DE19642441A1 - Method for actuating a fuel injection valve for internal combustion engines - Google Patents
Method for actuating a fuel injection valve for internal combustion enginesInfo
- Publication number
- DE19642441A1 DE19642441A1 DE1996142441 DE19642441A DE19642441A1 DE 19642441 A1 DE19642441 A1 DE 19642441A1 DE 1996142441 DE1996142441 DE 1996142441 DE 19642441 A DE19642441 A DE 19642441A DE 19642441 A1 DE19642441 A1 DE 19642441A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- injection
- valve
- valve member
- fuel
- face
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000002347 injection Methods 0.000 title claims abstract description 95
- 239000007924 injection Substances 0.000 title claims abstract description 95
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 37
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 19
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 abstract description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 abstract description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
- F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
- F02M61/08—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series the valves opening in direction of fuel flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
- F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
- F02M45/04—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
- F02M45/08—Injectors peculiar thereto
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
- F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
- F02M51/0603—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
- F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
- F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung geht von einem Verfahren zum Betätigen eines Kraftstoffeinspritzventils für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Aus der EP 0 218 895 ist ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen bekannt, bei dem ein kolbenförmiges Ventilglied in einer Bohrung eines Ventilkörpers axial geführt ist, die in den Brennraum der Brennkraftmaschine mündet. Das Ventilglied weist dabei an seinem brennraumseitigen Ende einen aus der Bohrung des Ventilkörpers ragenden Schließkopf auf, dessen dem Ventilkörper zugewandte Stirnfläche eine Ventildicht fläche bildet. Diese Ventildichtfläche am Ventilglied wirkt dabei zur Steuerung eines Einspritzquerschnittes mit einer ortsfesten Ventilsitzfläche zusammen, die an der brennraum seitigen Stirnfläche des Ventilkörpers gebildet ist und die die Mündung der Bohrung umgibt. Dabei mündet zudem ein zwischen der Bohrung und dem Ventilglied gebildeter Kraft stoffdruckkanal an den Ventilsitz, der an eine Einspritz leitung angeschlossen ist. Das Ventilglied wird bei geschlossenem Einspritzventil von einer Ventilfeder in Anlage am Ventilsitz gehalten und zur Ausführung des nach außen gerichteten Öffnungshubes direkt von einem Piezoaktor beaufschlagt. Dabei erfolgt die Öffnungshubbewegung des Ventilgliedes durch das Bestromen des Piezoaktors, der sich mittels eines Hydraulikpolsters ortsfest am Gehäuse abstützend axial in Richtung Ventilglied ausdehnt und dabei das Ventilglied mit seiner Ventildichtfläche vom Ventilsitz abhebt, so daß der Kraftstoff über den aufgesteuerten Öffnungsquerschnitt in den Brennraum strömen kann.The invention relates to a method for actuating a Fuel injection valve for internal combustion engines according to the Genus of claim 1. From EP 0 218 895 a fuel injection valve for internal combustion engines known in which a piston-shaped valve member in a Bore of a valve body is axially guided in the Combustion chamber of the internal combustion engine opens out. The valve member has one at the end of the combustion chamber Bore of the valve body protruding closing head, the a valve seal facing the valve body area forms. This valve sealing surface acts on the valve member to control an injection cross section with a stationary valve seat surface together on the combustion chamber side end face of the valve body is formed and the surrounds the mouth of the bore. This also leads to force formed between the bore and the valve member fabric pressure channel to the valve seat connected to an injection line is connected. The valve member is at closed injection valve by a valve spring in System held at the valve seat and for the execution of the external opening stroke directly from a piezo actuator acted upon. The opening stroke movement of the Valve member by energizing the piezo actuator, the by means of a hydraulic cushion on the housing expanding axially towards the valve member while doing so the valve member with its valve sealing surface from the valve seat takes off so that the fuel over the open Opening cross-section can flow into the combustion chamber.
Dabei wird bei dem erzeugten Kegel- oder Schirmstrahl aufgrund der großen Strahloberfläche bereits bei niedrigem Einspritzdruck eine gute Zerstäubung erreicht, wobei sich die Strahleindringtiefe über den maximalen Öffnungshub des Ventilgliedes einstellen läßt.The cone or screen beam generated due to the large beam surface even at low Injection pressure reached a good atomization, with the beam penetration depth over the maximum opening stroke of the Can adjust valve member.
Das bekannte Einspritzverfahren weist dabei jedoch den Nachteil auf, daß das Einspritzventil aufgrund zweier sich widersprechender Auslegungskriterien nur hinsichtlich einer geringen NOx-Emission oder einer geringen Rußemission zu optimieren ist, da eine geringe NOx-Emission eine möglichst lange Einspritzdauer und somit einen kleinen Ventilgliedhub benötigt, während für eine geringe Rußemission eine hohe Strahleindringtiefe und somit ein möglichst großer maximaler Ventilgliedhub notwendig ist.However, the known injection method shows the Disadvantage that the injection valve due to two itself conflicting design criteria only with regard to one low NOx emission or low soot emission is to optimize as low NOx emissions as possible long injection duration and thus a small valve member stroke needed, while for a low soot emission a high one Beam penetration depth and thus the largest possible maximum Valve link stroke is necessary.
Die Anforderungen an moderne Brennkraftmaschinen, insbesondere kleine Dieselmotoren verlangen jedoch möglichst geringe Schadstoffemissionen sowohl hinsichtlich der Ruß- als auch der NOx-Emissionswerte.The requirements for modern internal combustion engines, however, small diesel engines in particular demand as much as possible low pollutant emissions both with regard to soot as well as the NOx emission values.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betätigen eines Kraftstoffeinspritzventils für Brennkraftmaschinen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Funktionen Einspritzdauer und Strahleindringtiefe voneinander entkoppelt sind, so daß sie jeweils einzeln und unabhängig voneinander optimiert werden können.The inventive method for operating a Fuel injection valve for internal combustion engines with the has characteristic features of claim 1 in contrast, the advantage that the functions injection duration and beam penetration depth are decoupled from one another, so that they are optimized individually and independently of each other can be.
Dies wird in vorteilhafter Weise durch ein getaktetes Ansteuern des elektrischen Stellgliedes möglich, wodurch der Öffnungsquerschnitt am Einspritzventil während eines Einspritz-Zyklus intermittierend aufgesteuert wird, so daß die Einspritzmenge steuerbar in Teilmengen in den Brennraum eingespritzt wird. Dabei ist es möglich zunächst eine geringe Voreinspritzmenge einzuspritzen, an die sich nach einer kurzen Einspritzpause die Haupteinspritzmenge unterteilt in mehrere Teileinspritzmengen anschließt, wobei die gesamte Einspritzmenge bei vorgegebenem Einspritzdruck von der Anzahl und der Pulsbreite der einzelnen Teileinspritzungen abhängig ist. Die Einspritzdauer läßt sich dabei unabhängig vom maximalen Ventilgliedöffnungshub über die Anzahl und die Pulsbreite der einzelnen Teilöffnungshübe steuern, so daß Geräusch und NOx-Emission direkt beeinflußbar sind. Dabei ergibt sich insbesondere durch die Einspritzpausen eine intensive Vermischung von Abgas und Frischluft im Brennraum. Durch die örtliche "Abgasrückführung" einerseits und die örtlichen Temperaturabsenkung des verbrannten Kraftstoff-Luftgemisches andererseits wird dabei eine besonders geringe NOx-Emission erreicht.This is advantageously done by a clocked Control of the electrical actuator possible, whereby the Opening cross section at the injection valve during a Injection cycle is opened intermittently, so that the injection quantity controllable in partial quantities in the combustion chamber is injected. It is possible to start with one inject a small amount of pre-injection, which is followed by the main injection quantity after a short injection break divided into several partial injection quantities, whereby the total injection quantity at a given injection pressure on the number and pulse width of each Partial injections is dependent. The injection duration leaves is independent of the maximum valve member opening stroke about the number and pulse width of each Control partial opening strokes so that noise and NOx emissions can be directly influenced. This results in particular through the injection breaks an intensive mixing of Exhaust gas and fresh air in the combustion chamber. Through the local "Exhaust gas recirculation" on the one hand and the local ones Lowering the temperature of the burned air / fuel mixture on the other hand, there is a particularly low NOx emission reached.
Da im Teillastbereich der zu versorgenden Brennkraftmaschine eine gegenüber dem Vollastbetrieb geringere Strahleindringtiefe des Einspritzstrahles notwendig ist, kann der Ventilgliedhub im Teillastbereich gegenüber dem maximalen Hub reduziert werden. Desweiteren ist es vorteilhaft, den Ventilgliedhub auch in Abhängigkeit von Ladedruck und Kompressionsendtemperatur zu steuern, da die notwendige Strahleindrintiefe auch von diesen Parametern der Brennkraftmaschine abhängig ist. Because in the partial load range of the internal combustion engine to be supplied a lower compared to full load operation Jet penetration depth of the injection jet is necessary, the valve member stroke in the partial load range compared to maximum stroke can be reduced. Furthermore, it is advantageous, the valve member stroke also in dependence on Control boost pressure and final compression temperature as the required jet depth also from these parameters of Internal combustion engine is dependent.
Mittels des erfindungsgemäßen Einspritzverfahrens ist zudem eine Formung des Einspritzverlaufs über die Modulation des Ventilgliedhubs der einzelnen Teilöffnungsimpulse möglich. Dabei ist es besonders vorteilhaft, speziell bei den ersten Öffnungsimpulsen einen ansteigenden Ventilgliedhub auszuführen, um den Kraftstoff zunächst in die Nähe der voreingespritzten und bereits entflammten Kraftstoffmenge zu bringen.By means of the injection method according to the invention a shaping of the injection process via the modulation of the Valve member strokes of the individual partial opening pulses possible. It is particularly advantageous, especially with the first Opening pulses an increasing valve member stroke to run the fuel close to the first pre-injected and already ignited fuel quantity bring.
Als elektrisches Stellglied wird ein sehr schnell schaltendes Magnetventil oder noch geeigneter ein Piezoaktor verwendet, wobei in diesem Fall die axiale Stellbewegung des Piezoaktors über ein Hydraulikkoppelelement zum Ventilglied vergrößert wird, was gleichzeitig auch dem Ausgleich von Längentoleranzen infolge von Temperaturschwankungen und Fertigungstoleranzen am Piezoaktor wirkt.As an electrical actuator, a very fast switching solenoid valve or, more suitable, a piezo actuator used, in which case the axial adjusting movement of the Piezo actuator via a hydraulic coupling element to the valve member is enlarged, which at the same time also the compensation of Length tolerances due to temperature fluctuations and Manufacturing tolerances on the piezo actuator works.
Um eine maximale Frequenz der Teilimpulse am Ventilglied zu erreichen, kann der Piezoaktor vorteilhafterweise in seiner Eigenfrequenz angeregt werden.To a maximum frequency of the partial pulses on the valve member can achieve, the piezo actuator advantageously in its Natural frequency can be excited.
Die Ansteuerung des Piezoaktors erfolgt über ein elektrisches Steuergerät das Einspritzzeitpunkt, Einspritzmenge, Pulsbreite und Einspritzpausen am Einspritzventil kennfeldgesteuert in Abhängigkeit von Betriebsparametern der zu versorgenden Brennkraftmaschine festlegt.The piezo actuator is controlled via a electrical control unit the injection timing, Injection quantity, pulse width and injection breaks on Injector controlled by map depending on Operating parameters of the internal combustion engine to be supplied specifies.
Die Kraftstoffversorgung des Einspritzventils erfolgt konstant, wozu der Druckkanal des Einspritzventils über eine Einspritzleitung mit einem Kraftstoffsammelraum (Common Rail) verbunden ist, der über eine Kraftstoffhochdruckpumpe ständig mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff befüllt wird. The fuel supply to the injection valve takes place constant, for which the pressure channel of the injection valve via a Injection line with a fuel plenum (Common Rail) is connected via a high-pressure fuel pump constantly filled with fuel under high pressure becomes.
Dabei ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Einspritzverfahrens bei kleinen Diesel- Direkteinspritzmotoren besonders vorteilhaft, da diese nur eine geringe freie Strahllänge des Einspritzstrahles benötigen.The use of the invention Injection process for small diesel Direct injection engines are particularly advantageous because they only a small free jet length of the injection jet need.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous configurations of the The invention relates to the description of Drawing and the claims can be found.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils für Brennkraftmaschinen ist zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Betätigungsverfahrens in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.An embodiment of the invention Fuel injection valve for internal combustion engines is for Explanation of the actuation method according to the invention in shown in the drawing and in the following Description explained in more detail.
Es zeigen die Fig. 1 einen Schnitt durch das Kraftstoffeinspritzventil und eine schematische Darstellung der Anschlüsse und die Fig. 2 ein Diagramm, in dem der Hub des Piezoaktors bzw. des Ventilgliedes während eines Einspritz-Zyklus über der Zeit aufgetragen ist.1, there is shown in FIGS. A section through the fuel injection valve and a schematic representation of the terminals and FIG. 2 is a diagram in which the stroke of the piezoelectric actuator and the valve member during an injection cycle over time is plotted.
Das in der Fig. 1 dargestellte Kraftstoffeinspritzventil weist einen zylindrischen Ventilkörper 1 auf, der mit seiner einen Stirnseite in einen Brennraum 3 der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragt. Im Ventilkörper 1 ist eine axiale Stufenbohrung 5 vorgesehen, die an die in den Brennraum 3 mündende Stirnfläche des Ventilkörpers 1 mündet und in der ein kolbenförmiges Ventilglied 7 axial verschiebbar geführt ist. Das Ventilglied 7 weist an seinem brennraumseitigen Ende einen aus der Bohrung 5 ragenden Schließkopf 9 auf, dessen dem Ventilkörper 1 zugewandte Ringstirnfläche eine Ventildichtfläche 11 bildet. Diese Ventildichtfläche 11 am Ventilglied 7 wirkt zur Steuerung eines Einspritzöffnungs querschnittes mit einer an der brennraumseitigen Stirnfläche des Ventilkörpers 1 gebildeten Ventilsitzfläche 13 zusammen, wobei Ventildichtfläche 11 und Ventilsitzfläche 13 konisch ausgebildet sind. Die Ventilsitzfläche 13 begrenzt dabei einen zwischen der Wand der Bohrung 5 und dem Ventilglied 7 gebildeten Druckkanal 15 im Ventilkörper 1, der andererseits durch einen in der Bohrung 5 gleitenden Ringbund 17 am Ventilglied 7 begrenzt wird und der über eine Querbohrung 19 an eine Einspritzleitung 21 zu einem Kraftstoffsammelraum 23 angeschlossen ist. Der Kraftstoffsammelraum 23 (Common Rail), von dem sämtliche Einspritzleitungen zu den einzelnen Einspritzventilen abführen, wird dabei von einer Kraftstoff hochdruckpumpe 25 über eine Förderleitung 27 mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff aus einem Vorratstank 29 befüllt.The fuel injection valve shown in FIG. 1 has a cylindrical valve body 1 , which projects with its one end face into a combustion chamber 3 of the internal combustion engine to be supplied. In the valve body 1 is an axial stepped bore 5 is provided which opens at the opening into the combustion chamber 3 end face of the valve body 1 and in which a piston-shaped valve member 7 is guided axially displaceably. At its end on the combustion chamber side, the valve member 7 has a closing head 9 protruding from the bore 5, the ring end face of which faces the valve body 1 forms a valve sealing surface 11 . This valve sealing surface 11 on the valve member 7 interacts to control an injection opening cross section with a valve seat surface 13 formed on the combustion chamber end face of the valve body 1 , the valve sealing surface 11 and valve seat surface 13 being conical. The valve seat surface 13 delimits a pressure channel 15 formed in the valve body 1 between the wall of the bore 5 and the valve member 7, which is limited on the other hand by an annular collar 17 sliding in the bore 5 on the valve member 7 and which via a transverse bore 19 leads to an injection line 21 a fuel collection chamber 23 is connected. The fuel collecting chamber 23 (common rail), from which all the injection lines lead to the individual injection valves, is filled by a fuel high-pressure pump 25 via a delivery line 27 with fuel under high pressure from a storage tank 29 .
Das Ventilglied 7 weist zur besseren Führung an seinem brennraumnahen Ende einen an der Wand der Bohrung 5 gleitenden Führungssteg 31 mit Durchtrittsöffnungen für den Kraftstoff auf.For better guidance, the valve member 7 has at its end near the combustion chamber a guide web 31 sliding on the wall of the bore 5 and having passage openings for the fuel.
Mit seinem sich auf der brennraumfernen Seite an den Ringbund 17 anschließenden Schaftteil ragt das Ventilglied 7 in einen Federraum 33 im Ventilkörper 1, in dem eine Schließfeder 35 angeordnet ist, die sich an einem Bohrungsabsatz 37 ortsfest abstützt und das Ventilglied 7 über einen Federteller 39 in Schließrichtung zum Ventilsitz 13 hin beaufschlagt.With its shaft part adjoining the annular collar 17 on the side remote from the combustion chamber, the valve member 7 projects into a spring chamber 33 in the valve body 1 , in which a closing spring 35 is arranged, which is supported in a stationary manner on a bore shoulder 37 and the valve member 7 via a spring plate 39 in Closing direction applied to the valve seat 13 .
Auf der der Schließfeder 35 abgewandten Seite schließt sich ein Schaftende 41 des Ventilgliedes 7 an den Federteller 39 an, der mit seiner freien brennraumfernen Stirnfläche 43 in einen geschlossenen, mit einem Druckmittel gefüllten hydraulischen Arbeitsraum 45 ragt, wobei das Schaftende 41 zweistückig zum Ventilglied 7 ausgebildet und am Federteller 39 mit diesem verbunden ist.On the side facing away from the closing spring 35 , a stem end 41 of the valve member 7 connects to the spring plate 39 , which projects with its free end surface 43 remote from the combustion chamber into a closed hydraulic working space 45 filled with a pressure medium, the stem end 41 being formed in two parts with the valve member 7 and is connected to the spring plate 39 .
Der hydraulische Arbeitsraum 45 wird an seinem der Stirnfläche 43 des Ventilgliedes 7 gegenüberliegenden Ende von der Stirnfläche 47 eines Verstellkolbens 49 begrenzt, der andererseits mit der Stirnfläche eines Piezoaktors 51 in Form eines zylindrischen Piezostacks verbunden ist. Dabei ist die Stirnfläche 47 des Verstellkolbens 49 des Piezoaktors 51 größer ausgebildet als die Stirnfläche 43 des Ventilgliedschaftendes 41, so daß die axiale Verstellhubbewegung des Piezoaktors 51 über den hydraulischen Arbeitsraum 45 in eine größere Verstellhubbewegung des Ventilgliedes 7 übersetzt wird.The hydraulic working chamber 45 is delimited at its end opposite the end face 43 of the valve member 7 by the end face 47 of an adjusting piston 49 , which on the other hand is connected to the end face of a piezo actuator 51 in the form of a cylindrical piezo stack. The end face 47 of the adjusting piston 49 of the piezo actuator 51 is larger than the end face 43 of the valve member shaft end 41 , so that the axial adjustment stroke movement of the piezo actuator 51 is translated into a larger adjustment stroke movement of the valve member 7 via the hydraulic working space 45 .
Der Piezoaktor 51 ist über eine elektrische Anschlußleitung 53 mit einem elektrischen Steuergerät 55 verbunden, das die Bestromung sämtlicher Piezoaktoren 51 der einzelnen Einspritzventile steuert.The piezo actuator 51 is connected via an electrical connection line 53 to an electrical control unit 55 which controls the energization of all the piezo actuators 51 of the individual injection valves.
Das Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen arbeitet in folgender Weise.The fuel injection valve for internal combustion engines works in the following way.
In geschlossenem Zustand des Einspritzventils ist der Piezoaktor 51 stromlos geschaltet und seine axiale Ausdehnung entspricht der Ausgangsstellung. Die Schließfeder 35 hält das Ventilglied 7 mit seiner Ventildichtfläche 11 in Anlage am Ventilsitz 13, so daß der Einspritzöffnungsquerschnitt verschlossen ist. Dabei steht im Druckkanal 15 der Kraftstoffhochdruck des Sammelraumes 23 an, der sich bis an den Ventilsitz 13 fortsetzt. Die den Druckkanal 15 axial begrenzenden Flächen am Schließkopf 9 und am Ringbund 17 sind dabei so ausgelegt, daß das Ventilglied 7 etwa druckausgeglichen ist, so daß die Schließfeder 35 den Kraftstoffhochdruck nicht überwinden muß.In the closed state of the injection valve, the piezo actuator 51 is switched off and its axial extent corresponds to the starting position. The closing spring 35 holds the valve member 7 with its valve sealing surface 11 in contact with the valve seat 13 , so that the cross section of the injection opening is closed. The high pressure of fuel in the collecting space 23 is present in the pressure channel 15 and continues to the valve seat 13 . The axially delimiting the pressure channel 15 surfaces on the closing head 9 and the collar 17 are designed so that the valve member 7 is approximately pressure balanced so that the closing spring 35 does not have to overcome the high fuel pressure.
Soll eine Einspritzung am Einspritzventil erfolgen, wird der Piezoaktor 51 über das Steuergerät 55 bestromt und dehnt sich in Folge dieses Anlegens einer Spannung axial aus. Diese axiale Ausdehnung des an seinem brennraumfernen Ende ortsfest fixierten Piezoaktors 51 bewirkt eine Verschiebung des Verstellkolbens 49 in Richtung Ventilglied 7, die über den hydraulischen Arbeitsraum 45 entgegen der Kraft der Schließfeder 35 auf das Ventilglied 7 übertragen wird, wobei aufgrund der Übersetzung der hydraulischen Kopplung der Öffnungshubweg am Ventilglied 7 noch vergrößert wird. Das Ventilglied 7 hebt dabei vom Ventilsitz 13 ab und gibt den Öffnungsquerschnitt zwischen der Ventildichtfläche 11 und dem Ventilsitz 13 frei, über den der Schirm- oder Kegelstrahl zur Einspritzung in den Brennraum 3 der Brennkraftmaschine gelangt.If an injection is to take place at the injection valve, the piezo actuator 51 is energized via the control device 55 and expands axially as a result of this application of a voltage. This axial expansion of the piezo actuator 51 , which is fixed at its end remote from the combustion chamber, causes a displacement of the adjusting piston 49 in the direction of the valve member 7 , which is transmitted via the hydraulic working chamber 45 against the force of the closing spring 35 to the valve member 7 , due to the translation of the hydraulic coupling Opening stroke on valve member 7 is increased. The valve member 7 lifts off from the valve seat 13 and releases the opening cross-section between the valve sealing surface 11 and the valve seat 13 , via which the screen or cone jet reaches the combustion chamber 3 of the internal combustion engine for injection.
Für eine optimal schadstoffarme Verbrennung ist der Einspritzvorgang während eines Einspritz-Zyklus dabei wie im Diagramm der Fig. 2 dargestellt, in mehrere Teileinspritzungen unterbrochen.For an optimally low-pollutant combustion, the injection process during an injection cycle is interrupted in several partial injections, as shown in the diagram in FIG. 2.
Dabei zeigt das Diagramm der Fig. 2 den Öffnungshubverlauf "h" des Ventilgliedes 7 über der Zeit "t" eines Einspritz zyklus.The diagram of FIG. 2 shows the opening stroke curve "h" of the valve member 7 over the time "t" of an injection cycle.
Zum Zeitpunkt t1 wird zunächst ein kurzer Einspritzimpuls mit dem Öffnungshub h1 abgesetzt, der den Beginn der Einspritzung einer geringen Voreinspritzmenge auslöst, die die Entflammung im Brennraum 3 einleitet. Dieser kurzzeitige Impuls hat dabei nur einen Teilöffnungshub des Ventilgliedes 7 zur Folge der zum Zeitpunkt t2 beendet ist, so daß das Ventilglied 7 wieder an den Ventilsitz 13 zurückkehrt und den Einspritzvorgang unterbricht. Nach einer kurzen Einspritzpause t2-tn wird zum Zeitpunkt tn die Hauptein spritzung gestartet, die aus mehreren aufeinanderfolgenden Teileinspritzungen mit vollem Ventilgliedhub h2 besteht. Die gesamte Einspritzmenge wird dabei über die Anzahl und die Pulsbreite der Teileinspritzungen vorgegeben, wobei alle Parameter wie Einspritzzeitpunkte, Einspritzmenge, Puls breite und Einspritzpausen kennfeldgesteuert eingestellt werden.At time t1, a short injection pulse with opening stroke h1 is initially triggered, which triggers the start of the injection of a small pre-injection quantity, which initiates the ignition in combustion chamber 3 . This brief pulse has only a partial opening stroke of the valve member 7 as a result, which ends at time t2, so that the valve member 7 returns to the valve seat 13 and interrupts the injection process. After a short injection break t2-tn, the main injection is started at time tn, which consists of several successive partial injections with full valve member stroke h2. The total injection quantity is specified via the number and pulse width of the partial injections, with all parameters such as injection times, injection quantity, pulse width and injection pauses being set in a map-controlled manner.
Der Einspritz-Zyklus wird durch erneutes stromlos schalten des Piezoaktors 51 beendet, so daß die Schließfeder 35 das Ventilglied 7 mit seiner Dichtfläche 11 an den Ventilsitz 13 zurückbewegt und der Einspritzquerschnitt verschlossen wird.The injection cycle is ended by switching off the piezo actuator 51 again so that the closing spring 35 moves the valve member 7 with its sealing surface 11 back to the valve seat 13 and the injection cross section is closed.
Dabei ist es aufgrund des erfindungsgemäßen mehrfachen Unterbrechens des Einspritzvorganges möglich, die Funktionen Einspritzdauer und Strahleindringtiefe voneinander zu entkoppeln, so daß beide Funktionen einzeln optimal an den Bedarf der jeweiligen Brennkraftmaschine angepaßt werden können.It is due to the multiple according to the invention Interrupting the injection process possible, the functions Injection duration and jet penetration depth from each other decouple, so that both functions individually optimal to the Requirements of the respective internal combustion engine to be adjusted can.
Claims (11)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1996142441 DE19642441A1 (en) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | Method for actuating a fuel injection valve for internal combustion engines |
| GB9720628A GB2318388B (en) | 1996-10-15 | 1997-09-30 | Method for the purpose of actuating a fuel-injection valve for internal combustion engines |
| JP28015197A JPH10122084A (en) | 1996-10-15 | 1997-10-14 | Fuel injection valve operation, fuel injection valve and piezo-electric actuator operation for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1996142441 DE19642441A1 (en) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | Method for actuating a fuel injection valve for internal combustion engines |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19642441A1 true DE19642441A1 (en) | 1998-04-16 |
Family
ID=7808768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1996142441 Withdrawn DE19642441A1 (en) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | Method for actuating a fuel injection valve for internal combustion engines |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10122084A (en) |
| DE (1) | DE19642441A1 (en) |
| GB (1) | GB2318388B (en) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2779484A1 (en) * | 1998-06-04 | 1999-12-10 | Daimler Chrysler Ag | PIEZOELECTRICALLY CONTROLLED INJECTOR FOR FUEL INJECTION SYSTEMS |
| WO2001014774A1 (en) * | 1999-08-20 | 2001-03-01 | Robert Bosch Gmbh | Valve for controlling liquids |
| DE19942816A1 (en) * | 1999-09-08 | 2001-03-22 | Daimler Chrysler Ag | Injection valve has hydraulic conversion unit with hollow volume bounded by larger area membrane associated with control element and smaller area one associated with valve element |
| FR2815382A1 (en) * | 2000-10-17 | 2002-04-19 | Bosch Gmbh Robert | Method, for controlling fuel injection of automotive internal combustion engine, has multiple control of control valve which is actuated by a piezoelectric actuator |
| WO2003012283A1 (en) * | 2001-07-30 | 2003-02-13 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injection valve |
| WO2003064847A1 (en) * | 2002-01-30 | 2003-08-07 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injection valve |
| EP1382838A3 (en) * | 2002-07-16 | 2004-04-21 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injector |
| WO2004046540A1 (en) * | 2002-11-20 | 2004-06-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Injector with a directly-actuated compound nozzle needle for fuel injection in an internal combustion engine |
| WO2005068820A1 (en) * | 2004-01-16 | 2005-07-28 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injector with direct needle control |
| WO2008104774A2 (en) * | 2007-02-28 | 2008-09-04 | Scion-Sprays Limited | A method of controlling fuel injection by using multiple fuel injections per cycle |
| DE19946603B4 (en) * | 1999-09-29 | 2009-01-15 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injection valve with compensating sealing elements |
| US8116962B2 (en) | 2007-02-28 | 2012-02-14 | Scion-Sprays Limited | Method of fuel injection |
| CN103195627A (en) * | 2013-03-26 | 2013-07-10 | 哈尔滨工程大学 | Direct control type piezoelectric oil injector |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE522624C2 (en) | 2001-03-29 | 2004-02-24 | Volvo Teknisk Utveckling Ab | A method for controlling the injection of a fluid into an internal combustion engine |
| DE10203655A1 (en) * | 2002-01-30 | 2004-01-22 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injector |
| EP1910659B1 (en) | 2005-08-05 | 2012-02-01 | Scion-Sprays Limited | A fuel injection system for an internal combustion engine |
| US7458364B2 (en) | 2005-08-05 | 2008-12-02 | Scion-Sprays Limited | Internal combustion engine having a fuel injection system |
| GB2423119B (en) * | 2005-08-05 | 2007-08-08 | Scion Sprays Ltd | A Fuel injection system for an internal combustion engine |
| GB2452766B (en) | 2007-09-14 | 2010-01-06 | Scion Sprays Ltd | Internal combustion engine with a fuel injection system |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4022166A (en) * | 1975-04-03 | 1977-05-10 | Teledyne Industries, Inc. | Piezoelectric fuel injector valve |
| GB2047351B (en) * | 1979-04-21 | 1982-11-10 | Lucas Industries Ltd | Control of fuel injection systems for starting i c engines |
| DE3936619A1 (en) * | 1989-11-03 | 1991-05-08 | Man Nutzfahrzeuge Ag | METHOD FOR INJECTING A FUEL INTO THE COMBUSTION CHAMBER OF AN AIR COMPRESSING, SELF-IGNITION ENGINE, AND APPARATUS FOR CARRYING OUT THIS METHOD |
-
1996
- 1996-10-15 DE DE1996142441 patent/DE19642441A1/en not_active Withdrawn
-
1997
- 1997-09-30 GB GB9720628A patent/GB2318388B/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-10-14 JP JP28015197A patent/JPH10122084A/en active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2779484A1 (en) * | 1998-06-04 | 1999-12-10 | Daimler Chrysler Ag | PIEZOELECTRICALLY CONTROLLED INJECTOR FOR FUEL INJECTION SYSTEMS |
| WO2001014774A1 (en) * | 1999-08-20 | 2001-03-01 | Robert Bosch Gmbh | Valve for controlling liquids |
| DE19942816A1 (en) * | 1999-09-08 | 2001-03-22 | Daimler Chrysler Ag | Injection valve has hydraulic conversion unit with hollow volume bounded by larger area membrane associated with control element and smaller area one associated with valve element |
| DE19946603B4 (en) * | 1999-09-29 | 2009-01-15 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injection valve with compensating sealing elements |
| FR2815382A1 (en) * | 2000-10-17 | 2002-04-19 | Bosch Gmbh Robert | Method, for controlling fuel injection of automotive internal combustion engine, has multiple control of control valve which is actuated by a piezoelectric actuator |
| WO2003012283A1 (en) * | 2001-07-30 | 2003-02-13 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injection valve |
| DE10137210B4 (en) * | 2001-07-30 | 2011-04-07 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injector |
| WO2003064847A1 (en) * | 2002-01-30 | 2003-08-07 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injection valve |
| EP1382838A3 (en) * | 2002-07-16 | 2004-04-21 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injector |
| WO2004046540A1 (en) * | 2002-11-20 | 2004-06-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Injector with a directly-actuated compound nozzle needle for fuel injection in an internal combustion engine |
| WO2005068820A1 (en) * | 2004-01-16 | 2005-07-28 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injector with direct needle control |
| WO2008104774A2 (en) * | 2007-02-28 | 2008-09-04 | Scion-Sprays Limited | A method of controlling fuel injection by using multiple fuel injections per cycle |
| WO2008104774A3 (en) * | 2007-02-28 | 2008-10-16 | Scion Sprays Ltd | A method of controlling fuel injection by using multiple fuel injections per cycle |
| US8116962B2 (en) | 2007-02-28 | 2012-02-14 | Scion-Sprays Limited | Method of fuel injection |
| CN103195627A (en) * | 2013-03-26 | 2013-07-10 | 哈尔滨工程大学 | Direct control type piezoelectric oil injector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB9720628D0 (en) | 1997-11-26 |
| JPH10122084A (en) | 1998-05-12 |
| GB2318388A (en) | 1998-04-22 |
| GB2318388B (en) | 1998-12-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE19642441A1 (en) | Method for actuating a fuel injection valve for internal combustion engines | |
| DE19642653C5 (en) | Process for forming an ignitable fuel / air mixture | |
| DE10002270C1 (en) | Valve for controlling liquids has electronic control unit that defines piezoelectric valve element actuating unit drive voltage depending on leakage loss in low pressure region | |
| DE19732802A1 (en) | Fuel injection device for internal combustion engines | |
| DE102005028866A1 (en) | Fuel injection method for engine, involves closing nozzle valve while fuel pressure is maintained above valve opening pressure, and reopening valve for main injection, and reducing fuel pressure in fuel injector | |
| EP1693564A2 (en) | Fuel injector with direct needle control for an internal combustion engine | |
| DE2758057A1 (en) | DOUBLE NEEDLE INJECTION VALVE | |
| DE10122241A1 (en) | Fuel injection valve for internal combustion engines | |
| EP1068445B1 (en) | Fuel injection device for internal combustion engines | |
| DE19910589C2 (en) | Injection valve for an internal combustion engine | |
| WO2003054374A1 (en) | Fuel-injection device for an internal combustion engine | |
| WO2004003377A1 (en) | Device for attenuating the stroke of the needle in pressure-controlled fuel injectors | |
| DE10033428C2 (en) | Pressure controlled injector for injecting fuel | |
| DE10158659A1 (en) | Fuel injection device for an internal combustion engine | |
| DE10031574B4 (en) | Pressure-controlled double-acting high-pressure injector | |
| WO2005040595A1 (en) | Fuel injector with a multipart, directly controlled injection valve element | |
| EP1595074A1 (en) | Fuel injection device for an internal combustion engine | |
| EP1421272B1 (en) | Fuel-injection device for internal combustion engines | |
| EP1472454B1 (en) | Method and device for detecting operating states of a pump-nozzle unit | |
| EP1488089B1 (en) | Method and device for controlling the piezo-actuator of a piezo-control valve of a pump nozzle unit | |
| DE10055269A1 (en) | Pressure controlled injector with pressure translation | |
| EP1226353B1 (en) | Hydraulic control device | |
| DE102007013244A1 (en) | Combustion method for e.g. diesel engine, involves producing rotary spraying jets by eccentric arrangement of injecting openings at combustion chamber-sided end of nozzle body or at combustion chamber-sided end of injection valve element | |
| DE10101802A1 (en) | Valve for controlling liquids e.g. fuel injection valve in IC engine, has actuating piston movably arranged in control piston blind bore to bound hydraulic chamber, with actuating piston and valve closure element made in one piece | |
| EP1472455B1 (en) | Method and device for controlling a control valve of a pump-nozzle unit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |