DE10318946A1

DE10318946A1 - Fuel injection system

Info

Publication number: DE10318946A1
Application number: DE10318946A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Koch; Horst Ressel; Wolfgang Dr. Scheibe; Günther SCHRÖDLEN; Norbert Walter
Original assignee: LOrange GmbH
Current assignee: LOrange GmbH
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2003-04-26
Publication date: 2004-09-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung umfasst eine Kraftstoffpumpe (1) zum Fördern von unter zunehmendem und abnehmendem Druck stehendem Kraftstoff, ferner einen Injektor (5) mit einer Einspritzdüse und einer Düsennadel (12) zur Steuerung von Beginn und Ende einer Einspritzung, wobei die Düsennadel (12) in den Einspritzpausen durch eine in Schließrichtung an der Düsennadel (12) wirkenden Kraft in Schließstellung in Anlage an einem Ventilsitz gehalten wird, und wobei die Düsennadel (12) zur Erzeugung einer in Öffnungsrichtung wirkenden Kraft auf einer Kreisringfläche mit dem Druck des von der Kraftstoffpumpe (1) geförderten Kraftstoffs beaufschlagbar ist. Eine Einspritzung beginnt, wenn die in Öffnungsrichtung gerichtete Kraft die in Schließrichtung gerichtete Kraft übersteigt, wobei die in Schließrichtung gerichtete Kraft vor Beginn einer Einspritzung in Abhängigkeit von Motorbetriebsparametern variabel einstellbar ist. Zur Optimierung des Einspritzverlaufs ist die auf die Düsennadel (12) in Schließrichtung wirkende Kraft nach Beginn einer Einspritzung zusätzlich veränderbar.The invention relates to a fuel injection device for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine. The fuel injection device comprises a fuel pump (1) for delivering fuel under increasing and decreasing pressure, furthermore an injector (5) with an injection nozzle and a nozzle needle (12) for controlling the start and end of an injection, the nozzle needle (12) in the injection pauses are held by a force acting in the closing direction on the nozzle needle (12) in the closed position in contact with a valve seat, and wherein the nozzle needle (12) generates a force acting in the opening direction on an annular surface with the pressure of the fuel pump (1 ) pumped fuel is acted upon. An injection begins when the force directed in the opening direction exceeds the force directed in the closing direction, the force directed in the closing direction being variably adjustable depending on engine operating parameters before the start of an injection. To optimize the injection process, the force acting on the nozzle needle (12) in the closing direction can also be changed after the start of an injection.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, mit einer als Hubkolbenpumpe ausgebildeten Kraftstoffpumpe, die zum Einspritzen in den Brennraum einer Brennkraftmaschine Kraftstoff zu einem Injektor fördert. Zur Steuerung von Beginn und Ende einer Einspritzung wird ein Querschnitt der Düsennadel mit dem von der Kraftstoffpumpe gelieferten Kraftstoff beaufschlagt, der eine Öffnungskraft an der Düsennadel in Öffnungsrichtung bewirkt. Entsprechend der Fördercharakteristik der Hubkolbenpumpe steigt der Kraftstoffdruck bis zum Erreichen eines Höchstdrucks an, um dann wieder abzufallen. Bei derartigen herkömmlichen Einspritzsystemen erfolgt eine Einspritzung häufig in niedrigen Druckbereichen im Druckanstieg und im Druckabfall, die keine optimale Zerstäubung des eingespritzten Kraftstoffs zulassen.The invention relates to a fuel injection device, with a fuel pump designed as a reciprocating pump, the for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine to an injector. A cross section is used to control the start and end of an injection the nozzle needle supplied with the fuel supplied by the fuel pump, which is an opening force on the nozzle needle in the opening direction causes. According to the funding characteristics the piston pump increases the fuel pressure until it reaches a maximum pressure to then fall off again. In such conventional Injection systems are often injected in low pressure ranges in the pressure increase and in the pressure drop that do not optimally atomize the Allow injected fuel.

Aus der US 4,403,585 geht ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem Einspritzventil als bekannt hervor, bei welchem der Öffnungsdruck des Einspritzventils in Abhängigkeit von verschiedenen Motorparametern eingestellt werden kann, wie beispielsweise der Motordrehzahl, Kühlmitteltemperatur oder der Steuerstangenstellung. Die jeweils optimalen Öffnungsdrücke sind in einem Speicher abgelegt. Um den Einspritzbeginn zu variieren, wird die Düsennadelzuhaltekraft durch hydraulische Beaufschlagung eines auf die Ventilschließfeder wirkenden Kolbens variiert.From the US 4,403,585 a fuel injection system with an injection valve is known to be known, in which the opening pressure of the injection valve can be set depending on various engine parameters, such as, for example, the engine speed, coolant temperature or the control rod position. The optimal opening pressures are stored in a memory. In order to vary the start of injection, the nozzle needle locking force is varied by hydraulic action on a piston acting on the valve closing spring.

Im Weiteren ist es beispielsweise aus der DE 25 00 644 C2 bekannt, dass Kraftstoffeinspritzventile in Folge der unter schiedlichen Beaufschlagungsquerschnitte für den Kraftstoff in geschlossenem und geöffnetem Zustand eine Differenz zwischen Öffnungs- und Schließdruck aufweisen. Für den Öffnungsvorgang ist der außerhalb des Düsennadelsitzes liegende Ringquerschnitt, für den Schließvorgang jedoch der gesamte Querschnitt der Düsennadel maßgebend, was der Grund dafür ist, dass der Schließdruck stets unter dem Öffnungsdruck liegt. Für den Verbrennungsablauf ist dieser Effekt unerwünscht, da der Kraftstoff im Einspritzbereich nach Erreichen des Spitzendrucks mit abfallendem Druck immer schlechter zerstäubt wird. Deshalb wird der Schließdruck über den durch die Nadelgeometrie bestimmten Wert angehoben, indem die Düsennadel nach Einspritzbeginn mit einer zusätzlichen Schließkraft beaufschlagt wird. Hierzu dient ein Ventil, das einen Steuerraum über eine Drossel mit der Einspritzleitung verbindet. Im Steuerraum wird ein auf die Düsennadel wirkender Kolben druckbeaufschlagt. Nach dem Schließen der Düsennadel wird der Druck im Steuerraum über eine Drosselstelle abgebaut, die mit einer Kraftstoffleckleitung in Verbindung steht.Furthermore, it is from, for example DE 25 00 644 C2 Known that fuel injection valves have a difference between the opening and closing pressure as a result of the different loading cross sections for the fuel in the closed and open state. The ring cross section lying outside the nozzle needle seat is decisive for the opening process, but the entire cross section of the nozzle needle is decisive for the closing process, which is the reason why the closing pressure is always below the opening pressure. This effect is undesirable for the combustion process, since the fuel in the injection area is atomized more and more poorly after the peak pressure is reached as the pressure drops. Therefore, the closing pressure is raised above the value determined by the needle geometry by applying an additional closing force to the nozzle needle after the start of injection. A valve is used for this purpose, which connects a control chamber to the injection line via a throttle. In the control room, a piston acting on the nozzle needle is pressurized. After the nozzle needle is closed, the pressure in the control chamber is reduced via a throttle point that is connected to a fuel leakage line.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zu Grunde, eine konventionelle Kraftstoffeinspritzeinrichtung derart zu verbessern, dass der Einspritzverlauf über dem gesamten Bereich optimiert ist.The specified in claim 1 Invention is based on the problem of a conventional fuel injection device to improve in such a way that the injection process is optimized over the entire range is.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch aufgeführten Merkmale dadurch gelöst, dass nicht nur die in Schließrichtung gerichtete Kraft vor Beginn einer Einspritzung (Öffnungsdruck) in Abhängigkeit von Motorbetriebsparametern variabel einstellbar ist, sondern auch die auf die Düsennadel in Schließrichtung wirkende Kraft nach Beginn einer Einspritzung (Schließdruck) veränderbar ist. Vorteil ist, dass dadurch der Düsennadelhub in Abhängigkeit beliebiger Motorbetriebsparameter so beeinflusst werden kann, dass Einspritzbereiche mit schlechter Zerstäubung im Druckanstieg, aber auch im Druckabfall vermieden oder zumindest reduziert werden. Die Einspritzung ist in jedem Motorbetriebspunkt optimal, da die Düsennadelöffnungskraft und die Düsennadelschließkraft optimal eingestellt werden können. Außerdem kann bei geeignetem Zusammenspiel zwischen Öffnungskraft und Zudrückkraft auf die Düsennadel die Einspritzung so beeinflusst werden, dass eine Vor-, Haupt- und eventuell sogar Nacheinspritzung möglich ist.This problem is caused by the im Claim listed Characteristics solved by that not only in the closing direction directed force before the start of an injection (opening pressure) depending of engine operating parameters is variably adjustable, but also the on the nozzle needle in the closing direction effective force after the start of an injection (closing pressure) variable is. The advantage is that this makes the nozzle needle stroke dependent any engine operating parameters can be influenced so that Injection areas with poor atomization in the pressure rise, however also be avoided or at least reduced in the pressure drop. The Injection is optimal at every engine operating point because of the needle opening force and the nozzle needle closing force optimal can be adjusted. Moreover can with a suitable interplay between opening force and pushing force on the nozzle needle the injection can be influenced so that a pre, main and post-injection may even be possible.

Gemäß besonders zweckmäßiger Ausgestaltungen werden die Zuhaltekräfte durch pneumatischen oder hydraulischen Druck aus einer oder mehreren Druckquellen erzeugt, wobei der Druck unmittelbar auf die Düsennadelrückseite, auf einen Kolben, der auf die Düsennadelrückseite drückt, oder auf einen Kolben, der die Schließfedervorspannung verändert, wirkt, wobei auch Kombinationen von diesen Kolbenanordnungen geeignet sind. Ferner ist es möglich, durch magnetische Kräfte auf die Düsennadelschließkräfte einzuwirken.According to particularly expedient configurations become the locking forces by pneumatic or hydraulic pressure from one or more Pressure sources generated, the pressure directly on the back of the nozzle needle, on a piston on the back of the nozzle needle suppressed, or acts on a piston that changes the closing spring preload, combinations of these piston arrangements are also suitable. It is also possible through magnetic forces to act on the nozzle needle closing forces.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below.

Die 1 zeigt einen Vergleich der Einspritzratenverläufe für ein System herkömmlicher Art und ein erfindungsgemäß optimiertes System;The 1 shows a comparison of the injection rate curves for a conventional system and a system optimized according to the invention;

2 zeigt ein Einspritzsystem mit zwei erfindungsgemäß in im Öffnungs- und Schließdruck veränderlichen Injektoren, denen jeweils eine Kraftstoffpumpe zugeordnet ist; 2 shows an injection system with two injectors according to the invention in variable in the opening and closing pressure, each of which a fuel pump is assigned;

3a und 3b zeigen zwei Ausführungsbeispiele für Injektoren, bei denen die auf die Düsennadel in Schließrichtung wirkende Kraft zur Erzielung eines höheren Schließdrucks als auf Grund der Düsennadelgeometrie möglich selbsttätig erhöht wird, nachdem die Düsennadel den Öffnungshub ausgeführt hat; 3a and 3b show two embodiments for injectors, in which the force acting on the nozzle needle in the closing direction to achieve a higher closing pressure than possible due to the nozzle needle geometry is automatically increased after the nozzle needle has performed the opening stroke;

4a bis 4f zeigen über ein Steuerventil gesteuerte Ausführungsbeispiele, wobei der aus einer gemeinsamen Steuerleitung entnommene Steuerdruck nacheinander auf zwei verschiedene Kolben zur Erzielung des Öffnungs- und Schließdrucks wirkt. 4a to 4f point through a control valve controlled exemplary embodiments, the control pressure taken from a common control line acting successively on two different pistons to achieve the opening and closing pressure.

5a bis 5c zeigen über ein Steuerventil gesteuerte Ausführungen, wobei der Steuerdruck aus zwei separaten Steuerleitungen zur Beaufschlagung eines oder zweier Steuerräume entnommen wird; 5a to 5c show designs controlled by a control valve, the control pressure being taken from two separate control lines to act on one or two control rooms;

6a bis 6c zeigen Ausführungen, bei denen zur Steuerung des Schließdrucks der in der Einspritzleitung anstehende Druck benutzt wird. 6a to 6c show designs in which the pressure in the injection line is used to control the closing pressure.

Die Erfindung dient der Verbesserung der Einspritzung konventioneller Systeme, bei denen eine Hubkolbenpumpe den Kraftstoff zu den Injektoren liefert. Bei den betroffenen Systemen schwankt der an der Düsennadel in Öffnungsrichtung wirkende Kraftstoffdruck entsprechend der Fördercharakteristik der Kraftstoffpumpe während der Einspritzung. Solche Systeme werden in der Literatur auch als druckgesteuerte Systeme bezeichnet. Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, durch Verringerung der Einspritzmengen mit geringem Zerstäubungsdruck zu Beginn und zu Ende der Einspritzung die Qualität der Einspritzung im gesamten Einspritzbereich zu verbessern. Das wird dadurch erreicht, dass die auf die Düsennadel in Schließrichtung wirkenden Kräfte vor einer Einspritzung und nach Beginn der Einspritzung unabhängig voneinander variabel einstellbar sind. Bei einigen Systemen, wenn zwei im Druck unabhängig voneinander steuerbare Steuerleitungen verwendet werden, ist die Variabilität noch zusätzlich erhöht. Der Steuerdruck kann entweder aktiv durch eine Pumpe oder passiv durch Benutzung der Ventilleckage erzeugt werden. Bei einigen nachstehend ausgeführten Gestaltungen wird der Kraftstoffdruck zur Steuerung herangezogen. Die Erfindung im weiteren auch dazu benutzt werden, durch entsprechende Steuerung eine Vor- oder Nacheinspritzung darzustellen.The invention is intended for improvement the injection of conventional systems in which a reciprocating pump delivers the fuel to the injectors. With the affected systems fluctuates at the nozzle needle in the opening direction acting fuel pressure according to the delivery characteristics of the fuel pump while the injection. Such systems are also called pressure-controlled in the literature Called systems. The invention has set itself the goal of Reduction of injection quantities with low atomization pressure the quality of the injection at the beginning and end of the injection to improve in the entire injection range. This is achieved that the on the nozzle needle in the closing direction acting forces before an injection and after the start of injection independently of each other are variably adjustable. In some systems, when two are in print independently controllable control lines are used, is the variability Additionally elevated. The Control pressure can be either active by a pump or passive by Valve leakage generated. Some below executed In designs, the fuel pressure is used for control. The invention can also be used by appropriate control to represent a pre or post injection.

In 1 ist der Einspritzratenverlauf eines Einspritzsystems ohne Beeinflussung des Öffnungs- und Schließdrucks (gestrichelter Verlauf) und mit Beeinflussung des Öffnungs- und Schließdrucks (durchgezogener Verlauf) dargestellt. Es ist zu erkennen, dass sich durch die Erfindung beim optimierten System steilere Öffnungs- und Schließflanken bei erhöhtem Spitzendruck erreichen lassen, ähnlich einem Verlauf, wie er bei Druckspeichereinspritzsystemen erzielt wird.In 1 the injection rate curve of an injection system without influencing the opening and closing pressure (dashed curve) and with influencing the opening and closing pressure (solid curve) is shown. It can be seen that the invention allows steeper opening and closing flanks with increased peak pressure to be achieved in the optimized system, similar to a course as is achieved with pressure accumulator injection systems.

In 2 ist ein derartiges Einspritzsystem mit zwei Injektoren dargestellt, denen jeweils eine Kraftstoffpumpe 1 zugeordnet ist. Der Pumpenkolben 3 der Kraftstoffpumpe 1 wird von einem Nocken 2 angetrieben. Der Druck in der Einspritzleitung 4, die mit der Zulaufleitung 6 des Injektors 5 verbunden ist, nimmt auf Grund der Charakteristik der Kraftstoffpumpe 1 bis zu einem Höchstwert zu, um dann wieder abzufallen. Der Kraftstoff wird somit zum Injektor nur während der Einspritzphase geliefert. Die Einspritzung wird durch Beaufschlagung des Düsenraums 11 mit dem Kraftstoffdruck gesteuert, der auf einen Bund an der Düsennadel 12 wirkt. Die Injektoren 5 besitzen mit dem Steuerdruck von Steuerleitungen 9 beaufschlagbare Steuerräume 13, 14, um sowohl den Öffnungsdruck als auch den Schließdruck zu variieren. Unter Öffnungsdruck wird dabei der Druck in der Einspritzleitung 4 verstanden, bei dem die Düsennadel 12 öffnet. Unter Schließdruck wird derjenige Druck in der Einspritzleitung 4 verstanden, bei dem die Düsennadel 12 schließt. Es kann, wie dargestellt, eine gemeinsame Steuerleitung 9 vorgesehen sein, die an alle Injektoren angeschlossen ist. Die entsprechenden konstruktiven Möglichkeiten sind an Hand der nachfolgenden Figuren dargestellt.In 2 Such an injection system is shown with two injectors, each of which has a fuel pump 1 assigned. The pump piston 3 the fuel pump 1 is from a cam 2 driven. The pressure in the injection line 4 that with the inlet pipe 6 of the injector 5 connected due to the characteristics of the fuel pump 1 up to a maximum value and then decrease again. The fuel is therefore only delivered to the injector during the injection phase. The injection is carried out by acting on the nozzle area 11 controlled with the fuel pressure on a collar on the nozzle needle 12 acts. The injectors 5 possess with the control pressure of control lines 9 loadable control rooms 13 . 14 to vary both the opening pressure and the closing pressure. The pressure in the injection line is below the opening pressure 4 understood, in which the nozzle needle 12 opens. The pressure in the injection line is below the closing pressure 4 understood, in which the nozzle needle 12 closes. As shown, it can have a common control line 9 be provided, which is connected to all injectors. The corresponding design options are shown in the following figures.

Zur Variierung des Öffnungs- und Schließdrucks besitzen die Injektoren 5 in den Ausführungen nach den 3a und 3b einen ersten Steuerraum 13 und einen zweiten Steuerraum 14. Im Steuerraum 13 ist zugleich auch die Schließfeder 15 untergebracht, die an der Düsennadel 12 eine Kraft in Schließrichtung aufbringt. Die Steuerräume 13 und 14 können mit dem Druck eines Steuermediums beaufschlagt werden, um an der Düsennadel 12 zusätzliche Kräfte in Schließrichtung über die den Steuerräumen 13, 14 zugeordneten Kolben 16, 17 aufzubringen. In 3a sind beide Steuerräume 13, 14 an Steuerleitungen 7, 8 angeschlossen, die von einer gemeinsamen Steuerleitung 9 abzweigen. Die Ausführung gemäß 3b ist zur Ausführung gemäß 3a lediglich darin unterschiedlich, als dass dort keine gemeinsame Steuerleitung 9, sondern separate Steuerleitungen 7, 8 für den Öffnungsdruck und den Schließdruck verwendet werden. Dementsprechend können bei der Ausführung nach 3b unterschiedliche Druckniveaus für Schließ- und Öffnungsdruck Anwendung finden. Der Kolben 16 dient als Niederhaltekolben, durch den durch Druckbeaufschlagung der Öffnungsdruck festgelegt wird. Der Kolben 16 ist, wie angedeutet, dichtend geführt. Eine dichtende Führung des Kolbens 16 kann entfallen. In diesem Fall würde die Düsennadel mit ihrer Rückseite selbst als Kolben 16 dienen, vorausgesetzt, dass ausreichende Übertrittquerschnitte zwischen der Federstelze und ihrer Führung vorgesehen sind. Entsprechendes gilt auch für die weiter unten beschriebenen Figuren. Der Kolben 17 dient als Schließkolben, durch den durch Druckbeaufschlagung der Schließdruck festgelegt wird. Beide Kolben 16, 17 wirken über Stelzen an der Düsennadel 12 in Schließ richtung. Zur Erzielung des Einspritzratenverlaufs gemäß 1 wird der erste Steuerraum 13 vor Beginn einer Einspritzung mit dem geeigneten Steuerdruck beaufschlagt. Der zweite Steuerraum 14 wird mit Steuerdruck beaufschlagt, nachdem die Düsennadel 12 einen Hub ausgeführt hat. Dies erfolgt mit Hilfe des Ventils 18 selbsttätig, indem durch den Düsennadelhub von einer mit dem Schließkolben 17 gekoppelten Ventilstange 19 das Ventil 18 aufgedrückt wird, so dass der Steuerdruck im zweiten Steuerraum 14 anliegt. Die gleiche selbsttätige Zuschaltung erfolgt auch beim Ausführungsbeispiel nach 3b, wobei, wie erwähnt, lediglich der Unterschied besteht, dass zwei separate Steuerleitungen 7, 8 vorhanden sind, die eine völlig unabhängige Steuerung von Öffnungs- und Schließdruck erlauben. Der zweite Steuerraum 14 ist bei beiden Ausführungen jeweils über eine Drossel 20 mit einer Entlastungsleitung 21 verbunden. Über die Entlastungsleitung 21 erniedrigt sich der Druck im zweiten Steuerraum 14, wenn die Einspritzung beendet ist. Dies erfolgt wiederum selbsttätig, da das Ventil 18 durch die Düsennadel 12 selbsttätig geschlossen wird.The injectors are used to vary the opening and closing pressure 5 in the versions according to the 3a and 3b a first control room 13 and a second control room 14 , In the control room 13 is also the closing spring 15 housed on the nozzle needle 12 applies a force in the closing direction. The control rooms 13 and 14 can be pressurized with a control medium to the nozzle needle 12 additional forces in the closing direction via the control rooms 13 . 14 assigned pistons 16 . 17 applied. In 3a are both control rooms 13 . 14 on control lines 7 . 8th connected by a common control line 9 branch. The execution according to 3b is according to execution 3a only different in that there is no common control line 9 but separate control lines 7 . 8th be used for the opening pressure and the closing pressure. Accordingly, when running after 3b different pressure levels for closing and opening pressure are used. The piston 16 serves as a hold-down piston, through which the opening pressure is determined by pressurization. The piston 16 is, as indicated, performed in a sealing manner. A sealing guide for the piston 16 can be omitted. In this case, the back of the nozzle needle itself would act as a piston 16 serve, provided that sufficient cross-sections are provided between the spring stilts and their guidance. The same applies to the figures described below. The piston 17 serves as a closing piston, through which the closing pressure is determined by pressurization. Both pistons 16 . 17 act on stilts on the nozzle needle 12 in the closing direction. To achieve the injection rate curve according to 1 becomes the first control room 13 before the start of an injection with the appropriate control pressure. The second control room 14 is pressurized after the nozzle needle 12 performed a stroke. This is done with the help of the valve 18 automatically by the nozzle needle stroke of one with the closing piston 17 coupled valve rod 19 the valve 18 is pressed so that the control pressure in the second control room 14 is applied. The same itself active connection also takes place in the embodiment 3b , with the only difference, as mentioned, that two separate control lines 7 . 8th are available, which allow a completely independent control of opening and closing pressure. The second control room 14 is a throttle in both versions 20 with a relief line 21 connected. Via the relief line 21 the pressure in the second control room decreases 14 when the injection is finished. This in turn takes place automatically, since the valve 18 through the nozzle needle 12 is closed automatically.

Mit den Ausführungsformen nach den 4a bis 4f sind Injektoren 5 zusammengefasst, bei denen entweder ein 2/2-Steuerventil 23 oder ein 3/2-Steuerventil 24 eine gemeinsame Steuerleitung 9 für Öffnungs- und Schließdruck beherrscht. Von der gemeinsamen Steuerleitung 9 zweigen jeweils Steuerleitungen 7 und 8 zu ersten (13) und zweiten (14) Steuerräumen ab, um durch Druckbeaufschlagung der zugeordneten Kolben 16 und 17 das Öffnungs- und Schließverhalten des Injektors zu beeinflussen.With the embodiments according to 4a to 4f are injectors 5 summarized, in which either a 2/2 control valve 23 or a 3/2 control valve 24 a common control line 9 mastered for opening and closing pressure. From the common control line 9 each branch control lines 7 and 8th to first ( 13 ) and second ( 14 ) Control rooms to by pressurizing the associated pistons 16 and 17 to influence the opening and closing behavior of the injector.

Bei 4a dient ein 2/2-Steuerventil in Kombination mit einer in einer Entlastungsleitung 21 angeordneten Drossel 20 zur Steuerung. Mit der Drossel 20 erfolgt nach dem Düsen schließen eine Entlastung des zweiten Steuerraums 14, der den Schließdruck regelt. Der erste Steuerraum 13 bleibt mit dem Steuerdruck beaufschlagt, der natürlich vor der nächsten Einspritzung in geeigneter Weise angepasst wird, um einen vorgesehenen Öffnungsdruck zu erzielen. Zur Anpassung des Drucks ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die jedoch nicht näher dargestellt ist. Bei Beginn der nächsten Einspritzung ist nur der erste Steuerraum 13 mit dem in der Steuerleitung 9 bzw. 7, 8 herrschenden Druck beaufschlagt.at 4a serves a 2/2 control valve in combination with one in a relief line 21 arranged choke 20 for controlling. With the throttle 20 after the nozzles close, the second control chamber is relieved 14 that regulates the closing pressure. The first control room 13 remains at the control pressure, which is of course adjusted in a suitable manner before the next injection in order to achieve an intended opening pressure. A control device is provided to adjust the pressure, but is not shown in detail. At the beginning of the next injection there is only the first control room 13 with that in the control line 9 respectively. 7 . 8th prevailing pressure.

Beim Ausführungsbeispiel nach der 4b erfolgt die Steuerung direkt über ein 3/2-Steuerventil 24, das auch die Entlastung steuert.In the embodiment according to the 4b the control takes place directly via a 3/2-way valve 24 that also controls the relief.

Bei der Ausführungsform nach 4c wird nicht der Federraum zur Druckbeaufschlagung benutzt, vielmehr sind zwei hintereinander angeordnete separate Steuerkolben 16 und 17 vorgesehen, deren Steuerräume 13, 14 über ein 3/2-Steuerventil 24 mit der Steuerleitung 9 verschaltet werden.In the embodiment according to 4c If the spring chamber is not used for pressurization, two separate control pistons are arranged one behind the other 16 and 17 provided whose control rooms 13 . 14 via a 3/2 control valve 24 with the control line 9 can be connected.

Die 4d und 4e entsprechen den Ausführungsformen gemäß den 4b und 4a mit dem Unterschied, dass die Einstellung des Öffnungsdrucks über die Veränderung der Federvorspannung der Schließfeder 15 erfolgt, wozu im Raum der Schließfeder 15 ein dichtend geführter Kolben 16 vorgesehen ist, der eine obere Abstützung für die Schließfeder 15 bildet.The 4d and 4e correspond to the embodiments according to FIGS 4b and 4a with the difference that the setting of the opening pressure by changing the spring preload of the closing spring 15 takes place in the space of the closing spring 15 a sealingly guided piston 16 is provided, which is an upper support for the closing spring 15 forms.

Die 4f zeigt ein Ausführungsbeispiel eines elektromagnetisch betätigten Steuerventils 20, das eine vom Steuerraum 14 wegführende Entlastungsleitung 21 öffnet. Der Schließdruck kann in Kombination mit einer Zulaufdrossel in der Steuerleitung 8 durch Variierung des Öffnungsquerschnitts unabhängig vom Steuerdruck in der Steuerleitung 9 verändert werden.The 4f shows an embodiment of an electromagnetically actuated control valve 20 , one from the control room 14 leading discharge line 21 opens. The closing pressure can be combined with an inlet throttle in the control line 8th by varying the opening cross-section regardless of the control pressure in the control line 9 to be changed.

Die 5a bis 5c zeigen Ausführungsmöglichkeiten unter Verwendung zweier separater Steuerleitungen 7, 8 für Düsenöffnungs- und Düsenschließdruck, die von einem 3/2-Steuerventil geschaltet werden.The 5a to 5c show implementation options using two separate control lines 7 . 8th for nozzle opening and closing pressure, which are switched by a 3/2-way valve.

Die Ausführungsformen nach den 5a und 5b bedienen sich jeweils eines einzigen Steuerraums 51 mit zugeordnetem Kolben 52, der jeweils nacheinander, nämlich vor Beginn einer Einspritzung mit dem in der ersten (7) und nach Beginn und vor dem Ende der Einspritzung mit dem Druck in der zweiten (8) Steuerleitung über eine Leitung 50 beaufschlagt wird. Der Druck in der zweiten Steuerleitung ist höher als der Druck in der ersten Steuerleitung. Nachdem die Düsennadel 12 geschlossen hat, wird der Steuerraum auf den niedrigeren Druck der Steuerleitung 7 entlastet.The embodiments according to 5a and 5b each use a single control room 51 with assigned piston 52 , one after the other, namely before the start of an injection with the one in the first ( 7 ) and after the start and before the end of the injection with the pressure in the second ( 8th ) Control line over a line 50 is applied. The pressure in the second control line is higher than the pressure in the first control line. After the nozzle needle 12 has closed, the control room is at the lower pressure of the control line 7 relieved.

Gemäß Ausführungsform der 5c werden zwei miteinander gekoppelte Kolben 16, 17 mit zugehörigen Steuerräumen 13, 14 verwendet, die unabhängig voneinander mit Steuerdruck aus den Steuerleitungen 7, 8 beaufschlagbar sind. Die Steuerleitung 7 für den Öffnungsdruck bleibt ständig mit dem entsprechenden Steuerraum 13 verbunden, und nur die Steuerleitung 8 für den Schließdruck muss durch ein 3/2-Steuerventil gesteuert werden, das nach Beendigung der Einspritzung den Steuerraum 14 mit einer Entlastungsleitung 21 verbindet.According to the embodiment of 5c become two pistons coupled together 16 . 17 with associated control rooms 13 . 14 used independently with control pressure from the control lines 7 . 8th are acted upon. The control line 7 for the opening pressure remains constantly with the appropriate control room 13 connected, and only the control line 8th for the closing pressure must be controlled by a 3/2-way valve which, after the injection has ended, the control room 14 with a relief line 21 combines.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den 6a bis 6c wird zur Steuerung des Schließdrucks der in der Einspritzleitung 4 anstehende Kraftstoffdruck verwendet.In the embodiments according to the 6a to 6c is used to control the closing pressure in the injection line 4 pending fuel pressure used.

Bei der Ausführungsform nach 6a wird zur Steuerung von Öffnungs- und Schließdruck ein Steuerraum 51 mit zugeordnetem Kolben 52 verwendet, der nacheinander mit dem in der Steuerleitung 7 und dem in der Einspritzleitung 4 anstehenden Druck beaufschlagt wird. Das 2/2-Steuerventil 23 verbindet die Steuerleitung 8 mit der Einspritzleitung 4, wenn der Druck in der Einspritzleitung ein vorgegebenes Niveau unterschreitet. Der Kolben 52 ist so ausgelegt, dass bei Beaufschlagung mit dem Kraftstoffdruck ein sofortiges Schließen der Düsennadel erfolgt.In the embodiment according to 6a becomes a control room to control the opening and closing pressure 51 with assigned piston 52 used one after the other in the control line 7 and that in the injection line 4 pressure is applied. The 2/2 control valve 23 connects the control line 8th with the injection line 4 when the pressure in the injection line falls below a predetermined level. The piston 52 is designed so that when the fuel pressure is applied, the nozzle needle closes immediately.

Gemäß den 6b und 6c dienen wiederum separate Steuerräume 13, 14 mit zugeordneten Kolben 16, 17 zur Steuerung von Öffnungs- und Schließdruck. Beiden Injektoren ist gemeinsam, dass ein Steuerventil 31 verwendet wird, das auf einen Druckabfall in der Einspritzleitung 4 reagiert.According to the 6b and 6c serve separate control rooms 13 . 14 with assigned pistons 16 . 17 to control opening and closing pressure. Both injectors have in common that a control valve 31 is used, which is due to a pressure drop in the injection line 4 responding.

Im Fall von 6b ist das Steuerventil 31 auf zwei einander gegenüberliegenden Flächen einerseits mit dem Druck in einer Leitung 32, die mit der Steuerleitung 7 über ein Rückschlagventil 33 mit Drosselbypass in Verbindung steht, beaufschlagt und andererseits mit dem in der Einspritzleitung 4 herrschenden Druck der in der Leitung 30 ansteht. Auf Grund der Flächenverhältnisse sperrt das Steuerventil 31 während einer Einspritzung bei ausreichendem Kraftstoffdruck eine Steuerleitung 8 für den Schließdruck. Erst wenn ein ausreichender Abfall des Einspritzdrucks gegen Ende der Einspritzung auftritt, wird das Steuerventil 31 in eine Lage verschoben, in der ein Durchgang geöffnet wird, so dass der Steuerraum mit dem Steuerdruck aus der Steuerleitung 8 beaufschlagt wird. Bei Beaufschlagung des Kolbens 17 mit dem Steuerdruck wird die Düsennadel 12 sofort in Schließstellung verschoben. Nach Einspritzende erfolgt die Entlastung des Steuerraums 14 über eine Entlastungsleitung mit Drossel bei gleichzeitigem Verschluss der Steuerleitung 8.In case of 6b is the control valve 31 on two opposite surfaces on the one hand with the pressure in a line 32 that with the control line 7 via a check valve 33 communicates with throttle bypass, and on the other hand with that in the injection line 4 prevailing pressure on the line 30 pending. On The control valve closes due to the area ratio 31 a control line during an injection with sufficient fuel pressure 8th for the closing pressure. The control valve is only activated when there is a sufficient drop in the injection pressure towards the end of the injection 31 moved to a position in which a passage is opened, so that the control room with the control pressure from the control line 8th is applied. When the piston is loaded 17 with the control pressure the nozzle needle 12 immediately moved to the closed position. After the end of injection, the control chamber is relieved 14 via a relief line with throttle while simultaneously closing the control line 8th ,

Der Injektor gemäß 6c arbeitet in ähnlicher Weise. Lediglich die Bauart des Steuerventils 31 ist unterschiedlich.The injector according to 6c works in a similar way. Only the design of the control valve 31 is different.

Solange ein hoher Einspritzdruck an dem Ventilkolben anliegt, bleibt die zum Kolben 17 führende Steuerleitung 8 verschlossen. Erst bei einem Druckabfall in der Einspritzleitung 4 wird die Steuerleitung 8 für den Schließdruck vom Steuerventil 31 frei gegeben.As long as there is a high injection pressure at the valve piston, it remains with the piston 17 leading control line 8th locked. Only when there is a pressure drop in the injection line 4 becomes the control line 8th for the closing pressure from the control valve 31 Approved.

Claims

Fuel injection device for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine, with a fuel pump ( 1 ) to deliver fuel under increasing and decreasing pressure, and with an injector ( 5 ) with an injection nozzle and with a nozzle needle ( 12 ) to control the start and end of an injection, the nozzle needle ( 12 ) in the injection pauses by a in the closing direction on the nozzle needle ( 12 ) acting force is held in the closed position in contact with a valve seat, and wherein the nozzle needle ( 12 ) on an annular surface with the pressure of the fuel pump ( 1 ) The fuel delivered can be acted upon to generate a force directed in the opening direction, and an injection begins when the force directed in the opening direction exceeds the force directed in the closing direction, the force directed in the closing direction being variably adjustable before the start of injection depending on engine operating parameters, characterized in that the on the nozzle needle ( 12 ) force acting in the closing direction can be changed after the start of an injection.

Fuel injection device according to claim 1, characterized characterized that the force acting in the closing direction after Start of injection compared to that before injection in the closing direction acting force can be increased is.

Fuel injection device according to claim 2, characterized characterized in that the force acting in the closing direction during the Injection can be increased by at least the amount by which the force in the opening direction after the start of injection due to the addition of fuel pressure acted upon nozzle needle cross-sectional area increased.

Fuel injection device according to claim 2, characterized characterized that the force acting in the closing direction after Start of injection to end injection immediately on one in the opening direction force exceeding force elevated becomes.

Fuel injection device according to one of claims 1 to 4, characterized in that on the nozzle needle ( 12 ) a closing spring acting in the closing direction ( 15 ) attacks.

Fuel injection device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the nozzle needle ( 12 ) a magnetic force can be applied in the closing direction.

Fuel injection device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the injector ( 5 ) with two control rooms ( 13 . 14 ) which piston ( 16 . 17 ) are assigned, which when a control pressure is applied to the nozzle needle ( 12 ) cause forces acting in the closing direction.

Fuel injection device according to claim 7, characterized in that the first control chamber ( 13 ) at the start of injection with a in a first control line ( 7 ) prevailing control pressure, while the second control room ( 14 ) with a relief channel ( 21 ) and that the second control room ( 14 ) after the start of injection with one in a second control line ( 8th ) prevailing control pressure can be applied.

Fuel injection device according to claim 8, characterized in that the first and the second control line ( 7 . 8th ) Are branch lines that are connected by a common control line ( 9 ) branch off.

Fuel injection device according to claim 8 or 9, characterized in that the second control line ( 14 ) can be automatically activated depending on the needle stroke.

Fuel injection device according to claim 8 or 9, characterized in that the second control line ( 14 ) a 2/2 control valve ( 23 ) contains, and that in the with the control room ( 14 ) connected discharge line ( 21 ) a throttle valve ( 8th ) is arranged.

Fuel injection device according to claim 8 or 9, characterized in that the second control line ( 8th ) a 3/2 control valve ( 24 ) contains, that the control room ( 14 ) with the second control line ( 8th ) or the discharge management ( 21 ) connects.

Fuel injection device according to claim 9, characterized in that in the second control line ( 8th ) an inlet throttle ( 29 ) and in the discharge line ( 21 ) the cross-section of the discharge line ( 21 ) control valve ( 23 ) is arranged.

Fuel injection device according to claim 9, characterized in that in the second control line ( 8th ) one from in the injection line ( 4 ) prevailing fuel pressure actuable control valve ( 31 ) is arranged that the second control line ( 8th ) with the second control room ( 14 ) connects when in the injection line ( 4 ) a predetermined pressure drop occurs.

Fuel injection device according to claim 13, characterized in that the control valve ( 23 ) the second control line ( 8th ) with the injection line ( 4 ) connects.

Fuel injection device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the injector ( 5 ) with a control room ( 51 ) which is formed before and during the injection via a first and a second control line ( 7 . 8th ) can be acted upon in succession with different control pressures and correspondingly different ones on the nozzle needle ( 12 ) causes forces acting in the closing direction.

Fuel injection device according to claim 16, characterized in that before the start of the injection the control chamber ( 51 ) with the first control line ( 7 ) and that in the second control line ( 8th ) one from in the injection line ( 4 ) prevailing fuel pressure actuable control valve ( 23 ) is arranged that the second control line ( 8th ) with the control room ( 51 ) connects when in the injection line ( 4 ) a predetermined pressure drop occurs.

Fuel injection device according to claim 17, characterized in that the control valve ( 23 ) the second control line ( 8th ) with the injection line ( 4 ) connects.

Fuel injection device according to one of claims 7 to 18, characterized in that a pneumatic or hydraulic medium.

Fuel injection device according to one of claims 7 to 19, characterized in that the control pressure in each case via common control lines ( 7 ; 8th ; 9 ) with similar control rooms ( 13 ; 14 ; 51 ) several injectors ( 5 ) a fuel injection system is connected.