DE10217592A1

DE10217592A1 - Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff

Info

Publication number: DE10217592A1
Application number: DE2002117592
Authority: DE
Inventors: Dirk Baranowski; Marco Claudio Pio Brunelli; Wolfgang Bloching; Christoph Klesse; Wolfgang Reisinger; Eckbert Zander; Christian Taudt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2003-11-06
Also published as: WO2003089782A2; EP1527271A2; WO2003089782A3

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor (1) zur Einspritzung von Kraftstoff. Der Injektor (1) weist eine Kompensationsvorrichtung (7, 13, 19, 20, 23) auf, um eine bei der Einspritzung erzeugte Druckwelle zu kompensieren. Dabei wird die Druckwelle verlässlich und vollständig durch die Kompensationsvorrichtung kompensiert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff und insbesondere einen Injektor für ein Common-Rail-Einspritzsystem, welches Mehrfacheinspritzungen ausführt.

Injektoren für Kraftstoffeinspritzsysteme sind in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Hierbei führen derartige Injektoren insbesondere auch Mehrfacheinspritzungen aus. Unter einer Mehrfacheinspritzung wird dabei eine Einspritzung verstanden, bei der der Einspritzvorgang für einen Arbeitsvorgang in mehrere Teileinspritzungen unterteilt wird. Die Teileinspritzungen werden je nach ihrem Einspritzzeitpunkt als Voreinspritzung, Haupteinspritzung und Nacheinspritzung bezeichnet. Die Voreinspritzung verbessert insbesondere die Gemischaufbereitung und damit das Einsetzen der Verbrennung während der Haupteinspritzung. Hierdurch können auch die Abgaswerte und das Verbrennungsgeräusch verbessert werden. Die Haupteinspritzung zündet die Verbrennung, wobei die eingespritzte Kraftstoffmenge direkt proportional zur freiwerdenden Energie und somit zur Arbeit des Kolbens ist. Die Nacheinspritzung dient insbesondere zur Abgasnachbehandlung und verbessert die Emissionen des Fahrzeugs. Somit weisen Mehrfacheinspritzungen im Vergleich mit nur einer einzigen Einspritzung eine Reihe von Vorteilen auf.

Ein Problem bei Mehrfacheinspritzungen in Verbindung mit Common-Rail-Einspritzsystemen liegt jedoch in der Stabilität bzw. Konstanthaltung des Kraftstoffdrucks im Hochdruckbereich der Einspritzanlage. Bei derartigen Einspritzanlagen ist das Rail üblicherweise so ausgelegt, dass der Kraftstoffdruck im Rail während der Einspritzung konstant bleibt. Das Rail und die Einspritzdüse sind durch Kraftstoffleitungen verbunden, welche teilweise als separate Leitungen und teilweise als Bohrungen im Injektor ausgeführt sind. Diese Leitungen stellen hydraulisch ein schwingungsfähiges System dar. Bei Auftreten einer Druckstörung, die z. B. durch einen Beginn der Einspritzung oder eine Beendigung der Einspritzung an der Düse ausgelöst wird, bilden sich in den Leitungen Druckwellen aus. Diese Druckwellen bestehen auch nach dem Ende der Einspritzung fort und klingen erst durch die viskose Flüssigkeitsreibung langsam wieder ab. Diese Druckwellen bewirken jedoch, dass zu Beginn der nächsten Teileinspritzung bzw. eines neuen Einspritzvorgangs an der Düse nicht der geforderte Solldruck (Einspritzdruck) zur Verfügung steht. Dadurch entspricht die auf dem Solldruck und der Einspritzdauer basierende Einspritzmenge nicht mehr der Sollmenge. Je nach dem Abstand zu einer vorhergehenden (Teil-)einspritzung (Auslöser der Druckwelle) erfolgt die aktuelle (Teil-)einspritzung in einer anderen Phase der Druckwelle, sodass zu viel (Überdruck) oder zu wenig (Unterdruck) Kraftstoff eingespritzt wird. Dadurch werden die Abgaswerte und/oder die Leistung des Motors im betrachteten Betriebspunkt nicht mehr erreicht.

Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, wurde schon vorgeschlagen, mittels einer Regeleinrichtung die Einspritzdauer einer Teileinspritzung an die Phasenlage der Einspritzung zur Druckwelle anzupassen. Bei diesem regelungstechnischen Ansatz ist jedoch eine Voraussetzung, dass man den zeitlichen Verlauf der Druckwelle kennt. Hierzu benötigt man neben der Kenntnis des Auslösers der Druckwelle auch die Kenntnis der Druckwellenfrequenz. Der Auslöser der Druckwelle ist durch die vorhergehende Teileinspritzung bekannt. Die Frequenz ist jedoch abhängig von der Geometrie der Leitung (Durchmesserlänge) und der Schallgeschwindigkeit der Welle im Kraftstoff. Die Schallgeschwindigkeit hängt jedoch von der Kraftstoffsorte (Winter-, Sommerdiesel, RME-Diesel) und der Kraftstofftemperatur ab. Bis heute gibt es jedoch keine praktikable Möglichkeit, die Art des Kraftstoffs im Tank zu identifizieren. Somit ist die durch die Regeleinrichtung durchgeführte Anpassung der Einspritzdauer einer Teileinspritzung nur bedingt wirksam, sodass sich immer noch große Abweichungen zwischen der tatsächlichen Einspritzmenge und der Sollmenge ergeben.

Eine andere Möglichkeit zur Kompensation von Druckwellen besteht durch die Integration von zusätzlichen Kraftstoffspeichern in der Nähe der Einspritzdüse. Durch die Anordnung zusätzlicher Kraftstoffspeicher nahe der Einspritzdüse kann der Druck an der Düse stabiler gehalten werden, da die eingespritzte Menge eine umso geringere Druckänderung bewirkt, je größer das Kraftstoffvolumen in der nähe der Düse ist. Eine derartige Lösung wird aktuell bei Großdieselmotoren eingesetzt, bei denen jeder Einspritzdüse ein sogenanntes "Single- Rail" zugeordnet wird (vgl. MTZ 61, 2000, 10 "Das Akkumulator-Common-Rail-Einspritzsystem für die MTU-Baureihe 8000 mit 1800 bar Systemdruck"). Die dort vorgeschlagene Lösung ist jedoch für Fahrzeugmotoren nur bedingt geeignet, da bei Fahrzeugmotoren nur ein geringer Bauraum zur Verfügung steht und dadurch kann üblicherweise in der Nähe der Düse kein Zusatzspeicher angeordnet werden.

Eine weitere Möglichkeit zur Dämpfung von Druckwellen ist der Einbau von Drosseln zwischen dem Rail und der Düse. Derartige Drosseln können die vorhandenen Druckwellen dämpfen. Ein Nachteil der bekannten Drosseln liegt jedoch darin, dass bei längeren Einspritzdauern, bei denen es zu einer gerichteten Strömung vom Rail zur Düse kommt, die Drosseln durch ihre Drosselwirkung einen unerwünschten Druckverlust verursachen. Dieser Druckverlust macht sich dabei während der Einspritzung an der Düse bemerkbar und führt somit ebenfalls zu Abweichungen an der Solleinspritzmenge.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Injektor mit einer Vorrichtung zur Kompensation von Druckwellen bereitzustellen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit Druckwellen in verlässlicher Weise vollständig dämpfen kann.

Diese Aufgabe wird durch einen Injektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß wird ein Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff vorgeschlagen, welcher eine Kompensationsvorrichtung für die bei einer Einspritzung erzeugten Druckwellen aufweist. Mittels der erfindungsgemäßen Kompensationsvorrichtung werden dabei die Druckwellen in verlässlicher Weise vollständig kompensiert. Dabei ist es erfindungsgemäß möglich, eine Kraftstoffeinspritzung bei einem konstanten Einspritzdruck auszuführen, sodass die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge der gewünschten Solleinspritzmenge entspricht. Erfindungsgemäß können dadurch insbesondere Mehrfacheinspritzungen in vorteilhafter Weise realisiert werden und somit die Abgaswerte und das Verbrennungsgeräusch bzw. die Verbrauchswerte des Motors positiv beeinflusst werden.

Vorzugsweise umfasst die Kompensationsvorrichtung zur Kompensation von Druckwellen eine Regelungseinrichtung zur Regelung der Druckhöhe im Rail und einen Piezoaktuator. Der Piezoaktuator erfasst dabei eine Frequenz einer Druckwelle im Hochdruckbereich, indem eine auf den Piezoaktuator durch die Druckwelle ausgeübte mechanische Kraft in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Die Regeleinrichtung kann dann basierend auf dem Signal des Piezoaktuators und weiteren Informationen bezüglich der Druckwelle wie z. B. dem Einspritzbeginn bzw. dem Einspritzende des Injektors eine Anpassung der Druckhöhe des Einspritzdrucks ausführen. Die Anpassung kann beispielsweise mittels eines Druckregelventils erfolgen, welches zwischen einer Hochdruckpumpe und dem Rail angeordnet ist.

Besonders bevorzugt weist der Injektor einen Piezoaktuator zur Betätigung des Steuerventils des Injektors auf und dieser Piezoaktuator wird gleichzeitig auch zu einer Erfassung der Frequenz der Druckwelle verwendet. Dadurch kann die Bauteilezahl verringert und mehrere Funktionen in den Piezoaktuator des Injektors integriert werden. Besonders bevorzugt wird hierbei der Piezoaktuator nach Beendigung der Einspritzung, d. h. bei geschlossenem Steuerventil, so weit ausgelenkt, dass eine Übertragung der durch eine Druckwelle auf das Steuerventil einwirkenden Kräfte vollständig auf den Piezoaktuator erfolgen kann. Hierbei wird der Piezoaktuator jedoch nur so weit ausgelenkt, dass das Steuerventil keinen Spalt von einem Steuerraum zu einem Niederdruckbereich freigibt, sodass kein Druckabbau im Steuerraum zum Öffnen des Injektors auftritt. Mit anderen Worten wird das Steuerventil durch den Piezoaktuator nur so weit bewegt, dass es nur vollständig von seinem Sitz entlastet ist, jedoch noch kein Druckabbau im Steuerraum erfolgt. Dadurch kann die durch die Druckwelle ausgeübte Kraft vollständig auf den Piezoaktuator übertragen werden, welcher damit in der Lage ist, die Frequenz der Druckwelle mit höchster Genauigkeit zu erfassen.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Kompensationsvorrichtung als Antiresonator ausgebildet. Der Antiresonator dämpft bzw. überlagert eine durch die Einspritzung entstehende Druckwelle. Somit ermöglicht der Antiresonator einen im Wesentlichen konstanten Druck während der Einspritzdauer.

Vorzugsweise ist der Antiresonator als mechanischer Antiresonator ausgebildet. Hierbei kann er beispielsweise als ein Feder-Masse-Dämpfer ausgebildet sein. Der Feder-Masse-Dämpfer kann beispielsweise ein an eine Kraftstoffleitung gekoppelter Kolben sein, welcher seinerseits an ein mechanisches oder hydraulisches Federelement gekoppelt ist. Hierbei ist ein Dämpfungselement, z. B. eine Drossel, zum Kolben parallel geschaltet. Der Antiresonator weist die gleiche Resonanzfrequenz wie das hydraulische System auf und stellt eine starke Dämpfung über das Dämpfungselement bereit. Dadurch kann die Druckwelle in kurzer Zeit gedämpft werden.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Antiresonator als hydraulischer Antiresonator ausgebildet. Dies kann beispielsweise durch das Vorsehen einer Totendleitung bereitgestellt werden, welche in der Nähe der Einspritzdüse beginnt und innerhalb des Injektorkörpers verläuft. Hierbei kann die Totendleitung so ausgelegt werden, dass sich die Druckwellen gegenseitig an der Düse auslöschen, sodass an der Düse während der Einspritzung ein konstanter Druck herrscht. D. h. der Ort der maximalen Amplitude der stationären Druckschwingung wird von der Düse in Richtung Totende verlegt bzw. verschoben. Somit ermöglicht der hydraulische Antiresonator eine teilweise bzw. vollständige Überlagerung der durch den Einspritzvorgang erzeugten Druckwelle. Der große Vorteil eines hydraulischen Antiresonators ist dabei, dass die Kompensation von Druckwellen ohne große Anpassungen für alle Temperaturen und alle Arten von Kraftstoffen erreicht werden kann.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Kompensationsvorrichtung als asymmetrische Drossel ausgebildet. Erfindungsgemäß wird unter einer asymmetrischen Drossel eine Drossel verstanden, bei der die Drossel in ihren zwei Strömungsrichtungen jeweils unterschiedliche Strömungsquerschnitte oder -widerstände aufweist. Eine ideale asymmetrische Drossel lässt eine Strömung in eine Richtung ungehindert passieren und drosselt die Strömung in der entgegengesetzten Richtung.

Vorzugsweise ist die asymmetrische Drossel als Lochdrossel mit einem scharfkantigen Einlauf an einer Seite und einem abgerundeten Einlauf an der anderen Seite ausgebildet. Dadurch herrscht an der Seite mit scharfkantigem Einlauf ein hoher Strömungswiderstand und somit eine hohe Drosselwirkung, und an dem verrundeten Einlauf an der anderen Seite ein geringer Strömungswiderstand und somit nur eine geringe Drosselwirkung. Die Lochdrossel mit unterschiedlichen Einläufen wird dabei derart angeordnet, dass eine maximale Drosselung der Druckwellen möglich ist.

Gemäß einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die asymmetrische Drossel als Rückströmdrossel, umfassend ein Rückschlagventil und eine zum Rückschlagventil hydraulisch parallel geschaltete Drossel, ausgebildet. Dabei schließt das Rückschlagventil in eine Strömungsrichtung, sodass für die Strömung in dieser Richtung nur ein geringer Restquerschnitt über die parallel geschaltete Drossel zur Verfügung steht. In der anderen Strömungsrichtung öffnet das Rückschlagventil, sodass für die Strömung ein größerer Strömungsquerschnitt und somit eine geringere Drosselwirkung bereitsteht. Besonders bevorzugt wird eine derartige Rückströmdrossel oder eine wie vorstehend beschriebene asymmetrische Drossel an einem Ort mit hoher Strömungsgeschwindigkeit angeordnet. Ein derartiger Ort ist beispielsweise an einem Anschluss der zum Injektor führenden Hochdruckleitung am Rail. An diesem Punkt hat die Druckwelle einen Knoten (konstanter Druck) und die korrespondierende Volumenstromwelle einen Bauch (maximale Strömungsgeschwindigkeit).

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben.
In der Zeichnung ist:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Injektors mit einer Kompensationsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Kompensationsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Kompensationsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 4 eine schematische Ansicht einer Kompensationsvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 5 eine schematische Ansicht einer Kompensationsvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst der Injektor 1 eine Düsennadel 2, welche mehrere Düsenöffnungen 3 freigeben bzw. verschließen kann. Die Düse 3 wird über einen Piezoaktuator 7 gesteuert, indem der Piezoaktuator 7 ein Steuerventil 6 betätigt, welches von seinem Sitz 12 abgehoben wird, sodass ein Druck in einem Steuerraum 5 absinkt und die Düsennadel von ihrem Sitz abhebt. Eine Rückstellung der Düsennadel 2 erfolgt mittels einer Rückstellfeder 4. In bekannter Weise ist eine Zulaufdrossel 8 zwischen einer Hochdruckleitung und dem Steuerraum 5 angeordnet und eine Ablaufdrossel 9 ist zwischen dem Steuerraum 5 und dem Steuerventil 6 angeordnet. Ein Rail 11 steht in bekannter Weise mit der Hochdruckleitung 18 in Verbindung.
Erfindungsgemäß wird nun der Sensoreffekt des Piezoaktuators 7 ausgenutzt, um die Frequenz einer Druckwelle, welche durch Öffnen bzw. Schließen der Düsenöffnungen 3 erzeugt wird, zu messen. Der Piezoaktuator 7 dient dem Injektor 1 dazu, das Steuerventil 6 zu öffnen bzw. zu schließen, um den Einspritzvorgang zu steuern. Dazu wird ausgenutzt, dass der Piezoaktuator elektrische Spannung in Kraft und elektrische Ladung in Längendehnung umsetzen kann. Erfindungsgemäß wird nun die Umkehrung dieser Wirkungen dazu genutzt, eine auf den Piezoaktuator 7 ausgeübte mechanische Kraft in ein elektrisches Spannungssignal umzuwandeln. Dies nennt man den Sensoreffekt.
Um eine möglichst genaue Erfassung der Frequenz der Druckwelle zu erreichen, wird in einer Ansteuerpause zwischen zwei Teileinspritzungen der Piezoaktuator 7 so weit ausgelenkt, dass er den auf das Ventil 6 einwirkenden Kraftstoffdruck gerade aufnimmt, ohne den für eine Einspritzung notwendigen Druckabbau im Steuerraum 5 auszulösen. Durch Druckwellen erzeugte Druckschwankungen können dann als zeitliche Variation des Sensorspannungssignals gemessen werden. Damit erlaubt die Sensorspannung eine direkte Messung der Druckwelle und damit auch der Schallgeschwindigkeit des Kraftstoffs. Somit kann einer Regelungseinheit 26 des Injektors neben den Eingangsgrößen des Beginns bzw. des Endes der (Teil-)einspritzung auch die Frequenz einer dadurch erzeugten Druckwelle als Eingangsgröße zugeführt werden. Damit kann die Regelungseinheit entsprechende Maßnahmen zur Anpassung des durch die Druckwelle veränderten Drucks für den nächsten Einspritzvorgang durchgeführt werden.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 ein Injektor mit einer Kompensationsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind wieder mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die Kompensationsvorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels als mechanischer Antiresonator 13 ausgebildet. Der mechanische Antiresonator 13 umfasst einen Kolben 14, eine Feder 15, eine parallel zum Kolben geschaltete Druckausgleichsleitung 16 und eine in der Leitung 16 angeordnete Drossel 17. Der mechanische Antiresonator 13 ist zwischen der Einspritzdüse 3 und dem Rail 11 an der Hochdruckleitung 18 angeordnet. Hierbei ist der Kolben 14 an den Kraftstoffdruck gekoppelt. Der Antiresonator 13 weist eine Schwingungsfrequenz auf, welche auf die Resonanzfrequenz in der Hochdruckleitung abgeglichen ist. Dadurch wird der mechanische Antiresonator zum Schwingen angeregt, wobei eine Dämpfung der Druckwelle über die Drossel 17 erfolgt. Dadurch können die durch die Einspritzung erzeugten Druckwellen rasch gedämpft werden, damit bei der nachfolgenden Einspritzung wieder ein konstanter Druck an der Einspritzdüse 3 anliegt.
In Fig. 3 ist eine Kompensationsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dabei wurden wieder gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bezeichnet.
Wie in Fig. 3 gezeigt, ist die Kompensationsvorrichtung als Totendleitung 19 ausgebildet. Die Totendleitung 19 ist in der Nähe der Einspritzdüsen 3 angeordnet und wird durch den Injektorkörper des Injektors 1 geführt. Durch diese Maßnahme kann das Kraftstoffvolumen in der Nähe der Einspritzdüsen vergrößert werden, sodass durch die Einspritzung nur eine geringere Druckänderung im Hochdrucksystem auftritt. Da erfindungsgemäß der zusätzliche Kraftstoffspeicher als integrierte Totendleitung 19 ausgebildet ist, ist kein zusätzlicher Bauraum notwendig, da die Totendleitung 19 in den Injektor integriert ist. Die Länge der Totendleitung 19 wird dabei derart gewählt, dass sich bei Auftreten einer Druckwelle ein Druckknoten K genau im Bereich der Düse 3 befindet. Dabei tritt die Amplitude der Druckpulsation D genau am Leitungsende 27 auf. Somit kann eine vollständige Überlagerung der Druckwelle erreicht werden.
In Fig. 4 ist eine Kompensationsvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Kombinationsvorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist als asymmetrische Drossel 20 ausgebildet. Die asymmetrische Drossel 20 weist dabei auf einer Seite einen abgerundeten Einlauf 21 und auf der anderen Seite einen scharfkantigen Einlauf 22 auf. Die asymmetrische Drossel 20 ist dabei derart angeordnet, dass sich der scharfkantige Einlauf 22 in Richtung der Einspritzdüse 3 befindet und der abgerundete Einlauf 21 sich in Richtung des Rails 11 befindet. Somit weist die asymmetrische Drossel 20 in ihren zwei Strömungsrichtungen einen unterschiedlichen Strömungswiderstand auf, wobei in Richtung vom Rail 11 zur Einspritzdüse 3 eine möglichst geringe Drosselung erfolgt und in Richtung von der Einspritzdüse 3 zum Rail 11 eine Drosselung der Strömung erreicht wird, sodass auch bei der Einspritzung auftretende Druckwellen entsprechend gedrosselt werden können.
In Fig. 5 ist eine Kompensationsvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wie in Fig. 5 gezeigt, ist die Kompensationsvorrichtung als Rückströmdrossel 23 ausgebildet. Die Rückströmdrossel 23 umfasst ein Ventil 24 sowie eine zum Ventil 24 hydraulisch parallel geschaltete Drossel 25. Das Ventil 24 schließt in eine Strömungsrichtung und öffnet in die andere Strömungsrichtung. Die Öffnungsrichtung des Ventils ist durch den Pfeil V dargestellt. Dabei öffnet das Ventil 24 während der Einspritzung, sodass eine Strömung in Richtung der Düse möglichst ungehindert möglich ist. Durch Öffnung des Ventils 24 wird ein großer Strömungsquerschnitt zur Verfügung gestellt, sodass nur eine geringe Drosselung ausgeführt wird. Im Gegensatz dazu wird nach Beendigung der Einspritzung das Ventil 24 geschlossen und somit nur ein geringer Strömungsquerschnitt über die Drossel 25 bereitgestellt, sodass eine große Drosselfunktion und damit auch eine gute Dämpfungsfunktion für Druckwellen erreicht wird. Die Rückströmdrossel 23 ist dabei vorzugsweise an einem Anschluss der zur Düse 3 führenden Hochdruckleitung 18 am Rail 11 angeordnet, wo das mit der Druckwelle einhergehende Strömungsfeld zu einer hohen Strömungsgeschwindigkeit führt.
Insgesamt ermöglichen die erfindungsgemäßen Kompensationsvorrichtungen eine sichere und ausreichende Kompensation von Druckwellen, insbesondere zwischen einem kurzen Zeitraum zweier Teileinspritzungen bei einer Mehrfacheinspritzung bei einem Common-Rail-System. Dadurch ist es möglich, eine große Anzahl von Teileinspritzungen während eines Einspritzvorgangs auszuführen, wodurch Verbrauchs-, Geräuschs- und Abgaswerte weiter verbessert werden können.
Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.

Claims

1. Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff, gekennzeichnet durch eine Kompensationsvorrichtung zur Kompensation von bei der Einspritzung erzeugten Druckwellen, wobei die Druckwellen in verlässlicher Weise vollständig kompensiert werden.

2. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsvorrichtung eine Regelungseinrichtung (26) und einen Piezoaktuator (7) umfasst, wobei der Piezoaktuator (7) eine Frequenz der Druckwelle durch Umwandlung der auf den Piezoaktuator (7) ausgeübten mechanischen Kraft in ein elektrisches Signal erfasst und die Regelungseinrichtung (26) basierend auf dem Signal des Piezoaktuators (7) und der Informationen über den Einspritzbeginn und das Einspritzende des Injektors eine Anpassung der Druckhöhe des Einspritzdrucks ausführt.

3. Injektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Piezoaktuator ein zur Betätigung eines Steuerventils (6) im Injektor vorhandener Piezoaktuator verwendet wird.

4. Injektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Piezoaktuator (7) nach Beendigung der Einspritzung das Steuerventil (6) so weit auslenkt, dass eine Übertragung der durch, eine Druckwelle auf das Steuerventil (6) einwirkenden Kraft vollständig auf den Piezoaktuator (7) erfolgt, wobei durch die Auslenkung des Steuerventils (6) kein Druckabbau in einem Steuerraum (5) auftritt, sodass der Injektor keine Einspritzung ausführt.

5. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsvorrichtung als Antiresonator ausgebildet ist, welcher eine der durch die Einspritzung erzeugte Druckwelle dämpft und/oder überlagert.

6. Injektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Antiresonator ein mechanischer Antiresonator ist.

7. Injektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische Antiresonator ein Feder-Masse-Dämpfer ist, umfassend einen Kolben (14), eine Feder (15), eine zum Kolben (14) parallel angeordnete Druckausgleichsleitung (16) und eine in der Druckausgleichsleitung (16) angeordnete Drossel (17).

8. Injektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Antiresonator als hydraulischer Antiresonator ausgebildet ist.

9. Injektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Antiresonator eine Totendleitung (19) ist, welche in der Nähe der Einspritzdüse (3) integral im Injektor angeordnet ist.

10. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsvorrichtung als asymmetrische Drossel ausgebildet ist.

11. Injektor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die asymmetrische Drossel als Lochdrossel (20) mit einem scharfkantigen Einlauf (22) auf einer Seite und einem verrundeten Einlauf (21) auf der anderen Seite ausgebildet ist.

12. Injektor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die asymmetrische Drossel als Rückströmdrossel (23) ausgebildet ist, welche ein Ventil (24) und eine zum Ventil (24) hydraulisch parallel geschaltete Drossel (25) umfasst.

13. Injektor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückströmdrossel (23) in einer Leitung zwischen einem Rail (11) und dem Injektor an einer Position angeordnet ist, an der die höchste Strömungsgeschwindigkeit der Druckwelle herrscht.

14. Injektor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückströmdrossel (23) am Anschluss der zum Injektor (1) führenden Leitung (18) am Rail (11) angeordnet ist.