred embodiment of the invention, the pump arrangement comprises an electric fuel pump as a prefeed pump. This can be controlled when starting the internal combustion engine such that it starts before the first rotational movement of a crankshaft of the internal combustion engine. In contrast to a coupled to the crankshaft mechanical prefeed pump thus much earlier system pressure and thus control pressure can be built in the control room.

Ferner wird vorgeschlagen, dass das Brennstoffeinspritzventil ein Dual-Fuel-Injektor ist, der eine zumindest abschnittsweise als Hohlnadel ausgebildete Düsennadel umfasst, in der eine weitere Düsennadel hubbeweglich aufgenommen ist. Aufgrund des großen Sitzdurchmessers der als Hohlnadel ausgebildeten Düsennadel wirken auf diese beim Starten der Brennkraftmaschine besonders große Öffnungskräfte. Das heißt, dass besonders große Schließkräfte bzw. große Schließfedern erforderlich sind, um die Düsennadel beim Starten der Brennkraftmaschine geschlossen zu halten. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wirkt eine hydraulische Schließkraft den Öffnungskräften entgegen, so dass die Schließfeder kleiner ausgelegt werden kann oder sogar in Gänze entfallen kann.It is also proposed that the fuel injection valve is a dual-fuel injector, which comprises a nozzle needle formed at least in sections as a hollow needle, in which a further nozzle needle is received in a liftable manner. Due to the large seat diameter of the hollow needle designed as a nozzle needle act on these when starting the engine particularly large opening forces. This means that particularly large closing forces or large closing springs are required to keep the nozzle needle closed when starting the internal combustion engine. In the apparatus according to the invention, a hydraulic closing force counteracts the opening forces, so that the closing spring can be made smaller or can even be dispensed with in its entirety.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen beigefügten Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt die beim Starten der Brennkraftmaschine auf die Düsennadel wirkenden Kräfte in Form eines Diagramms.The invention will be explained in more detail with reference to the single attached drawing. This shows the forces acting on the nozzle needle when starting the internal combustion engine in the form of a diagram.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

Beim Starten einer Brennkraftmaschine wird eine Kurbelwelle in eine Rotationsbewegung versetzt. Die Rotationsbewegung der Kurbelwelle führt zu einem Hub eines Kolbens, der einen Brennraum der Brennkraftmaschine begrenzt. Der Hub des Kolbens wiederum führt zu einer Kompression eines im Brennraum vorhandenen Gases, so dass der Gasdruck im Brennraum steigt.When starting an internal combustion engine, a crankshaft is set in a rotational movement. The rotational movement of the crankshaft leads to a stroke of a piston which limits a combustion chamber of the internal combustion engine. The stroke of the piston in turn leads to a compression of a gas present in the combustion chamber, so that the gas pressure in the combustion chamber increases.

Zum Einspritzen eines gasförmigen und/oder flüssigen Brennstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine ist dem Brennraum ein Brennstoffeinspritzventil zugeordnet. Das Brennstoffeinspritzventil weist zum Freigeben und Verschließen mindestens einer Einspritzöffnung eine hubbewegliche Düsennadel auf, die an ihrem dem Brennraum zugewandten Ende von Brennraumdruck beaufschlagt wird. Andernends begrenzt die Düsennadel einen Steuerraum, in dem während des Betriebs der Brennkraftmaschine ein veränderbarer Steuerdruck zur Steuerung der Hubbewegung der Düsennadel herrscht. Beim Starten der Brennkraftmaschine muss der Steuerdruck jedoch erst aufgebaut werden, so dass auf der Düsennadel zunächst nur der ansteigende Brennraumdruck lastet.For injecting a gaseous and / or liquid fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine, a fuel injection valve is assigned to the combustion chamber. For releasing and closing at least one injection opening, the fuel injection valve has a liftable nozzle needle, which is acted upon by combustion chamber pressure at its end facing the combustion chamber. At the other end, the nozzle needle limits a control chamber in which a variable control pressure for controlling the stroke movement of the nozzle needle prevails during operation of the internal combustion engine. When starting the internal combustion engine, however, the control pressure must first be built so that initially only the increasing combustion chamber pressure is loaded on the nozzle needle.

Um beim Starten der Brennkraftmaschine ein unbeabsichtigtes Öffnen der Düsennadel aufgrund des ansteigenden Brennraumdrucks zu verhindern bevor der Steuerraumdruck einen ausreichenden Wert angenommen hat, weisen herkömmliche Brennstoffeinspritzventile eine Feder auf, deren Federkraft die Düsennadel in Schließrichtung beaufschlagt. Die Federkraft ist demnach derart bemessen, dass sie die Düsennadel gegen den Brennraumdruck geschlossen zu halten vermag.In order to prevent an unintentional opening of the nozzle needle due to the rising combustion chamber pressure when starting the internal combustion engine before the control chamber pressure has assumed a sufficient value, conventional fuel injection valves have a spring whose spring force acts on the nozzle needle in the closing direction. The spring force is therefore such that it is able to keep the nozzle needle closed against the combustion chamber pressure.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird demgegenüber ein Brennstoffeinspritzventil eingesetzt, das eine deutlich kleinere Feder oder gar keine Feder aufweist. Denn hier wird die Düsennadel von eine hydraulische Schließkraft F2 beaufschlagt, welche die Düsennadel beim Starten der Brennkraftmaschine gegen den ansteigenden Brennraumdruck geschlossen hält.In the apparatus according to the invention or in the method according to the invention, in contrast, a fuel injection valve is used, which has a much smaller spring or no spring. For here, the nozzle needle is acted upon by a hydraulic closing force F 2 , which keeps the nozzle needle closed when starting the internal combustion engine against the rising combustion chamber pressure.

Das der Figur zu entnehmende Diagramm stellt die auf die Düsennadel wirkenden Kräfte im oberen Totpunkt eines Kolbens einer Brennkraftmaschine dar, und zwar in Abhängigkeit von der Startposition des Kolbens bei Start der Brennkraftmaschine. Die x-Achse zeigt den anteiligen Hub des Kolbens bis zum oberen Totpunkt. Dies soll an zwei herausgegriffenen Beispielen verdeutlicht werden.The diagram to be taken from the figure represents the force acting on the nozzle needle forces at top dead center of a piston of an internal combustion engine, in dependence on the starting position of the piston at the start of the internal combustion engine. The x-axis shows the proportionate stroke of the piston to top dead center. This will be clarified by two selected examples.

Bei dem Wert 0,2 der x-Achse startet der Kolben 20% vor dem oberen Totpunkt. Bei dem Wert 0,8 der x-Achse startet der Kolben 80% vor dem oberen Totpunkt. Im oberen Totpunkt wirken in diesen beiden herausgegriffenen Fällen unterschiedliche Kräfte auf die Düsennadel.At the x-axis value of 0.2, the piston starts 20% before top dead center. At the x-axis value of 0.8, the piston starts 80% before top dead center. At top dead center, different forces act on the nozzle needle in these two selected cases.

Bei dem Wert 0,2 ist bedingt durch den verzögerten Druckaufbau einer Hochdruckpumpe und der damit fehlenden hydraulischen Schließkraft F2 die notwendige Schließkraft F1 durch die Federkraft F3 einer Feder bereitzustellen. Bei dem Wert 0,8 ist die hydraulische Schließkraft F2 bereits größer als die notwendige Schließkraft F1, so dass in diesem Fall die Federkraft F3 gleich Null sein kann. Die Nutzung der hydraulischen Schließkraft F2 ermöglicht somit eine Minimierung der Federkraft F3. Der maximale Wert der Federkraft F3, entspricht der notwendigen Federkraft der Feder, die verbaut werden muss.At the value 0.2 is due to the delayed pressure build-up of a high-pressure pump and thus missing hydraulic closing force F 2, the necessary closing force F 1 by the spring force F 3 to provide a spring. At the value 0.8, the hydraulic closing force F 2 is already greater than the necessary closing force F 1 , so that in this case the spring force F 3 can be equal to zero. The use of the hydraulic closing force F 2 thus enables a minimization of the spring force F 3 . The maximum value of the spring force F 3 , corresponds to the necessary spring force of the spring, which must be installed.

Auf die Federkraft F3 und damit auf die Feder kann ganz verzichtet werden, wenn das Pumpensystem derart ausgelegt ist, dass mit Starten der Brennkraftmaschine ohne Zeitverzug Druck aufgebaut wird. Denn dann rückt der Beginn des Anstiegs der hydraulischen Schließkraft F2 in die Nähe des Ursprungs der beiden Achsen des dargestellten Diagramms oder fällt sogar mit dem Ursprung zusammen, so dass bei jeder Startposition des Kolbens die hydraulische Schließkraft F2 ausreichend groß ist, um die Düsennadel geschlossen zu halten. On the spring force F 3 and thus on the spring can be completely dispensed with, if the pump system is designed such that pressure is built up with starting the internal combustion engine without delay. For then the beginning of the increase of the hydraulic closing force F 2 comes close to the origin of the two axes of the diagram shown or even coincides with the origin, so that at each starting position of the piston, the hydraulic closing force F 2 is sufficiently large, around the nozzle needle to keep closed.

Um mit Starten der Brennkraftmaschine ohne Zeitverzug Druck aufzubauen, kann insbesondere eine Elektrokraftstoffpumpe als Vorförderpumpe eingesetzt werden.In order to build pressure with starting the internal combustion engine without delay, in particular an electric fuel pump can be used as a pre-feed pump.

Claims (8)

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, bei dem ein gasförmiger und/oder flüssiger Brennstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird bzw. werden und zum Einspritzen ein Brennstoffeinspritzventil verwendet wird, das zum Freigeben und Verschließen mindestens einer Einspritzöffnung eine hubbewegliche Düsennadel umfasst, die mit einer von einem Steuerdruck in einem Steuerraum abhängigen hydraulischen Schließkraft beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass beim Starten der Brennkraftmaschine mittels einer Pumpenanordnung ein Steuerdruck im Steuerraum aufgebaut wird, der während eines ersten Kompressionshubs eines den Brennraum begrenzenden Kolbens eine auf die Düsennadel wirkende hydraulische Schließkraft erzeugt, welche die Düsennadel gegen den ansteigenden Brennraumdruck geschlossen hält.Method for operating an internal combustion engine, in which a gaseous and / or liquid fuel is injected into a combustion chamber of the internal combustion engine and / or to Injection, a fuel injection valve is used, which includes a liftable nozzle needle for releasing and closing at least one injection opening, which is acted upon by a control pressure in a control chamber dependent hydraulic closing force, characterized in that when starting the internal combustion engine by means of a pump assembly, a control pressure in the control room is generated during a first compression stroke of a piston bounding the combustion chamber, a force acting on the nozzle needle hydraulic closing force, which keeps the nozzle needle against the rising combustion chamber pressure. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerdruck beim Starten der Brennkraftmaschine mittels einer Elektrokraftstoffpumpe der Pumpenanordnung aufgebaut wird, die vorzugsweise vor dem ersten Kompressionshub des Kolbens gestartet wird.Method according to Claim 1 , characterized in that the control pressure when starting the internal combustion engine is established by means of an electric fuel pump of the pump assembly, which is preferably started before the first compression stroke of the piston. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerdruck beim Starten der Brennkraftmaschine mittels einer Hochdruckpumpe der Pumpenanordnung aufgebaut wird.Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that the control pressure when starting the internal combustion engine is established by means of a high-pressure pump of the pump assembly. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Brennstoffeinspritzventil ohne Schließfeder verwendet wird, so dass die Düsennadel beim Starten der Brennkraftmaschine allein durch die vom Steuerdruck im Steuerraum abhängige hydraulische Schließkraft geschlossen gehalten wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a fuel injection valve is used without closing spring, so that the nozzle needle is kept closed when starting the internal combustion engine solely by the dependent of the control pressure in the control chamber hydraulic closing force. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dual-Fuel-Injektor als Brennstoffeinspritzventil verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a dual-fuel injector is used as a fuel injection valve. Vorrichtung zum Einspritzen eines gasförmigen und/oder flüssigen Brennstoffs in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, umfassend ein Brennstoffeinspritzventil, das zum Freigeben und Verschließen mindestens einer Einspritzöffnung eine hubbewegliche Düsennadel umfasst, die mit einer hydraulischen Schließkraft beaufschlagbar ist, gekennzeichnet durch eine Pumpenanordnung, die beim Starten der Brennkraftmaschine einen Steuerdruck im Steuerraum aufbaut, der während eines ersten Kompressionshubs eines den Brennraum begrenzenden Kolbens eine auf die Düsennadel wirkende hydraulische Schließkraft erzeugt, welche die Düsennadel gegen den ansteigenden Brennraumdruck geschlossen hält.Device for injecting a gaseous and / or liquid fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, comprising a fuel injection valve which comprises a liftable nozzle needle for releasing and closing at least one injection opening, which can be acted upon by a hydraulic closing force, characterized by a pump arrangement which at the start of the Internal combustion engine builds up a control pressure in the control chamber, which generates a force acting on the nozzle needle hydraulic closing force during a first compression stroke of a piston bounding the combustion chamber, which keeps the nozzle needle against the rising combustion chamber pressure. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenanordnung eine Elektrokraftstoffpumpe als Vorförderpumpe umfasst.Device after Claim 6 , characterized in that the pump arrangement comprises an electric fuel pump as a pre-feed pump. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffeinspritzventil ein Dual-Fuel-Injektor ist, der eine zumindest abschnittsweise als Hohlnadel ausgebildete Düsennadel umfasst, in der eine weitere Düsennadel hubbeweglich aufgenommen ist.Device after Claim 6 or 7 , characterized in that the fuel injection valve is a dual-fuel injector, which comprises an at least partially designed as a hollow needle nozzle needle, in which a further nozzle needle is received liftable.
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