DE19930530A1 - Fuel injector control device for internal combustion engine - Google Patents
Fuel injector control device for internal combustion engineInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für einen Kraftstof finjektor zum Regeln der Einspritzung von. Kraftstoff in einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Regeln der Einspritzung von Kraftstoff durch einen Kraftstoffinjektor gemäß dem Oberbegriff des An spruchs 6. Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind aus der EP-A-0 826 876 bekannt.The invention relates to a device for a fuel finjector for regulating the injection of. Fuel in one Internal combustion engine according to the preamble of claim 1 and a method for regulating the injection of fuel by a fuel injector according to the preamble of the An Proverb 6. Such a method and such a device are known from EP-A-0 826 876.
Für die Kraftstoffversorgung von Brennkraftmaschinen werden zunehmend Speichereinspritzsysteme verwendet, bei denen mit sehr hohen Einspritzdrücken gearbeitet wird. Solche Ein spritzsysteme sind als Common-Rail-Systeme für Dieselmotoren und HPDI-Einspritzsysteme für Ottomotoren bekannt und zeich nen sich dadurch aus, daß der Kraftstoff mit einer Hochdruck pumpe in einen allen Zylindern der Brennkraftmaschine gemein samen Hochdruckspeicher gefördert wird, von dem aus die Kraftstoffinjektoren, die in den einzelnen Zylindern vorgese hen sind und die Einspritzung durchführen, versorgt werden.For the fuel supply of internal combustion engines memory injection systems are increasingly used, where with very high injection pressures. Such a Spray systems are common rail systems for diesel engines and HPDI injection systems for gasoline engines NEN from the fact that the fuel with a high pressure pump in one of all cylinders of the internal combustion engine seed high pressure storage is promoted from which the Fuel injectors that are provided in the individual cylinders hen and carry out the injection.
Das Öffnen und Schließen der Kraftstoffinjektoren wird dabei in der Regel mit Hilfe einer elektromagnetisch oder piezo elektrisch betätigten Steuervorrichtung durchgeführt. Eine solche Steuervorrichtung weist im allgemeinen einen Aktuator und ein Steuerventil auf, das zwischen einer beweglichen Dü sennadel im Kraftstoffinjektor und dem Aktuator angeordnet ist, um hydraulisch das Öffnen und Schließen der Düsennadel zu bewirken. Das Steuerventil soll dabei zeitlich möglichst exakt den Beginn und das Ende des Einspritzvorgangs festlegen und eine genaue Kontrolle der eingespritzten Kraftstoffmenge ermöglichen. The opening and closing of the fuel injectors is thereby usually with the help of an electromagnetic or piezo electrically operated control device performed. A such control device generally has an actuator and a control valve located between a movable nozzle arranged in the fuel injector and the actuator is to hydraulically open and close the nozzle needle to effect. The control valve should be timed as possible specify the exact start and end of the injection process and accurate control of the amount of fuel injected enable.
Bei der oben genannten EP-A-0 826 876 wird als Steuerventil ein stempelförmiger Ventilkörper eingesetzt, der mit dem Ak tuator verbunden ist und sich in eine Steuerkammer im Kraft stoffinjektor erstreckt, wobei der Ventilkörper eine Dicht fläche aufweist, die im Ruhezustand von einer Feder auf einem Ventilsitz in der Steuerkammer gehalten wird. In diesem ge schlossenen Zustand des Steuerventils steht in der Steuerkam mer im wesentlichen der volle Systemdruck am hinteren Ende einer beweglichen Düsennadel im Kraftstoffinjektor an, so daß die Düsennadel gegen den in einer Düsenkammer im Kraftstof finjektor herrschenden Kraftstoffdruck nach unten gedrückt wird und Einspritzlöcher verschließt. Bei einer Betätigung des Steuerventils durch den Aktuator hebt das Steuerventil mit seiner Dichtfläche vom Ventilsitz in der Steuerkammer ab und bringt die Steuerkammer mit einem Kraftstoffrücklauf in Verbindung. Dadurch fällt die in der Steuerkammer auf die Dü sennadel wirkende Druckkraft im Vergleich zu der Druckkraft, die in der Düsenkammer auf die Düsennadel ausgeübt wird, ab, so daß die Düsennadel von der in der Düsenkammer ausgeübten Druckkraft geöffnet und Kraftstoff über die Einspritzlöcher eingespritzt wird.In the above-mentioned EP-A-0 826 876 is used as a control valve a stamp-shaped valve body used with the Ak tuator is connected and in a control chamber in the force Fabric injector extends, the valve body a seal Surface that is at rest by a spring on a Valve seat is held in the control chamber. In this ge closed state of the control valve is in the control cam essentially the full system pressure at the rear end a movable nozzle needle in the fuel injector, so that the nozzle needle against that in a nozzle chamber in the fuel prevailing fuel pressure pressed down and closes injection holes. When actuated of the control valve by the actuator lifts the control valve with its sealing surface from the valve seat in the control chamber and brings the control chamber in with a fuel return Connection. As a result, that in the control chamber falls on the nozzle pushing force acting against the pushing force, which is exerted on the nozzle needle in the nozzle chamber, so that the nozzle needle is exerted by the one in the nozzle chamber Pressure force opened and fuel through the injection holes is injected.
Die Geschwindigkeit, mit der sich die Düsennadel öffnet, hängt dabei von Kraftstoffabfluß aus der Steuerkammer bei ge öffnetem Steuerventil ab. Dieser Kraftstofffluß wird wiederum vom Spalt zwischen der Dichtfläche des Steuerventils und dem Ventilsitz und damit vom Hub des Steuerventils bestimmt. Bei der EP-A-0 826 876 wird als Aktuator zum Betätigen des Steu erventils ein Piezoelement eingesetzt, bei dem ein vorgegebe ner Spannungsstoß eine elektrische Aufladung und damit eine Längendehnung erzeugt, die den Hub des Steuerventils bewirkt. Fertigungstoleranzen, insbesondere beim Steuerventil und beim Piezoelement, sowie Streuungen in den elektrischen Eigen schaften der Ansteuerschaltung des Piezoelements haben jedoch merklichen Einfluß auf den Hub des Steuerventils und damit auf den Einspritzverlauf des Kraftstoffinjektors. Es besteht deshalb die Gefahr, daß dieser Einspritzverlauf unerwünsch terweise von Kraftstoffinjektor zu Kraftstoffinjektor vari iert.The speed at which the nozzle needle opens depends on fuel flow from the control chamber at ge opened control valve. This fuel flow will in turn of the gap between the sealing surface of the control valve and the Valve seat and thus determined by the stroke of the control valve. At EP-A-0 826 876 is used as an actuator for actuating the control A valve element is used in the valve, in which a predetermined electrical surge and thus one Elongation creates, which causes the stroke of the control valve. Manufacturing tolerances, especially for the control valve and Piezo element, as well as scattering in the electrical properties However, have the control circuit of the piezo element noticeable influence on the stroke of the control valve and thus on the injection course of the fuel injector. It exists therefore the risk that this injection course undesirable variably from fuel injector to fuel injector iert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Steu ervorrichtung und ein Verfahren zum Regeln der Kraftstoffein spritzung durch einen Kraftstoffinjektor bereitzustellen, die eine genaue Einstellung des Einspritzverlaufes des Kraftstof finjektors ermöglichen.The object of the present invention is therefore a tax device and a method for regulating the fuel to provide injection through a fuel injector that a precise adjustment of the fuel injection process enable finjectors.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Steuervorrich tung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 6 ge löst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a control device device according to claim 1 and a method according to claim 6 ge solves. Preferred embodiments of the invention are in the dependent claims specified.
Gemäß der Erfindung wird eine Stelleinrichtung in einem Kraftstoffinjektor so ausgelegt, daß über eine Wirkverbindung der Hub eines Ventilkörpers beim Abheben seiner Dichtfläche von einem Ventilsitz in einer Steuerkammer variabel einge stellt werden kann, wodurch der Kraftstofffluß von der Steu erkammer in einen Rücklauf im Kraftstoffinjektor festgelegt wird. Durch die Möglichkeit der variablen Hubeinstellung läßt sich der Kraftstofffluß aus der Steuerkammer und damit der Druckabbau in dieser Steuerkammer genau festlegen. Dies er möglicht wiederum, die vom Druckabbau in der Steuerkammer be stimmte Öffnungsgeschwindigkeit der Düsennadel und damit den Einspritzverlauf der Düsennadel exakt einzustellen.According to the invention, an actuating device in one Fuel injector designed so that an active connection the stroke of a valve body when lifting off its sealing surface variably turned on by a valve seat in a control chamber can be set, whereby the fuel flow from the tax Chamber determined in a return in the fuel injector becomes. Due to the possibility of variable stroke adjustment the fuel flow from the control chamber and thus the Specify the pressure reduction in this control chamber exactly. This he in turn, be possible from the pressure reduction in the control chamber agreed opening speed of the nozzle needle and thus the Adjust the injection course of the nozzle needle exactly.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird als Stellein richtung ein piezoelektrischer Aktuator eingesetzt, der mit einer Ladungsregelung verbunden ist, um seine Längendehnung so einzustellen, daß über die Wirkverbindung zwischen dem piezoelektrischen Aktuator und dem Steuerventil ein gewünsch ter Hub des Ventilkörpers erzielt wird. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders genaue Regelung des Ventilhubs und damit des Einspritzverlaufs. According to a preferred embodiment, as a position direction used a piezoelectric actuator with a charge control is connected to its elongation so that the active connection between the piezoelectric actuator and the control valve a desired ter stroke of the valve body is achieved. This configuration enables a particularly precise control of the valve lift and thus the course of the injection.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird bei ei nem piezoelektrischen Aktuator als Stelleinrichtung mit Hilfe einer Detektorschaltung fortlaufend die Spannung am piezo elektrischen Aktuator erfaßt, wobei aus dem zeitlichen Ver lauf der gemessenen Spannung der zeitlichen Verlauf der Kraftstoffeinspritzung bestimmt und die Aufladung des piezo elektrischen Aktors entsprechend einem gewünschten zeitlichen Verlauf dieser Einspritzung angepaßt wird. Diese Ausgestal tung ermöglicht eine laufende Anpassung des Einspritzverlaufs im Kraftstoffinjektor, so daß sich ein optimaler Verbren nungsverlauf erzielen läßt.According to a further preferred embodiment, ei nem piezoelectric actuator as an adjusting device with the help a detector circuit continuously the voltage on the piezo electric actuator detected, from the time Ver course of the measured voltage Determines fuel injection and charge the piezo electrical actuator according to a desired temporal Course of this injection is adjusted. This shape tion enables the injection process to be continuously adjusted in the fuel injector, so that there is optimal combustion can be achieved.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung bei spielhaft näher erläutert. Es zeigtIn the following the invention with reference to the drawing explained in a playful way. It shows
Fig. 1 schematisch einen Kraftstoffinjektor mit einer Steuervorrichtung zum Regeln der Kraftstoffeinspritzung; Fig. 1 schematically shows a fuel injector with a control device for controlling the fuel injection;
Fig. 2 eine Detailansicht der erfindungsgemäßen Steuer vorrichtung mit einer ersten Ausführungsform des Ventilkör pers; Fig. 2 is a detailed view of the control device according to the invention with a first embodiment of the Ventilkör pers;
Fig. 3A eine zweite Ausführungsform des Ventilkörpers für das Steuerventil der Fig. 2; Fig. 3A, a second embodiment of the valve body for the control valve of Fig. 2;
Fig. 3B eine dritte Ausführungsform des Ventilkörpers für das Steuerventil der Fig. 2; Fig. 3B, a third embodiment of the valve body for the control valve of Fig. 2;
Fig. 4 den zeitlichen Verlauf der Spannung an einem piezoelektrischen Aktuator und den damit korrelierten Düsen nadelhub bei einem Kraftstoffinjektor der Fig. 1; und FIG. 4 shows the time course of the voltage on a piezoelectric actuator and the needle stroke nozzles correlated therewith in a fuel injector of FIG. 1; and
Fig. 5 das elektrische Blockschaltbild eines Regelkrei ses für einen piezoelektrischen Aktuator in einem Kraftstoff injektor der Fig. 1. Fig. 5 shows the electrical block diagram of a Regelkrei ses for a piezoelectric actuator in a fuel injector in FIG. 1.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Kraftstoffinjektor, wie er in einem Common-Rail-System eingesetzt wird. Der Kraftstoff injektor weist eine Steuerkammer 4 auf, die von einem Hoch druckspeicher (nicht gezeigt) über eine Hochdruckbohrung 1 und eine Zulaufbohrung 2, die eine Zulaufdrossel 3 beinhal tet, mit Kraftstoff unter Systemdruck versorgt wird. In der Steuerkammer 4 wirkt der Kraftstoffdruck auf das hintere Ende einer beweglichen Düsennadel 6. Die Düsennadel 6 weiterhin öffnet und verschließt mit ihrem vorderen Ende Einspritzlö cher 7, die zu einem Brennraum (nicht gezeigt) einer Brenn kraftmaschine führen. Fig. 1 shows schematically a fuel injector, as is used in a common rail system. The fuel injector has a control chamber 4 , which is supplied with fuel under system pressure from a high-pressure accumulator (not shown) via a high-pressure bore 1 and an inlet bore 2 , which includes an inlet throttle 3 . In the control chamber 4, the fuel pressure acts on the rear end of a movable nozzle needle 6 . The nozzle needle 6 continues to open and close with its front end injection holes 7 , which lead to a combustion chamber (not shown) of an internal combustion engine.
Die Hochdruckbohrung 1 im Kraftstoffinjektor verbindet den Hochdruckspeicher weiterhin mit einer Düsenkammer 8, die am vorderen Ende der Düsennadel 6 ausgebildet ist. Wenn sowohl in der Steuerkammer 4 als auch in der Düsenkammer 8 der volle Systemdruck des Kraftstoffs anliegt, wird die Düsennadel 6 aufgrund der größeren Wirkfläche in der Steuerkammer 4 nach unten gedrückt und verschließt die Einspritzlöcher 7. An die Steuerkammer 4 im Kraftstoffinjektor ist ein Steuerventil 10 in Form eines 2/2-Wegeventils angeschlossenen, in das eine Ablaufdrossel 11 integriert ist. Vom Steuerventil 10 geht weiterhin ein druckloser Kraftstoffrücklauf 14 zu einem Kraftstofftank (nicht gezeigt) ab. Das Steuerventil 10 wird über einen Stempel 16 von einer Stelleinrichtung 18, vorzugs weise einem piezoelektrischen Aktuator, angesteuert und betä tigt. Das Steuerventil 10 steuert den Druck, der in der Steu erkammer 4 auf die bewegliche Düsennadel 6 ausgeübt wird.The high-pressure bore 1 in the fuel injector continues to connect the high-pressure accumulator to a nozzle chamber 8 , which is formed at the front end of the nozzle needle 6 . If the full system pressure of the fuel is present both in the control chamber 4 and in the nozzle chamber 8 , the nozzle needle 6 is pressed down due to the larger effective area in the control chamber 4 and closes the injection holes 7 . A control valve 10 in the form of a 2/2-way valve, into which a discharge throttle 11 is integrated, is connected to the control chamber 4 in the fuel injector. A pressure-free fuel return 14 continues from the control valve 10 to a fuel tank (not shown). The control valve 10 is controlled and actuated via a plunger 16 by an actuating device 18 , preferably a piezoelectric actuator. The control valve 10 controls the pressure which is exerted in the control chamber 4 on the movable nozzle needle 6 .
In Fig. 2 ist eine Detailansicht des Kraftstoffinjektors mit einer möglichen Ausführungsform des Steuerventils 10 darge stellt. Das Steuerventil 10 ist dabei unmittelbar angrenzend an die Steuerkammer 4 angeordnet. Dazu ist an die Steuerkam mer 4 anschließend eine Aussparung 41 ausgebildet, die einer Rückseite 61 der Düsennadel 6 gegenüberliegt. In der Ausspa rung 41 ist ein Ventilkörper 20 des Steuerventils 10 einge setzt. Die Aussparung 41 ist zur Steuerkammer 4 hin offen, so daß der in die Aussparung eingesetzte Ventilkörper 20 mit seiner Bodenfläche 21 in die Steuerkammer 4 ragt. Auf der der Steuerkammer 4 abgewandten Seite der Aussparung 41 ist eine Bohrung 42 vorgesehen, durch die der Stempel 16 verläuft, der die Wirkverbindung zwischen dem piezoelektrischen Aktuator 18 und dem Ventilkörper 20 des Steuerventils 10 herstellt. Der Durchmesser des Stempels 16 ist kleiner als der der Bohrung 42 ausgelegt, wobei die Bohrung 42 einen Teil des drucklosen Rücklaufes 14 bildet, durch den der Kraftstoff aus der Steu erkammer 4 bei geöffneten Steuerventil 10 in den Kraftstoff tank zurückfließt.In Fig. 2 is a detailed view of the fuel injector with a possible embodiment of the control valve 10 Darge provides. The control valve 10 is arranged directly adjacent to the control chamber 4 . For this purpose, a recess 41 is subsequently formed on the control chamber 4 , which lies opposite a rear side 61 of the nozzle needle 6 . In the Ausspa tion 41 , a valve body 20 of the control valve 10 is inserted. The recess 41 is open to the control chamber 4 , so that the valve body 20 inserted into the recess projects with its bottom surface 21 into the control chamber 4 . On the side of the recess 41 facing away from the control chamber 4 , a bore 42 is provided, through which the stamp 16 runs, which establishes the operative connection between the piezoelectric actuator 18 and the valve body 20 of the control valve 10 . The diameter of the plunger 16 is designed to be smaller than that of the bore 42 , the bore 42 forming part of the unpressurized return 14 through which the fuel flows out of the control chamber 4 into the fuel tank when the control valve 10 is open.
Die Bohrung 42 hat weiterhin einen kleineren Durchmesser als die Aussparung 41. Der Übergang von der Bohrung 42 in die Aussparung 41 ist als konischer Ventilsitz 43 ausgebildet, auf dem der Ventilkörper 20 mit einer kegelförmigen Dichtflä che 22 an der Oberseite des Ventilkörpers 20 abdichtend zur Anlage kommt. Der Ventilkörper 20 weist weiterhin einen klei neren Durchmesser als die Aussparung 42 auf, so daß zwischen der Außenwandung des Ventilkörpers 20 und der Innenwandung der Aussparung 41 ein Ringkanal 44 bleibt. Dieser Ringkanal 44 stellt eine ständige Verbindung zwischen der Steuerkammer 4 und einer Ventilkammer 45, die durch eine stufenförmige Einschnürung 25 an der Oberseite des Ventilkörpers angrenzend an die Dichtfläche 22 gebildet wird, her. Die Einschnürung 25 des Ventilkörpers 20 weist bezüglich des in der Ventilkammer 45 herrschenden Kraftstoffdrucks, der dem Druck in der Steu erkammer 4 entspricht, eine ringförmige Wirkfläche auf. Diese ringförmige Wirkfläche der Einschnürung 25 ist der Bodenflä che 21, an der auch der in der Steuerkammer 4 herrschende Kraftstoffdruck anliegt, gegenüberliegend angeordnet, wobei die Wirkfläche die Einschnürung 25 jedoch kleiner als die der Bodenfläche 21 ausgebildet ist. Auf der Bodenfläche 21 schlägt weiterhin eine Feder 9 an, die in einer Aussparung 62 in der Düsennadelrückseite 61 abgestützt ist.The bore 42 also has a smaller diameter than the recess 41 . The transition from the bore 42 into the recess 41 is designed as a conical valve seat 43 , on which the valve body 20 with a conical sealing surface 22 comes to rest sealingly on the upper side of the valve body 20 . The valve body 20 also has a smaller diameter than the recess 42 , so that an annular channel 44 remains between the outer wall of the valve body 20 and the inner wall of the recess 41 . This annular channel 44 establishes a permanent connection between the control chamber 4 and a valve chamber 45 , which is formed by a step-like constriction 25 on the upper side of the valve body adjacent to the sealing surface 22 . The constriction 25 of the valve body 20 has an annular effective surface with respect to the fuel pressure prevailing in the valve chamber 45 , which corresponds to the pressure in the control chamber 4 . This annular active surface of the constriction 25 is the Bodenflä surface 21 , on which the fuel pressure prevailing in the control chamber 4 is arranged opposite, the effective surface of the constriction 25 being smaller than that of the bottom surface 21 . A spring 9 , which is supported in a recess 62 in the back of the nozzle needle 61 , continues to strike the bottom surface 21 .
Der in Fig. 1 und 2 gezeigte Kraftstoffinjektor arbeitet wie
folgt:
Im Ausgangszustand, bei nicht angesteuertem piezoelek
trischen Aktuator 18 übt der Stempel 16 keine Kraft auf die
Oberseite des Ventilkörpers 20 auf. Der Ventilkörper 20 wird
dann durch den vom Kraftstoff in der Steuerkammer 4 auf die
Bodenfläche 21 ausgeübten Druck, der aufgrund der größeren
Wirkfläche wesentlich größer ist als Gegendruck auf die
Wirkfläche der Einschnürung 25 an der Oberseite des Ventil
körpers 20, mit seiner Dichtfläche 22 auf den Ventilsitz 43
gedrückt. In dieser Stellung ist die Verbindung zwischen der
Steuerkammer 4 und dem Rücklauf 14 unterbrochen.The fuel injector shown in Figures 1 and 2 operates as follows:
In the initial state, when the piezoelectric actuator 18 is not actuated, the plunger 16 exerts no force on the upper side of the valve body 20 . The valve body 20 is then exerted by the fuel in the control chamber 4 on the bottom surface 21 , which due to the larger effective area is substantially larger than the counter pressure on the effective area of the constriction 25 at the top of the valve body 20 , with its sealing surface 22 on the Valve seat 43 pressed. In this position, the connection between the control chamber 4 and the return 14 is interrupted.
In Ausgangszustand, bei geschlossenem Steuerventil 10, wird auch die Rückseite 61 der Düsennadel 6 mit dem vollen System druck der Steuerkammer 4 beaufschlagt, so daß die Düsennadel 6 aufgrund der größeren Wirkfläche der Düsennadelrückseite 61 gegenüber der Wirkfläche in der Düsenkammer 8 nach unten ge drückt wird. In dieser Stellung der Düsennadel 6 ist die Ver bindung zwischen der Düsenkammer 8 und den Einspritzlöchern 7 unterbrochen, so daß kein Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Die zwischen der Boden fläche 21 des Ventilkörpers 20 und der Rückseite 61 der Dü sennadel 6 angeordnete Feder 9 dient dazu, in der Startphase der Brennkraftmaschine, bei der der Kraftstoff in der Steuer kammer 4 erst unter einem geringen Systemdruck steht, dafür zu sorgen, daß der Ventilkörper 20 bzw. die Düsennadel 6 mit einer ausreichenden Kraft auf ihre jeweiligen Ventilsitze ge drückt werden, um für eine zuverlässige Abdichtung gegen Kraftstoffleckage zu sorgen.In the initial state, with the control valve 10 closed, the back 61 of the nozzle needle 6 is pressurized with the full system pressure of the control chamber 4 , so that the nozzle needle 6 is pressed downwards due to the larger effective area of the nozzle needle back 61 relative to the effective area in the nozzle chamber 8 . In this position of the nozzle needle 6 , the United connection between the nozzle chamber 8 and the injection holes 7 is interrupted, so that no fuel is injected into the combustion chamber of the internal combustion engine. The between the bottom surface 21 of the valve body 20 and the rear 61 of the Dü sennadel 6 arranged spring 9 is used to ensure that in the starting phase of the internal combustion engine, in which the fuel in the control chamber 4 is only under a low system pressure the valve body 20 or the nozzle needle 6 are pressed with a sufficient force on their respective valve seats to ensure a reliable seal against fuel leakage.
Bei einer elektrischen Ansteuerung des piezoelektrischen Ak tuators 18 wird im Aktuator eine Längendehnung hervorgerufen, die auf den Stempel 16 übertragen wird. Der Stempel 16 übt dann wiederum eine Kraft auf den Ventilkörper 20 aus, wodurch dieser mit seiner Dichtfläche 22 vom Ventilsitz 43 im Kraft stoffinjektor abgehoben wird. Da an der Wirkfläche der Ein schnürung 25 durch den Systemdruck des Kraftstoffs in der Ventilkammer 45 bereits eine in Öffnungsrichtung wirkende Kraft angreift, braucht die vom Stempel 16 ausgeübte Kraft nur die Differenz zu der an der größeren Bodenfläche 21 des Ventilkörpers 20 angreifenden Kraft zu überwinden. Diese Aus legung hat den Vorteil, daß nur geringe Steuerkräfte zur Be tätigung des Steuerventils 10 notwendig sind. When the piezoelectric actuator 18 is actuated electrically, elongation is caused in the actuator and is transmitted to the stamp 16 . The stamp 16 then exerts a force on the valve body 20 , whereby this is lifted with its sealing surface 22 from the valve seat 43 in the fuel injector. Since a lacing 25 already acts on the effective surface of the lacing 25 by the system pressure of the fuel in the valve chamber 45 , the force exerted by the plunger 16 need only overcome the difference to the force acting on the larger bottom surface 21 of the valve body 20 . This design has the advantage that only small control forces for actuating the control valve 10 are necessary.
Beim Abheben des Ventilkörpers 20 mit seiner Dichtfläche 22 vom Ventilsitz 43 wird zwischen der Ventilkammer 45 und der Bohrung 42, die Teil des drucklosen Rücklaufes 14 zum Kraft stofftank ist, eine Verbindung hergestellt. Damit kann Kraft stoff aus der Steuerkammer 4 über den Ringkanal 44 zwischen dem Ventilkörper 20 und der Aussparung 41, die Ventilkammer 45 in die Bohrung 42 und damit in den Rücklauf 14 strömen. Der Durchfluß des Kraftstoffs von der Steuerkammer 4 zum Rücklauf 14 wird dabei vom Hub des Ventilkörpers 20, d. h. vom Spalt, der sich zwischen der Dichtfläche 22 des Ventil körpers 20 und dem Ventilsitz 45 ergibt, bestimmt. Der durch den Hub des Ventilkörpers 20 hervorgerufene Spalt zwischen der Dichtfläche 22 des Ventilkörpers 20 und dem Ventilsitz 45 wirkt deshalb als Ablaufdrossel 11 im Steuerventil 10.When lifting the valve body 20 with its sealing surface 22 from the valve seat 43 , a connection is made between the valve chamber 45 and the bore 42 , which is part of the unpressurized return 14 to the fuel tank. Thus, fuel can flow from the control chamber 4 via the annular channel 44 between the valve body 20 and the recess 41 , the valve chamber 45 in the bore 42 and thus in the return 14 . The flow of fuel from the control chamber 4 to the return 14 is determined by the stroke of the valve body 20 , that is, the gap that results between the sealing surface 22 of the valve body 20 and the valve seat 45 . The gap between the sealing surface 22 of the valve body 20 and the valve seat 45 caused by the stroke of the valve body 20 therefore acts as a discharge throttle 11 in the control valve 10 .
Der Kraftstofffluß durch die Zulaufdrossel 3 in die Steuer kammer 4 ist geringer als der Kraftstofffluß zwischen der Dichtfläche 22 des Ventilkörpers 20 und dem Ventilsitz 43 ausgelegt, so daß der Kraftstoffdruck in der Steuerkammer 4 abnimmt. Damit wird gleichzeitig die Rückseite 61 der Düsen nadel 6 entlastet und der in der Düsenkammer 8 am vorderen Ende der Düsennadel 6 anstehende Systemdruck hebt die Düsen nadel dann ab und gibt die Verbindung zu den Einspritzlöchern 7 frei, so daß Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftma schine eingespritzt wird.The fuel flow through the inlet throttle 3 in the control chamber 4 is less than the fuel flow between the sealing surface 22 of the valve body 20 and the valve seat 43 , so that the fuel pressure in the control chamber 4 decreases. This simultaneously relieves the back 61 of the nozzle needle 6 and the system pressure in the nozzle chamber 8 at the front end of the nozzle needle 6 then lifts the nozzle needle and releases the connection to the injection holes 7 so that fuel is injected into the combustion chamber of the internal combustion engine is injected.
Mit dem Ende der Ansteuerung des piezoelektrischen Aktuators 18 zieht sich dieser wieder zusammen, so daß sich der Stempel 16 vom Ventilkörper 20 zurückzieht und der in der Steuerkam mer 4 herrschende Kraftstoffdruck auf die Bodenfläche 21 des Ventilkörpers 20 den Ventilkörper wieder mit seiner Dichtflä che 22 auf dem Ventilsitz 43 drückt. Damit wird die Verbin dung der Steuerkammer 4 zur Bohrung 42 und damit zum drucklo sen Rücklauf 14 unterbrochen, so daß sich in der Steuerkammer 4 der volle Systemdruck aufbaut. Dieser Systemdruck, der an der Rückseite 61 der Düsennadel 6 ansteht, übersteigt dann wieder den Gegendruck in der Druckkammer 8, so daß die Düsen nadel 6 in ihren Ventilsitz gedrückt wird und der Einspritz vorgang endet.With the end of the control of the piezoelectric actuator 18 , this contracts again, so that the plunger 16 withdraws from the valve body 20 and the prevailing fuel pressure in the control chamber 4 on the bottom surface 21 of the valve body 20, the valve body again with its sealing surface 22 the valve seat 43 presses. Thus, the connec tion of the control chamber 4 to the bore 42 and thus to the pressure-free return 14 is interrupted, so that the full system pressure builds up in the control chamber 4 . This system pressure, which is present at the rear 61 of the nozzle needle 6 , then again exceeds the back pressure in the pressure chamber 8 , so that the nozzle needle 6 is pressed into its valve seat and the injection process ends.
In den Fig. 3A und 3B sind mögliche weitere Ventilkörper formen für den Einsatz in einem Steuerventil 10 dargestellt. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3A ist der Außenumfang des Ventilkörpers 20 im wesentlichen an den Innendurchmesser der Aussparung 41 angepaßt und wird von dieser Aussparung ge führt. Die Verbindung zwischen der Ventilkammer 45 und der Steuerkammer 4 wird durch eine Durchgangsbohrung 27 herge stellt, die ausgehend von der Mitte der Bodenplatte 21 sich schräg durch den Ventilkörper 20 zur Einschnürung 25 er streckt.In FIGS. 3A and 3B possible further valve body are shown shapes for use in a control valve 10. In the embodiment according to FIG. 3A, the outer circumference of the valve body 20 is substantially adapted to the inner diameter of the recess 41 and is guided by this recess. The connection between the valve chamber 45 and the control chamber 4 is Herge through a through hole 27 , which extends obliquely from the center of the bottom plate 21 through the valve body 20 for constriction 25 he stretches.
Alternativ zu der in Fig. 3A gezeigten Ausführungsform ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3B eine Durchgangsbohrung 29 zum Verbinden der Steuerkammer 4 mit der Ventilkammer 45 T-förmig ausgebildet, wobei ein erster Längsabschnitt, der sich mittig von der Bodenfläche 21 ausgehend durch den Ven tilkörper 20 erstreckt, in einen Querbereich mündet, der senkrecht zur Längsachse durch den Ventilkörper verläuft und in die Einschnürung 25 unterhalb der Dichtfläche 22 einmün det.As an alternative to the embodiment shown in FIG. 3A, in the embodiment according to FIG. 3B, a through bore 29 for connecting the control chamber 4 to the valve chamber 45 is T-shaped, a first longitudinal section which extends centrally from the bottom surface 21 through the ven tilkörper 20 extends, opens into a transverse region which runs perpendicular to the longitudinal axis through the valve body and einmün det in the constriction 25 below the sealing surface 22 .
Fig. 4 zeigt den zeitlichen Verlauf der Spannung am piezo elektrischen Aktuator 18 in Korrelation zum zeitlichen Ver lauf des Nadelhubes H(t) der Düsennadel 6 im Kraftstoffinjek tor. Die Spannung am piezoelektrischen Aktuator gibt dabei den jeweiligen Druck des Kraftstoffs in der Steuerkammer 4 wieder, der über dem Ventilkörper 20 und den Stempel 16 auf den piezoelektrischen Aktuator 18 wirkt. Fig. 4 shows the time course of the voltage at the piezoelectric actuator 18 in correlation to the time course of the needle stroke H (t) of the nozzle needle 6 in the fuel injector. The voltage at the piezoelectric actuator reflects the respective pressure of the fuel in the control chamber 4 , which acts on the piezoelectric actuator 18 via the valve body 20 and the plunger 16 .
Zum Aufladen wird der piezoelektrische Aktuator 18 an eine externe Spannungsversorgung angeschlossen und mit dem Zeit punkt t1 beginnend und zum Zeitpunkt t2 endend mit einem de finierten Spannungsstoß aufgeladen. Dann wird die externe Spannungsversorgung wieder vom piezoelektrischen Aktuator 18 abgekoppelt. Durch das Aufladen wird im piezoelektrischen Ak tuator 18 eine Längendehnung hervorgerufen, die über den Stempel 16 auf dem Ventilkörper 20 übertragen wird, der hy draulisch die Düsennadel 6, wie beschrieben, öffnet. Die Be wegung der Düsennadel 6 setzt dann mit einer kurzen zeitli chen Verzögerung gegenüber der Aufladung des piezoelektri schen Aktuators 18 zum Zeitpunkt t3 ein. Vom Zeitpunkt t3 bis zum Zeitpunkt t4 nimmt der Nadelhub H der Düsennadel im we sentlichen kontinuierlich zu, bis er zum Zeitpunkt t4 seinen Maximalwert erreicht hat und die Einspritzlöcher 7 vollstän dig offen sind. In der Zeitspanne vom Zeitpunkt t3 bis zum Zeitpunkt t4 nimmt gleichzeitig die Spannung am piezoelektri schen Aktuator 18 einen Wert Ua an, der vom Druck in der Steuerkammer 4 bestimmt ist. Mit dem Erreichen der Maximal werte des Nadelhubes H zum Zeitpunkt t4 beginnt der Druck in der Steuerkammer 4 dann abzusinken, da sich mit dem Erreichen des maximalen Nadelhubs die Düsennadel 6 nicht mehr in die Steuerkammer 4 hineinbewegt. Gleichzeitig mit dem Abnehmen des Drucks in der Steuerkammer 4 nimmt auch die Spannung am piezoelektrischen Aktuator 18 auf einen Wert Ub ab.For charging, the piezoelectric actuator 18 is connected to an external voltage supply and is charged with a defined voltage surge starting at time t 1 and ending at time t 2 . Then the external voltage supply is decoupled from the piezoelectric actuator 18 again. By charging in the piezoelectric actuator 18 causes a longitudinal expansion, which is transmitted via the stamp 16 on the valve body 20 , which opens the nozzle needle 6 hy draulically, as described. The movement of the nozzle needle 6 then begins with a short time delay in relation to the charging of the piezoelectric actuator's 18 at time t 3 . From time t 3 to time t 4 , the needle stroke H of the nozzle needle increases substantially continuously until it has reached its maximum value at time t 4 and the injection holes 7 are completely open. In the period from time t 3 to time t 4 , the voltage at the piezoelectric actuator's 18 simultaneously assumes a value U a , which is determined by the pressure in the control chamber 4 . When the maximum values of the needle stroke H are reached at time t 4 , the pressure in the control chamber 4 then begins to drop, since when the maximum needle stroke is reached, the nozzle needle 6 no longer moves into the control chamber 4 . Simultaneously with the decrease in the pressure in the control chamber 4 , the voltage at the piezoelectric actuator 18 also decreases to a value U b .
Das Ende der Kraftstoffeinspritzung am Kraftstoffinjektor wird dadurch eingeleitet, daß zum Zeitpunkt t5 der piezoelek trische Aktuator 18 kontrolliert entladen wird. Die Spannung U an piezoelektrischen Aktuator 18 fällt dann schnell auf null ab, und der piezoelektrische Aktuator 18 zieht sich wie der zusammen. Gleichzeitig übt dann der Stempel 16 keine Kraft mehr auf den Ventilkörper 20 aus und dieser schließt sich wieder. Mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung be ginnt sich daraufhin auch die Düsennadel 6 wieder zu schlie ßen. Vom Zeitpunkt t6 an nimmt der Nadelhub H ab, bis zum Zeitpunkt t7 die Düsennadel 6 wieder auf ihrem Ventilsitz aufliegt und der Einspritzvorgang beendet ist.The end of fuel injection at the fuel injector is initiated in that the piezoelectric actuator 18 is discharged in a controlled manner at time t 5 . The voltage U across the piezoelectric actuator 18 then drops rapidly to zero, and the piezoelectric actuator 18 contracts again. At the same time, the stamp 16 then no longer exerts any force on the valve body 20 and this closes again. Then, with a certain time delay, the nozzle needle 6 begins to close again. The needle stroke H decreases from the time t 6 until the nozzle needle 6 rests on its valve seat by the time t 7 and the injection process has ended.
Die Zeitspanne t1 bis t4 gibt also die Dauer der Ansteuerung des piezoelektrischen Aktuators 18 und damit des Kraftstof finjektors und die Zeitspanne t3 bis t7 die Einspritzdauer des Kraftstoffinjektors wieder. Die während der Zeitspanne t3 bis t7 eingespritzte Kraftstoffmenge hängt dabei wesentlich von der Geschwindigkeit ab, mit der sich die Düsennadel 6 öffnet, also von der Zeitspanne t3 bis t4. Die Öffnungsge schwindigkeit der Düsennadel 6 wird wiederum vom Durchfluß des Kraftstoffs aus der Steuerkammer 4 in den Rücklauf 14 be stimmt, der durch den als Ablaufdrossel 11 wirkenden Hub des Ventilkörpers 20 festgelegt ist. Der Hub des Ventilkörpers 20 dagegen wird von der Längendehnung des piezoelektrischen Ak tuators 18 und damit dem definierten Spannungspuls bei der Aufladung bestimmt und beeinflußt. Durch Änderung des Span nungspulses auf den piezoelektrischen Aktuator 18 läßt sich deshalb der Hub des Ventilkörpers 20 und damit die Öffnungs geschwindigkeit der Düsennadel 6 genau einstellen. Es besteht somit die Möglichkeit einer variablen Regelung der Öffnungs geschwindigkeit der Düsennadel 6 im Kraftstoffinjektor.The time period t 1 to t 4 thus represents the duration of the actuation of the piezoelectric actuator 18 and thus the fuel injector, and the time period t 3 to t 7 the injection duration of the fuel injector. The amount of fuel injected during the time period t 3 to t 7 essentially depends on the speed at which the nozzle needle 6 opens, that is to say on the time period t 3 to t 4 . The opening speed of the nozzle needle 6 is in turn determined by the flow of fuel from the control chamber 4 into the return 14 , which is defined by the stroke 11 acting as a stroke of the valve body 20 . The stroke of the valve body 20, however, is determined and influenced by the longitudinal expansion of the piezoelectric actuator 18 and thus the defined voltage pulse during charging. By changing the voltage voltage pulse on the piezoelectric actuator 18 , the stroke of the valve body 20 and thus the opening speed of the nozzle needle 6 can therefore be set precisely. There is thus the possibility of variable regulation of the opening speed of the nozzle needle 6 in the fuel injector.
In Fig. 5 ist ein Prinzipschaltbild für einen Regelkreis zur Regelung der Öffnungsgeschwindigkeit der Düsennadel 6 darge stellt.In Fig. 5 is a schematic diagram for a control circuit for controlling the opening speed of the nozzle needle 6 Darge provides.
Der theoretisch einer gewünschten Öffnungsgeschwindigkeit entsprechende Regelungssollwert wird von einem Addierer 30 an den Eingang eines Reglers 32 angelegt. Das Ausgangssignal des Reglers 32 wird einer Endstufe 34 eingegeben, die dem piezo elektrischen Aktuator 18 des Kraftstoffinjektors eine ent sprechende Ladung zuführt. Nach dieser Ladungszufuhr wird die Endstufe 34 wieder abgekoppelt. Gleichzeitig wird die am pie zoelektrischen Aktuator 18 herrschende Spannung von einem De tektor 38 erfaßt und einer Steuerschaltung 39 in Form eines Mikroprozessors zugeleitet, an dem auch das Sollwertsignal vom Eingang des Regelkreises anliegt.The control setpoint theoretically corresponding to a desired opening speed is applied by an adder 30 to the input of a controller 32 . The output signal of the controller 32 is input to an output stage 34 , which supplies the piezoelectric actuator 18 of the fuel injector with a corresponding charge. After this charge supply, the output stage 34 is uncoupled again. At the same time, the voltage prevailing at the pie zoelectric actuator 18 is detected by a detector 38 and fed to a control circuit 39 in the form of a microprocessor, to which the setpoint signal from the input of the control circuit is also applied.
Aus dem während des Einspritzvorgang am piezoelektrischen Ak tuator 18 von dem Detektor 38 aufgenommenen Spannungsverlauf, der im wesentlichen die in Fig. 4 gezeigte Form hat, be stimmt die Steuerschaltung 39 den Einspritzbeginn und die Na delöffnungszeit und nimmt dann gegebenenfalls durch Änderung des Vorgabewerts am Addierer 30 Einfluß auf die Aufladung des piezoelektrischen Aktuators 18 und damit auf den Hub des Ven tilkörpers 20, der wiederum die Öffnungsgeschwindigkeit der Düsennadel 6 entsprechend anpaßt.During the injection process on the piezoelectric Ak tuator from the 18 voltage waveform received by the detector 38, which essentially has the shape shown in Fig. 4, be true, the control circuit 39 delöffnungszeit the start of injection and the Na and then, where appropriate by changing the default value at the adder 30 influence on the charging of the piezoelectric actuator 18 and thus on the stroke of the Ven tilkörpers 20 , which in turn adjusts the opening speed of the nozzle needle 6 accordingly.
Mit Hilfe des dargestellten Regelkreises besteht also die Möglichkeit, laufend während des Einspritzvorgangs die Öff nungsgeschwindigkeit der Düsennadel 6 entsprechenden einem gewünschten Verbrennungsverlauf anzupassen.With the help of the control loop shown, it is therefore possible to continuously adjust the opening speed of the nozzle needle 6 according to a desired combustion profile during the injection process.
Claims (8)
einer Steuerkammer (4), die mit einem Hochdruckspeicher in Verbindung steht, wobei der in der Steuerkammer herrschen de Druck auf eine bewegliche Düsennadel (6) des Kraftstoffin jektors wirkt, die Einspritzlöcher (7) im Kraftstoffinjektor freigibt und verschließt,
einem angrenzend an die Steuerkammer (4) beweglich ange ordneten Ventilkörper (20), der eine mit einem Ventilsitz (43) zusammenwirkende Dichtfläche (22) aufweist, wobei der Ventilkörper durch Abheben seiner Dichtfläche vom Ventilsitz die Steuerkammer (4) mit einem Rücklauf (14) in Verbindung bringt, und
einer Stelleinrichtung (18), die in einer Wirkverbindung (16) mit dem Ventilkörper (20) steht, wobei durch Betätigen der Stelleinrichtung die Stelleinrichtung über die Wirkver bindung den Ventilkörper mit seiner Dichtfläche (22) von dem Ventilsitz abhebt, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stelleinrichtung (18) so ausgebildet ist, daß über die Wirkverbindung (16) der Hub des Ventilkörpers (20) beim Abheben seiner Dichtfläche (22) vom Ventilsitz variabel ein gestellt werden kann, wobei der Kraftstofffluß von der Steu erkammer (4) in den Rücklauf (14) durch den Hub des Ventil körpers (20) festgelegt wird.1. Control device for a fuel injector for regulating the injection of fuel into an internal combustion engine
a control chamber ( 4 ) which is connected to a high-pressure accumulator, the pressure prevailing in the control chamber acting on a movable nozzle needle ( 6 ) of the fuel injector, which opens and closes the injection holes ( 7 ) in the fuel injector,
an adjacent to the control chamber ( 4 ) movably arranged valve body ( 20 ) which has a sealing surface ( 22 ) cooperating with a valve seat ( 43 ), the valve body lifting the sealing surface from the valve seat, the control chamber ( 4 ) with a return ( 14 ), and
an actuating device ( 18 ) which is in an operative connection ( 16 ) with the valve body ( 20 ), the actuating device actuating the actuating device via the active connection to lift the valve body with its sealing surface ( 22 ) from the valve seat, characterized in that
the actuating device ( 18 ) is designed such that the stroke of the valve body ( 20 ) can be variably set when the sealing surface ( 22 ) is lifted off the valve seat via the operative connection ( 16 ), the fuel flow from the control chamber ( 4 ) into the Return ( 14 ) is determined by the stroke of the valve body ( 20 ).
der eine Steuerkammer (4), die mit einem Hochdruckspeicher in Verbindung steht, einen angrenzend an die Steuerkammer beweg lich angeordneten Ventilkörper (20), der eine mit einem Ven tilsitz (43) zusammenwirkende Dichtfläche (22) aufweist, und eine Stelleinrichtung (18), die in einer Wirkverbindung (16) mit dem Ventilkörper (20) steht, aufweist,
wobei der in der Steuerkammer (4) herrschende Druck auf eine bewegliche Düsennadel (6) des Kraftstoffinjektors wirkt, die Einspritzlöcher (7) im Kraftstoffinjektor freigibt und verschließt,
wobei der Ventilkörper (20) durch Abheben seiner Dicht fläche (22) vom Ventilsitz (43) die Steuerkammer (4) mit ei nem Rücklauf (14) in Verbindung bringt, und
wobei durch Betätigen der Stelleinrichtung (18) die Stelleinrichtung über die Wirkverbindung (16) den Ventilkör per (20) mit seiner Dichtfläche (22) vom Ventilsitz (43) ab hebt, dadurch gekennzeichnet, daß
der Hub des Ventilkörpers (20) beim Abheben seiner Dichtfläche (22) vom Ventilsitz mit Hilfe der Stelleinrich tung (18) über die Wirkverbindung (16) variabel eingestellt wird, wodurch der Kraftstofffluß von der Steuerkammer (4) in den Rücklauf (14) festgelegt wird.6. Method for regulating the injection of fuel into an internal combustion engine by means of a fuel injector,
of a control chamber ( 4 ), which is connected to a high-pressure accumulator, a valve body ( 20 ) arranged adjacently to the control chamber, which has a sealing surface ( 22 ) cooperating with a valve seat ( 43 ), and an adjusting device ( 18 ) which is in operative connection ( 16 ) with the valve body ( 20 ),
the pressure prevailing in the control chamber ( 4 ) acting on a movable nozzle needle ( 6 ) of the fuel injector, which opens and closes the injection holes ( 7 ) in the fuel injector,
wherein the valve body ( 20 ) by lifting its sealing surface ( 22 ) from the valve seat ( 43 ) brings the control chamber ( 4 ) with a return ( 14 ), and
wherein by actuating the actuating device ( 18 ), the actuating device lifts the valve body via ( 20 ) with its sealing surface ( 22 ) from the valve seat ( 43 ) via the operative connection ( 16 ), characterized in that
the stroke of the valve body ( 20 ) when lifting its sealing surface ( 22 ) from the valve seat with the help of the adjusting device ( 18 ) via the operative connection ( 16 ) is variably set, whereby the fuel flow from the control chamber ( 4 ) in the return ( 14 ) is fixed becomes.
während eines Einspritzvorgangs des Kraftstoffinjektors die Spannung am piezoelektrischen Aktuator (18) erfaßt wird, aus dem zeitlichen Verlauf der Spannung am piezoelektri schen Aktuator (18) die Öffnungsgeschwindigkeit der Düsenna del (6) im Kraftstoffinjektor bestimmt wird, und
die Aufladung des piezoelektrischen Aktuators (18) ent sprechend einer gewünschten Öffnungsgeschwindigkeit der Dü sennadel angepaßt wird.8. The method according to claim 7, wherein
during an injection process of the fuel injector, the voltage on the piezoelectric actuator ( 18 ) is detected, the opening speed of the nozzle needle del ( 6 ) in the fuel injector is determined from the time profile of the voltage on the piezoelectric actuator ( 18 ), and
the charging of the piezoelectric actuator ( 18 ) is adapted accordingly to a desired opening speed of the nozzle needle.
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004001358A1 (en) * | 2004-01-08 | 2005-08-04 | Siemens Ag | Control method and control device for an actuator |
| DE102004053349A1 (en) * | 2004-11-04 | 2006-05-18 | Siemens Ag | Fuel injector controlling method for internal combustion engine, involves actuating fuel injection by supplying control pulse to actuator, and supplying conditioning pulse to actuator before fuel injection, during injecting interval |
| DE102006032779A1 (en) * | 2006-07-14 | 2008-01-17 | Siemens Ag | Injector for a combustion engine comprises a flow guiding body for producing a defined flow in an outlet |
| WO2008061842A1 (en) * | 2006-11-24 | 2008-05-29 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injector |
| US7398933B2 (en) | 2001-03-21 | 2008-07-15 | Robert Bosch Gmbh | Injection valve |
| WO2009075917A1 (en) * | 2007-12-07 | 2009-06-18 | General Electric Company | Fuel injection system and method of operating the same for an engine |
| DE10303573B4 (en) * | 2003-01-30 | 2011-02-24 | Robert Bosch Gmbh | Method, computer program, storage medium and control and / or regulating device for operating an internal combustion engine, and internal combustion engine, in particular for a motor vehicle |
| DE10311141B4 (en) | 2003-03-14 | 2019-03-28 | Robert Bosch Gmbh | Method, computer program, storage medium and control and / or regulating device for operating an internal combustion engine, and internal combustion engine, in particular for a motor vehicle |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1798339C3 (en) * | 1967-09-27 | 1978-04-06 | Physics International Co., San Leandro, Calif. (V.St.A.) | Control device for an electromechanical converter |
| DE4237509A1 (en) * | 1992-11-06 | 1994-05-19 | Danfoss As | Method and circuit arrangement for charging and discharging a load with a capacitive component |
| EP0826876A1 (en) * | 1996-08-31 | 1998-03-04 | Isuzu Motors Limited | A fuel injection device for engines |
| DE19822503C1 (en) * | 1998-05-19 | 1999-11-25 | Siemens Ag | Control valve for fuel injector |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3653882B2 (en) * | 1996-08-31 | 2005-06-02 | いすゞ自動車株式会社 | Engine fuel injector |
| US5860597A (en) * | 1997-03-24 | 1999-01-19 | Cummins Engine Company, Inc. | Injection rate shaping nozzle assembly for a fuel injector |
| DE19741850A1 (en) * | 1997-09-23 | 1999-03-25 | Bosch Gmbh Robert | Injection valve for fuel injection system for IC engine |
| GB9725804D0 (en) * | 1997-12-06 | 1998-02-04 | Lucas Ind Plc | Fuel injector |
-
1999
- 1999-07-01 DE DE1999130530 patent/DE19930530B4/en not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-06-23 FR FR0008088A patent/FR2795778B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1798339C3 (en) * | 1967-09-27 | 1978-04-06 | Physics International Co., San Leandro, Calif. (V.St.A.) | Control device for an electromechanical converter |
| DE4237509A1 (en) * | 1992-11-06 | 1994-05-19 | Danfoss As | Method and circuit arrangement for charging and discharging a load with a capacitive component |
| EP0826876A1 (en) * | 1996-08-31 | 1998-03-04 | Isuzu Motors Limited | A fuel injection device for engines |
| DE19822503C1 (en) * | 1998-05-19 | 1999-11-25 | Siemens Ag | Control valve for fuel injector |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7398933B2 (en) | 2001-03-21 | 2008-07-15 | Robert Bosch Gmbh | Injection valve |
| DE10303573B4 (en) * | 2003-01-30 | 2011-02-24 | Robert Bosch Gmbh | Method, computer program, storage medium and control and / or regulating device for operating an internal combustion engine, and internal combustion engine, in particular for a motor vehicle |
| DE10311141B4 (en) | 2003-03-14 | 2019-03-28 | Robert Bosch Gmbh | Method, computer program, storage medium and control and / or regulating device for operating an internal combustion engine, and internal combustion engine, in particular for a motor vehicle |
| DE102004001358A1 (en) * | 2004-01-08 | 2005-08-04 | Siemens Ag | Control method and control device for an actuator |
| DE102004001358B4 (en) * | 2004-01-08 | 2007-10-04 | Siemens Ag | Control method and control device for an actuator |
| DE102004053349A1 (en) * | 2004-11-04 | 2006-05-18 | Siemens Ag | Fuel injector controlling method for internal combustion engine, involves actuating fuel injection by supplying control pulse to actuator, and supplying conditioning pulse to actuator before fuel injection, during injecting interval |
| DE102006032779A1 (en) * | 2006-07-14 | 2008-01-17 | Siemens Ag | Injector for a combustion engine comprises a flow guiding body for producing a defined flow in an outlet |
| WO2008061842A1 (en) * | 2006-11-24 | 2008-05-29 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injector |
| WO2009075917A1 (en) * | 2007-12-07 | 2009-06-18 | General Electric Company | Fuel injection system and method of operating the same for an engine |
| US7885754B2 (en) | 2007-12-07 | 2011-02-08 | General Electric Company | Fuel injection system and method of operating the same for an engine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| DE19930530B4 (en) | 2005-08-18 |
| FR2795778A1 (en) | 2001-01-05 |
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