DE3700352A1

DE3700352A1 - Fuel injection device for internal combustion engines, especially a unit fuel injector

Info

Publication number: DE3700352A1
Application number: DE19873700352
Authority: DE
Inventors: Konrad Dipl Ing Dr Eckert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1987-01-08
Filing date: 1987-01-08
Publication date: 1988-07-21

Abstract

Fuel injection device, especially a unit fuel injector, for internal combustion engines with a pump piston (1) driven by way of a drive cam (13) and a delivery chamber (6) separated from a pump chamber (4) by a free piston (5), from which delivery chamber a delivery line (7) leads to an injection nozzle (9), and with a control valve in an admission line (17) for fuel at low pressure, this admission line (17), controlled by the pump piston (1), being connected, during a first part of the suction stroke, by way of a metering line (28) to the delivery chamber (6) for angle-controlled fuel injection quantity metering and the admission line (17) being connected to the pump chamber (4) towards the end of the suction stroke of the pump piston (1), so that metering of this quantity flowing into the pump chamber (4) and determining the start of injection is timed by way of the solenoid valve (19) arranged in the admission line (17). <IMAGE>

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritz einrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere Pumpe düse, nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention is based on a fuel injection Device for internal combustion engines, in particular pumps nozzle, according to the genus of the main claim.

Mit den gattungsgemäßen Einspritzeinrichtungen, insbeson dere bei der Verwendung von Pumpedüsen, wird ein höherer Freiheitsgrad bezüglich der Regel- und Steuereingriffe in den gesamten zur Einspritzung gehörenden Ablauf ermöglicht, als dies bei Verteilereinspritzpumpen oder Reiheneinspritzpumpen möglich ist. Außerdem wird zum Antrieb des Pumpenkolbens ein bereits vorhandenes An triebselement, nämlich die Motornockenwelle verwendet, so daß zusätzlich vorhandene Antriebseinrichtungen und damit Kosten, sowie auch Antriebsverluste eingespart werden. Außerdem können aufgrund der zur Verfügung stehenden Kräfte auch höhere Einspritzdrücke erzielt werden.With the generic injection devices, in particular the one with the use of pump nozzles becomes a higher one Degree of freedom with regard to rule and control interventions in the entire process belonging to the injection enables than this with distributor injection pumps or In-line injection pumps is possible. In addition, Pump piston drive an already existing on drive element, namely the engine camshaft used, so that additional existing drive devices and thus saved costs, as well as drive losses will. Also, due to the availability standing forces also achieved higher injection pressures will.

Unter diesen bekannten Pumpedüsen gibt es eine Vielzahl von Varianten, welche einen Freikolben aufweisen, mit Steuerung der Kraftstoffmengen in den Pumpraum und den Druckraum, wobei eine dieser Mengen als Spritz menge, hingegen die andere als eine den Spritzbeginn bestimmende Menge gesteuert werden. Diese bekannten Pumpedüsen werden meist durch einen Nocken mechanisch angetrieben dessen Antriebsbahn in drei Abschnitte einteilbar ist. Dabei handelt es sich um einen langsam ansteigenden Saughubabschnitt (Ablaufflanke), einen Rastabschnitt (Grundkreis des Nockens) und einen steilen Druckhubabschnitt (Druckhubflanke). Der Druckhubabschnitt der Nockenbahn ist verhältnismäßig kurz und steil, um den gewünschten Einspritzeffekt, also die schnelle Pumpbewegung des Pumpenkolbens zu erzielen. Die Saughub bahn hingegen sowie die Rastbahn sind verhältnismäßig lang ausgebildet, um ausreichend Zeit für die Kraftstoff zumessung und auch die Saugwirkung zur Verfügung zu haben. Wenn nun die Ablaufflanke wirksam ist und der in einen der Räume fließende Kraftstoffstrom dem ent stehenden Saugvolumen (Hub mal Pumpenkolbenquerschnitt) entspricht, wobei dann für die Zumessung dieser Kraftstoff strom zugesteuert wird, so wird das im folgenden mit "drehwinkelgesteuert" bezeichnet. Je flacher diese Nocken ablaufflanke ausgebildet ist, desto besser kann die Qualität der Mengensteuerung sein. Dies vor allem des halb, weil der beim Saughub nachströmende Kraftstoff dem saugenden Pumpenkolben ohne Hohlraumbildung folgen kann. Wenn hingegen die Zumessung bei konstantem Vordruck in einen Hohlraum erfolgt, so daß nur der Öffnungs- und Schließzeitpunkt des Zuflusses - neben dem Saugdruck und dem Durchflußquerschnitt - die Menge bestimmt, so wird das im folgenden mit "zeitgesteuert" bezeichnet.Among these known pump nozzles, there are a large number of variants which have a free piston, with control of the fuel quantities in the pump chamber and the pressure chamber, one of these quantities being controlled as a spray quantity and the other being controlled as a quantity which determines the start of spraying. These known pump nozzles are usually mechanically driven by a cam whose drive path can be divided into three sections. These are a slowly rising suction stroke section (discharge flank), a detent section (base circle of the cam) and a steep pressure stroke section (pressure stroke flank). The pressure stroke section of the cam track is relatively short and steep in order to achieve the desired injection effect, that is to say the rapid pumping movement of the pump piston. The suction stroke path, however, and the rest path are relatively long in order to have sufficient time for the fuel metering and also to have the suction effect available. If the discharge flank is now effective and the fuel flow flowing into one of the rooms corresponds to the resulting suction volume (stroke times the pump piston cross-section), this flow then being controlled for the metering, this is referred to below as "rotation angle controlled". The flatter this cam flank, the better the quality of the quantity control can be. This is mainly because the fuel flowing in during the suction stroke can follow the suction pump piston without creating cavities. If, on the other hand, the metering takes place in a cavity at constant admission pressure, so that only the opening and closing point of the inflow - in addition to the suction pressure and the flow cross section - determines the quantity, this is referred to below as "time-controlled".

Bei einer bekannten Pumpedüse der gattungsgemäßen Art (US-PS 42 35 374) wird die Spritzmenge und der Spritzbe ginn durch Öffnen und Schließen eines in der Zuflußlei tung zum Pumpraum angeordneten als Steuerventil dienenden Magnetventils bestimmt, wobei zum Druckraum der Pumpedüse eine Zumeßleitung führt, auf die das Magnetventil unmit telbar keinen Einfluß hat und in der ein Rückschlagventil vorhanden ist. Während eines ersten Abschnittes des Saughubes des Pumpenkolbens bleibt das Magnetventil geschlossen, so daß aufgrund des gesperrten Pumpraumes der Freikolben mitgezogen wird, unterstützt vom Kraft stoff niederen Drucks, der über die Zumeßleitung und das Rückschlagventil in den Druckraum strömt. Wenn eine für die Einspritzung ausreichende Spritzmenge zugemessen ist, öffnet das Magnetventil, so daß nun Kraftstoff niederen Drucks über die Zuflußleitung in den Pumpraum strömt, wodurch der Freikolben in seiner Lage verharrt. Das Magnetventil bleibt für den restlichen Saughub offen, so daß der zuströmende Kraftstoff den Pumpraum auffüllt. Die in den Druckraum strömende Spritz menge wird also durch den Öffnungszeitpunkt des Magnetven tils bestimmt, durch den die Vorlagerung der Spritzmenge in den Druckraum beendet wird. Diese Art der Spritzmengen bestimmung ist verhältnismäßig ungenau, da es sich um eine mittelbare Mengensteuerung handelt, bei der sich alle möglichen Einflüsse als Steuerfehler aus wirken können, wie beispielsweise Undichtheiten in Leitung und Ventilen, Änderungen der Strömungsverhält nisse z. B. Öffnungskräfte des Rückschlagventils aber auch die sich ändernde Temperatur des Kraftstoffes und Änderungen des Förderpumpendrucks.In a known pump nozzle of the generic type (US-PS 42 35 374) the amount of spray and Spritzbe start by opening and closing one in the tributary tion to the pump chamber arranged as a control valve Solenoid valve determined, whereby to the pressure chamber of the pump nozzle leads a metering line to which the solenoid valve immediately telbar has no influence and in which a check valve is available. During a first section of the The solenoid valve remains the suction stroke of the pump piston closed, so that due to the blocked pump room the free piston is pulled, supported by the force low pressure material, which via the metering line and the check valve flows into the pressure chamber. If a sufficient spray quantity for the injection is measured, the solenoid valve opens, so that now Low pressure fuel via the inflow line in the pump chamber flows, causing the free piston in its Situation persists. The solenoid valve remains for the rest Suction stroke open, so that the inflowing fuel Fills the pump room. The spray flowing into the pressure chamber quantity is determined by the opening time of the magnetic valve tils determined by the pre-storage of the spray amount in the pressure room. This type of spray quantities determination is relatively imprecise as it is is an indirect quantity control in which all possible influences as tax errors can act, such as leaks in Pipe and valves, changes in flow ratio nisse z. B. Opening forces of the check valve also the changing temperature of the fuel and changes in feed pump pressure.

Der Spritzbeginn bei dieser bekannten Pumpedüse wird dadurch erzielt, daß nach Zurücklegung eines bestinmten Druckhubabschnittes des Pumpenkolbens, bei dem Kraftstoff aus dem Pumpraum wieder über das Magnetventil zurückge fördert wird, das Magnetventil gesperrt wird, wodurch aufgrund des eingeschlossenen Volumens der Freikolben für die Einspritzung verschoben wird. Diese Umkehrung des Kraftstoffstroms, also dieses Hin- und Herschieben eines Kraftstoffvolumens, kann bei den dynamischen Verhältnissen, die sich zudem mit der Drehzahl ändern, zu derart unterschiedlichen Flüssigkeitsbeschleunigungen und damit auch Kräften führen, die dann zu Fehlern bei der Einstellung des Spritzzeitpunktes führen, umso mehr, als der gewünschte Spritzzeitpunkt nur bedingt von der Drehzahl abhängt, d. h. es können auch bei nied rigen Drehzahlen unter bestimmten Voraussetzungen frühe Spritzzeitpunkte gewünscht sein und umgekehrt bei hohen Drehzahlen nicht unbedingt frühe Spritzzeitpunkte. Da das Magnetventil bei dieser bekannten Pumpedüse unmittelbar vom Hochdruck belastet ist, für die Spritzbe ginnsteuerung aber sehr exakte Steuerzeiten einhalten muß und dies bei ausreichender Dichtheit sind solche für diese sehr unterschiedlichen Drücke einzusetzenden Magnetventile verhältnismäßig groß, sind entsprechend teuer und weisen einen hohen Stromverbrauch auf.The start of spraying with this known pump nozzle is achieved in that after a determined one Pressure stroke section of the pump piston, in the fuel returned from the pump room via the solenoid valve is promoted, the solenoid valve is blocked, whereby due to the enclosed volume of the free piston for injection is postponed. This reversal of the fuel flow, i.e. this back and forth shifting of a fuel volume, dynamic Conditions that also change with the speed, to such different fluid accelerations and thus also lead to forces that then lead to mistakes lead when setting the spraying time, all the more more than the desired spraying time only conditionally depends on the speed, d. H. it can also at low speeds under certain conditions early Spraying times may be desired and vice versa at high Speeds do not necessarily mean early injection times. Because the solenoid valve in this known pump nozzle is directly affected by the high pressure for the spraying Start control but keep to very exact timing must and with sufficient tightness are such to be used for these very different pressures Solenoid valves are relatively large, are accordingly expensive and have a high power consumption.

Advantages of the invention

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung, insbesondere Pumpedüse, mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß zwar auch die Spritzmenge über eine Drehwinkelsteuerung bestimmt wird, nämlich während der Saughubflanke des Nockens, so daß eine exakte Mengen-Drehwinkelzuordnung möglich ist, nur mit dem wesentlichen Unterschied zu der bekannten Steuerung, daß vorteilhafterweise diese Umsteuerung der Kraftstoffleitung vom Druckraum zum Pumpraum und wieder zurück zum Druckraum über den Pumpen kolben erfolgt, also über einen mechanischen Steuer schieber. Zu Beginn des Saughubes ist das Steuerventil geschlossen und öffnet je größer die Spritzmenge sein soll umso früher um dann offen zu bleiben, während der Pumpenkolben den Kraftstoffstrom umschaltet, so daß im Rastabschnitt in den zwischenzeitlich sich im Pumpraum eingestellten Hohlraum Kraftstoff einströmt, bis das Magnetventil wieder schließt, wobei dieses eingeströmte Volumen maßgebend ist, ab wann der Spritzbe ginn erfolgt, d. h. der Freikolben durch den Pumpenkolben angetrieben wird. Diese Zeitsteuerung des Spritzbeginns ist ausreichend, umsomehr, als die Spritzbeginnsteuerung nicht während der Hochdruckphase stattfindet, sondern während der Rastphase, in der genug Zeit zur Verfügung steht, eine entsprechende für die Spritzbeginnwünsche erforderliche unterschiedliche Spritzbeginnmenge zuzu messen. In einem solchen geschlossenen Regelkreis mit Mengenzumeßqualität durch Zeitsteuerung können leichter Korrekturen vorgenommen werden.The fuel injection device according to the invention, in particular pump nozzle, with the characteristic features the main claim has the advantage that the spray volume via an angle of rotation control is determined, namely during the suction stroke flank of the Nockens, so that an exact amount-rotation angle assignment is possible only with the essential difference the known control that this advantageously Reversal of the fuel line from the pressure chamber to Pump room and back to the pressure room above the pumps piston takes place, i.e. via a mechanical control slide. The control valve is at the beginning of the suction stroke closed and opens the larger the spray volume should be the sooner and then remain open while the pump piston switches the fuel flow, so that in the rest section in the meantime in Inflow fuel set in the pump chamber, until the solenoid valve closes again, this the volume flowed in is decisive from when the spraying ginn occurs, d. H. the free piston through the pump piston is driven. This timing of the start of spraying is sufficient, even more so than the spray start control does not take place during the high pressure phase, but instead during the rest phase, in which enough time is available stands, a corresponding for the spray start requests required different injection start quantity measure up. In such a closed loop with Quantity control quality through timing can be easier Corrections are made.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Steuerventil aufgrund der Abkoppelung durch den Pumpenkolben als Steuerorgan nicht hochdruckbelastet ist und daß sich auch keine hin- und hergeschobenen Kraftstoffmengen störend auswirken.Another advantage is that the control valve due to the decoupling by the pump piston as Control body is not under high pressure and that itself also no back and forth amounts of fuel disruptive.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung steuert der Freikolben gegen Ende des Druckhubes einen Absteuerkanal des Druckraums auf, wobei der Absteuerkanal vorzugsweise in die Zumeßleitung stromauf des Rückschlag ventils mündet. Hierdurch wird vor allem die gleiche Ausgangslage des Freikolbens vor Beginn der Kraftstoffzu messung in den Druckraum gewährleistet. According to an advantageous embodiment of the invention the free piston controls one towards the end of the pressure stroke Absteuerkanal the pressure chamber, the Absteuerkanal preferably in the metering line upstream of the check valve opens. This mostly makes the same Starting position of the free piston before starting the fuel measurement in the pressure chamber guaranteed.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient als Steuerventil ein Magnetventil, so daß es von einem elektronischen Steuergerät, mit dem die Drehzahlregelung des Motors durchgeführt werden kann, ansteuerbar ist.According to a further advantageous embodiment of the Invention serves as a control valve, a solenoid valve, so that it is from an electronic control unit, with the engine speed control can be controlled.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous configurations of the Invention are the following description, the Drawing and the claims can be removed.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in zwei Varianten in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigenAn embodiment of the object of the invention is shown in two variants in the drawing and described in more detail below. Show it

Fig. 1 die erste Variante einer mit einer Pumpedüse arbei tenden Kraftstoffeinspritzeinrichtung und Fig. 1 shows the first variant of a working with a pump nozzle fuel injector and

Fig. 2 die zweite Variante, gezeigt an einem Ausschnitt der in Fig. 1 dargestellten Pumpedüse in vergrößertem Maßstab. Fig. 2 shows the second variant, shown on a section of the pump nozzle shown in Fig. 1 on an enlarged scale.

Description of the embodiment

Bei der dargestellten Einspritzeinrichtung arbeitet ein Pumpenkolben 1 in einer Zylinderbohrung 2 eines Gehäuses 3 und begrenzt einen Pumpraum 4, der anderer seits durch einen Freikolben 5 begrenzt wird, der eben falls in der Zylinderbohrung axialbeweglich angeordnet ist. Unterhalb des Freikolbens 5 ist ein Druckraum 6 vorhanden, der über einen im Gehäuse 3 verlaufenden Druckkanal 7 mit einem Düsendruckraum 8 verbunden ist. Die Spritzöffnungen 9 der Pumpedüse werden über eine Ventilnadel 11 gesteuert, die durch eine Schließfeder 12 belastet ist.In the illustrated injection device, a pump piston 1 works in a cylinder bore 2 of a housing 3 and delimits a pump chamber 4 , which is limited on the other hand by a free piston 5 , which is also arranged axially movable in the cylinder bore. Below the free piston 5 there is a pressure chamber 6 which is connected to a nozzle pressure chamber 8 via a pressure channel 7 running in the housing 3 . The spray openings 9 of the pump nozzle are controlled via a valve needle 11 which is loaded by a closing spring 12 .

Der Pumpenkolben 1 wird durch einen in Richtung des Pfeiles I rotierenden Antriebsnocken 13 entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 14 für seine hin- und her gehende Pumpbewegung angetrieben, die durch einen Doppel pfeil II angedeutet ist. In dieser stark vereinfachten Darstellung sind natürlich erforderliche Leckkanäle und -anordnungen, die zwischen dem Hochdruckteil und dem Niederdruckteil vorhanden sind, nicht gezeigt.The pump piston 1 is driven by a rotating in the direction of arrow I drive cam 13 against the force of a return spring 14 for its reciprocating pumping movement, which is indicated by a double arrow II. In this greatly simplified illustration, the necessary leak channels and arrangements, which are present between the high-pressure part and the low-pressure part, are not shown.

Dieser beschriebenen Pumpedüse ist ein zu der Kraftstoff einspritzeinrichtung gehörendes Niederdruckkraftstoff system zugeordnet, mit einer Förderpumpe 15, die den Kraftstoff aus einem Behälter 16 ansaugt und über eine Zuflußleitung 17 zur Pumpedüse fördert, wobei in einer abzweigenden zum Kraftstoffbehälter 16 zurückführenden Leitung ein Druckhalteventil 18 vorhanden ist. In der Zuflußleitung 17 ist ein 2/2-Magnetventil 19 angeordnet, um den Kraftstofffluß der Pumpedüse zeitgerecht zu steu ern. Vom Pumpraum 4 zweigt ein Entlastungskanal 21 und vom Druckraum 6 ein Absteuerkanal 22 ab, die jeweils vom Freikolben in der in Fig. 1 dargestellten Druckhubend lage zur Druckentlastung beider Räume 4 und 6 aufge steuert werden. Der Entlastungskanal 21 führt über ein Rückschlagventil 23 zum Kraftstoffbehälter 16.This described pump nozzle is associated with a low-pressure fuel system belonging to the fuel injection device, with a feed pump 15 which sucks the fuel from a container 16 and conveys it via an inflow line 17 to the pump nozzle, a pressure-maintaining valve 18 being present in a branching line leading back to the fuel container 16 . In the inflow conduit 17 is a 2/2-way solenoid valve 19 is disposed to the fuel flow of the pump nozzle in a timely manner to steu s. From the pump chamber 4 branches off a relief channel 21 and from the pressure chamber 6, a spill channel 22 from each of the free piston as shown in Fig. 1 Druckhubend position shown to relieve pressure in both rooms 4 and 6 are controlled. The relief channel 21 leads to the fuel tank 16 via a check valve 23 .

Das Magnetventil 19 wird durch ein elektronisches Steuer gerät 24 angesteuert, um über den Öffnungs- und Schließ zeitpunkt bzw. die Öffnungszeiten des Magnetventils 19 die Motordrehzahl und den Spritzbeginn zu regeln bzw zu steuern. In dieses elektronische Steuergerät 24 wird über ein Gaspedal 25 die Last und über einen Drehzahlgeber 26 die Drehzahl n eingegeben, sowie über mindestens zwei weitere nicht dargestellte Geber die Temperatur T und ein weiteres Signal S beispielsweise eines Abgaswertes oder des Außendrucks. Zusätzliche Ausgänge 27 dieses elektronischen Steuergerätes 24, von denen vier dargestellt sind entsprechend einer Vierzylinderbrennkraftmaschine, führen jeweils zu einem weiteren Magnetventil 19 einer weiteren Pumpedüse, von denen dann ebenfalls vier vorhanden sind, die aller dings von nur einer Förderpumpe 15 bzw. einem Kraftstoff behälter 16 aus gemeinsam versorgt werden.The solenoid valve 19 is controlled by an electronic control device 24 in order to regulate or control the engine speed and the start of injection via the opening and closing times or the opening times of the solenoid valve 19 . The load is entered into this electronic control unit 24 via an accelerator pedal 25 and the speed n via a speed sensor 26 , and the temperature T and at least two further sensors (not shown) and a further signal S, for example of an exhaust gas value or the external pressure. Additional outputs 27 of this electronic control unit 24 , four of which are shown corresponding to a four-cylinder internal combustion engine, each lead to a further solenoid valve 19 of a further pump nozzle, of which four are then also present, all of which, however, from only one feed pump 15 or a fuel tank 16 be taken care of together.

Die Pumpedüse weist außerdem eine Zumeßleitung 28 auf, die über eine Ringnut 29 des Pumpenkolbens 1 mit der Zuflußleitung 17 verbindbar ist - in Fig. 1 dargestellt - und die in den Druckraum 6 mündet. In dem Eingangsab schnitt 31 dieser Zumeßleitung 28 ist ein Rückschlag ventil 32 vorgesehen. Der Absteuerkanal 22, der zum Teil im Freikolben 5 verläuft, mündet in diese Zumeßlei tung 28 aber stromauf des Rückschlagventils 32, so daß der nach Aufsteuern des Absteuerkanals 22 aus dem Druckraum 6 abgesteuerte Kraftstoff über den Absteuer kanal 22, die Zumeßleitung 28 und die Ringnut 29 zur Zuflußleitung 17 und von dort zum Kraftstoffbehälter 16 zurückströmt.The pump nozzle also has a metering line 28 which can be connected to the inflow line 17 via an annular groove 29 in the pump piston 1 - shown in FIG. 1 - and which opens into the pressure chamber 6 . In the input section 31 of this metering line 28 , a check valve 32 is provided. The control channel 22 , which extends in part in the free piston 5 , opens into this Zumeßlei device 28 but upstream of the check valve 32 , so that after the control of the control channel 22 from the pressure chamber 6 fuel controlled via the control channel 22 , the metering line 28 and the annular groove 29 flows to the inflow line 17 and from there back to the fuel tank 16 .

Die Mündung 33 der Zuflußleitung 17 ist in der Zylinder bohrung 2 so angeordnet, daß sie in der in Fig. 1 darge stellten Lage des Pumpenkolbens durch die Ringnut 29 aufgesteuert, dann aber bei dem nach oben gehenden Saughub des Pumpenkolbens durch den Schaftabschnitt 34 desselben nach Zurücklegung eines Zumeßhubes h _z gesperrt wird, um dann nach Zurücklegung eines der Breite dieses Schaftabschnittes 34 entsprechenden Hubes h _s aufgesteuert zu werden, so daß danach die Zuflußlei tung 17 mit dem Pumpraum 4 verbunden ist.The mouth 33 of the inflow line 17 is arranged in the cylinder bore 2 so that it is turned on in the position shown in Fig. 1 Darge position of the pump piston through the annular groove 29 , but then the same after the upward suction stroke of the pump piston through the shaft portion 34 Coverage of a metering stroke h _{z is} blocked, then to be controlled after covering a stroke h _s corresponding to the width of this shaft section 34 , so that the feed line 17 is then connected to the pump chamber 4 .

In Fig. 2 ist eine nur in Einzelheiten von der beschrie benen ersten Variante abweichende zweite Variante des Ausführungsbeispiels dargestellt, wobei die entsprechend anders gestalteten Teile um die Zahl 100 erhöhte Bezugs zahlen aufweisen. Der Pumpenkolben 1 nimmt bei dieser zweiten Variante seine Saughubendlage oder Druckhubaus gangslage ein, in der die Mündung 33 der Zuflußleitung 117 mit dem Pumpraum 4 verbunden ist. Das bewegliche Ventilglied 35 des Magnetventils ist gerade geschlossen. Die Ringnut 29 ist hier auch von der Zumeßleitung 128 getrennt, was grundsätzlich nicht erforderlich ist, jedoch den schädlichen Raum verkleinert. Das Rückschlag ventil 132 im Eingangsabschnitt 131 der Zumeßleitung 128 öffnet nach unten, um so einen konstruktiven Vorteil zu erreichen. Dadurch gibt es Platz für eine zentrale Anordnung des Druckkanals 107, in dem wie bei der ersten Variante ein Druckventil 36 angeordnet ist.In FIG. 2 a differing only in detail from the beschrie surrounded first variant, second variant of the embodiment is shown, wherein the correspondingly differently shaped parts have to pay to the number increased by 100 reference. In this second variant, the pump piston 1 assumes its initial suction stroke position or pressure stroke position, in which the mouth 33 of the inflow line 117 is connected to the pump chamber 4 . The movable valve member 35 of the solenoid valve is just closed. The annular groove 29 is also separated from the metering line 128 here, which is fundamentally not necessary, but reduces the harmful space. The check valve 132 in the input section 131 of the metering line 128 opens downward, so as to achieve a constructive advantage. This provides space for a central arrangement of the pressure channel 107 , in which a pressure valve 36 is arranged as in the first variant.

Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel arbeitet wie folgt:The embodiment shown in FIGS. 1 and 2 works as follows:

In Fig. 1 nimmt der Pumpenkolben 1 seine Druckhub endlage bzw. Saughubausgangslage ein. Wenn nun der Nocken 13 gemäß Pfeil I weiter gedreht wird, wirkt der Pumpenkolben 1 mit der Ablaufflanke III des Nockens 13 zusammen, wobei er für seinen Saughub gemäß Pfeil II durch die Rückstellfeder 14 nach oben geschoben wird. Während eines ersten Saughubabschnittes h _z öffnet das Magnetventil 19 und es strömt Kraftstoff von der Förderpumpe 15 aus dem Kraftstoffbehälter 16 über die Zuflußleitung 17, (117), die Ringnut 29, die Zumeßleitung 28 (128) und über das Rückschlagventil 32 (132) in den Druckraum 6. Der Freikolben 5 wird dabei nach oben geschoben und sperrt den Entlastungskanal 21, wobei auch der im Pumpraum 4 entstehende Unterdruck die Bewe gung des Freikolbens 5 nach oben mit beeinflußt. Die so in den Druckraum 6 einströmende Kraftstoffmenge hängt von dem durch die Drehbewegung des Nockens 13 sich ergebenden und durch den Querschnitt des Freikolbens 5 bestimmten Hubvolumen ab, wobei dieses Hubvolumen der gewünschten Spritzmenge entspricht. Je später also das Magnetventil 19 aufsteuert, desto kürzer ist der noch verbleibende Drehwinkel oder Ablaufflankenabschnitt und umso kleiner ist die in den Druckraum 6 drehwinkelge steuerte Spritzmenge.In Fig. 1 the pump piston 1 takes its pressure stroke end position or suction stroke starting position. If the cam 13 is now rotated further according to arrow I, the pump piston 1 interacts with the outlet flank III of the cam 13 , being pushed upwards by the return spring 14 for its suction stroke according to arrow II. During a first suction stroke section h _z , the solenoid valve 19 opens and fuel flows from the feed pump 15 out of the fuel tank 16 via the inflow line 17 , ( 117 ), the annular groove 29 , the metering line 28 ( 128 ) and via the check valve 32 ( 132 ) in the pressure room 6 . The free piston 5 is pushed upwards and blocks the relief channel 21 , the vacuum in the pump chamber 4 also influencing the movement of the free piston 5 upwards. The amount of fuel flowing into the pressure chamber 6 in this way depends on the stroke volume resulting from the rotary movement of the cam 13 and determined by the cross section of the free piston 5 , this stroke volume corresponding to the desired spray amount. The later the solenoid valve 19 opens, the shorter the remaining angle of rotation or discharge flank section and the smaller the amount of spray controlled in the pressure chamber 6 .

Nach Zurücklegung dieses Zumeßhubes h _z ist dann bis kurz vor Ende des Saughubes die Mündung 33 und damit die Zuflußleitung 17 durch den Schaftabschnitt 34 des Pumpenkolbens 1 gesperrt. In Fig. 2 ist gestrichelt die Stellung des Pumpenkolbens 1 gezeigt, kurz bevor die Mündung 33 wieder aufgesteuert wird. Der Pumpenkolben 1 übernimmt also mit dem Schaftabschnitt 34 als Steuer schieber eine zusätzliche Steuerung der zufließenden Kraftstoffmenge.After this metering stroke h _z has been covered, the mouth 33 and thus the inflow line 17 are then blocked by the shaft section 34 of the pump piston 1 until shortly before the end of the suction stroke. The position of the pump piston 1 is shown in dashed lines in FIG. 2, shortly before the mouth 33 is opened again. The pump piston 1 thus takes over with the shaft section 34 as a control slide an additional control of the inflowing fuel quantity.

Wenn dann die Ablaufflanke III des Nockens 13 ihr Ende erreicht hat, nimmt der Pumpenkolben 1 die in Fig. 2 dargestellte Stellung ein. In dieser Stellung ist die Mündung 33 wieder freigelegt, so daß die Zuflußleitung 117 mit dem Pumpraum 4 in Verbindung steht. Außerdem ist die Zumeßleitung 128 die zum Druckraum 6 führt, durch den Schaftabschnitt 34 gesperrt. Nach dem Auf steuern dieser Mündung 33 strömt nun aus der Zuflußlei tung 117 zeitgesteuert solange Kraftstoff in den unter Unterdruck stehenden Pumpraum 4, bis das bewegliche Ventilglied 35 des Magnetventils 19 schließt. Dieser Zeitabschnitt des teilweisen Auffüllens des Pumpraums 4 findet statt, solange der Pumpenkolben 1 mit dem Grundkreis IV des Nockens 13 zusammenwirkt. Die in diesen Pumpraum 4 strömende Menge hängt also allein von dem Eingangsquerschnitt, dem Förderdruck und der Zeitdauer ab, die ab dem Aufsteuern der Mündung 33 durch den Schaftabschnitt 34 vergeht, bis das bewegliche Ventilteil 35 schließt.Then when the trailing edge III of the cam 13 has reached its end, the pump piston 1 assumes the position shown in FIG. 2. In this position, the mouth 33 is exposed again, so that the inflow line 117 is connected to the pump chamber 4 . In addition, the metering line 128, which leads to the pressure chamber 6 , is blocked by the shaft section 34 . After controlling this mouth 33 now flows timed from the Zuflußlei device 117 as long as fuel in the vacuum chamber 4 until the movable valve member 35 of the solenoid valve 19 closes. This period of partial filling of the pump chamber 4 takes place as long as the pump piston 1 interacts with the base circle IV of the cam 13 . The amount flowing into this pump chamber 4 thus depends solely on the input cross section, the delivery pressure and the length of time that passes from the opening of the mouth 33 through the shaft section 34 until the movable valve part 35 closes.

Bei dem darauffolgenden, durch die Druckhubflanke V des Nockens 13 bewirkten Druckhub des Pumpenkolbens 1 wird zuerst die Mündung 33 durch den Schaftabschnitt 34 des Pumpenkolbens 1 gesperrt und es wird der im Pumpraum 4 oder möglicherweise auch im Druckraum 6 befindliche Hohlraum der beim Saughub entstanden war, ausgeglichen, so daß der verbleibende Kraftstoff im Pumpraum 4 als eingeschlossenes Volumen auf den Freikol ben 5 wirkt, der nach Ausgleich des im Druckraum vorhan denen Hohlraum dann, also ab diesem Spritzzeitpunkt, für den Einspritzhub verschoben wird und dabei die zugemessene Spritzmenge einspritzt. Diese Spritzmenge wird dafür aus dem Druckraum 6 über das Druckventil 36 die Druckleitung 7 in den Düsendruckraum 8 gefördert, wodurch die Ventilnadel 11 entgegen der Kraft der Schließ feder 12 verschoben, die Spritzöffnungen 9 freilegt und der geförderte Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Dieser Einspritzhub wird solange fortgesetzt, bis die Rückseite des Freikol bens 5 den Entlastungskanal 21 aufsteuert, so daß der weitere vom Pumpenkolben 1 geförderte Kraftstoff aus dem Pumpraum 4 über diesen Entlastungskanal 21 und das Rückschlagventil 23 in den Kraftstoffbehälter 16 gefördert wird. Nahezu gleichzeitig wird der Absteuerka nal 22 durch den Freikolben 5 aufgesteuert, so daß im Druckraum 6 befindlicher Kraftstoff über die Zumeßlei tung 28 druckentlastet wird. Nach diesem Druckhub des Pumpenkolbens 1 nimmt er wieder die in Fig. 1 darge stellte Stellung ein, so daß ein neuerlicher Saughub beginnen kann. Die Spritzmenge wird also über die Winkel steuerung des Nockens 13 und der Spritzbeginn über die Zeitsteuerung des Magnetventils 19 bestimmt und jeweils natürlich über das elektronische Steuergerät 24 geregelt.In the subsequent pressure stroke of the pump piston 1 caused by the pressure stroke flank V of the cam 13 , the mouth 33 is first blocked by the shaft section 34 of the pump piston 1 and the cavity in the pump chamber 4 or possibly also in the pressure chamber 6 that was created during the suction stroke is equalized so that the remaining fuel in the pump chamber 4 acts as an enclosed volume on the freikol ben 5 , which then, after compensation for the cavity in the pressure chamber, then, that is from this injection time, is shifted for the injection stroke and thereby injects the metered injection quantity. This amount of spray is promoted from the pressure chamber 6 via the pressure valve 36, the pressure line 7 in the nozzle pressure chamber 8 , whereby the valve needle 11 is moved against the force of the closing spring 12 , the spray openings 9 exposed and the fuel delivered is injected into the combustion chamber of the internal combustion engine. This injection stroke is continued until the back of the free piston 5 opens the relief channel 21 , so that the further fuel delivered by the pump piston 1 is pumped from the pump chamber 4 via this relief channel 21 and the check valve 23 into the fuel tank 16 . Almost simultaneously, the Absteuerka channel 22 is turned on by the free piston 5 , so that fuel located in the pressure chamber 6 is relieved of pressure via the Zumeßlei device 28 . After this pressure stroke of the pump piston 1 , it again takes the position shown in FIG. 1, so that a new suction stroke can begin. The spray quantity is thus determined via the angle control of the cam 13 and the start of spraying via the time control of the solenoid valve 19 and of course in each case regulated via the electronic control unit 24 .

Alle in der Beschreibung den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln, als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein. All in the description of the following claims and the features shown in the drawing can both individually, as well as in any combination with each other be essential to the invention.

1Pumpenkolben 2Zylinderbohrung 3Gehäuse 4Pumpraum 5Freikolben 6Druckraum 7, 107Druckkanal 8Düsendruckraum 9Spritzöffnung 10
11Ventilnadel 12Schließfeder 13Antriebsnocken 14Rückstellfeder 15Förderpumpe 16Kraftstoffbehälter 17, 117Zuflußleitung 18Druckhalteventil 192/2 Magnetventil 20
21Entlastungskanal von 4 22Absteuerkanal 23, 123Rückschlagventil 24elektronisches Steuergerät 25Gaspedal 26Drehzahlgeber 27Ausgänge 28, 128Zumeßleitung 29Ringnut 30
31, 131Eingangsabschnitt von 28 32, 132Rückschlagventil 33Mündung von 17 34Schaftabschnitt von 1 35bewegliches Ventilglied von 19 36Druckventil 1 pump piston 2 cylinder bore 3 housing 4 pump chamber 5 free piston 6 pressure chamber 7, 107 pressure channel 8 nozzle pressure chamber 9 spray opening 10
11 valve needle 12 closing spring 13 drive cam 14 return spring 15 feed pump 16 fuel tank 17, 117 inflow line 18 pressure control valve 19 2/2 solenoid valve 20
21 Relief channel from 4 22 Discharge channel 23, 123 Check valve 24 Electronic control unit 25 Accelerator pedal 26 Speed sensor 27 Outputs 28, 128 Dosing line 29 Ring groove 30
31, 131 inlet section of 28 32, 132 check valve 33 mouth of 17 34 shaft section of 1 35 movable valve member of 19 36 pressure valve

h _vZumeßhubh _sSaughubabschnitte IPfeil Drehrichtung IIPfeil Hubrichtung IIIAblaufflanke von 13 IVGrundkreis von 13 VDruckhubflanke von 13 h _v metering stroke h _s suction stroke sections IP arrow direction of rotation II arrow stroke direction III discharge flank of 13 IV base circle of 13 V pressure stroke flank of 13

Claims

1. fuel injection device, in particular pump nozzle for internal combustion engines,

- With a pump chamber ( 4 ) of a preferably mechanically (cam) with a constant working stroke driven pump piston ( 1 )
- With an injection nozzle ( 8 to 12 ) via a pressure line ( 7 , 107 ) supplying fuel with pressure chamber ( 6 )
- with the pump chamber (4) from the pressure chamber (6) hy-hydraulically separating free piston (5), which on account of its operating positions to the start of injection by the trapped in high-pressure start fuel volume in the pump chamber (4) and the injection quantity by the fuel volume in the pressure chamber (6 ) determines and which free piston ( 5 ) towards the end of the pressure stroke, a relief channel ( 21 ) controlling the end of the spray and thereby relieving the pressure from the pump chamber ( 4 ) and the pressure chamber ( 6 ), so that the free piston ( 5 ) reaches its end position
- With a leading to the pump chamber ( 4 ), during the suction stroke by a control valve ( 19 ) controlled inflow line ( 17 , 117 )
- With a to the pressure chamber ( 6 ) leading a check valve ( 32 , 132 ) containing metering line ( 28 , 128 , 29 )
- and conducted to a common fuel source (15) of low pressure for inflow (17) and Zumeß (28), wherein during the intake stroke of the fuel first to the pressure chamber (6) and is then metered into the pumping chamber (4), characterized that said inflow conduit (17, 117) separately controlled by the pump piston (1) during the first portion (h _z) of the suction stroke of the Pum penkolbens from the pumping chamber (4) and connected to the metering line (28, 128) and during a later Section of the suction stroke ( Fig. 2) and in the starting position for the pressure stroke-forming locking section (IV) of the pump piston ( 1 ) with the pump chamber ( 4 ) and separated from the metering line ( 28 , 128 ).

2. Fuel injection device according to claim 1, characterized in that for an intermediate section of the suction stroke, the inflow line ( 17 , 117 ) is blocked by the pump piston ( 1 ).

3. Fuel injection device according to claim 1 or 2, characterized in that the connection between the inflow line ( 17 , 117 ) and metering line ( 28 , 128 ) is controlled by an annular groove ( 29 ) in the pump piston ( 1 ).

4. Fuel injection device according to claim 3, characterized in that the metering line ( 128 ) is blocked by the pump piston ( 1 ) in its initial position.

5. Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the free piston ( 5 ) opens a control channel ( 22 ) of the pressure chamber ( 6 ) towards the end of the pressure stroke.

6. Fuel injection device according to claim 5, characterized in that the control channel ( 22 ) opens upstream of the check valve ( 32 , 132 ) in the metering line ( 28 , 128 ).

7. Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that a solenoid valve ( 19 ) is used as the control valve, which is preferably "normally open".

8. Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that for driving the pump piston ( 1 ) a drive cam is used, the section of a slowly rising suction stroke (discharge flank III) a locking section (base circle IV) and a steep pressure stroke section (pressure stroke flank V ) having.

9. Fuel injection method, in particular in conjunction with one of the preceding claims, characterized in that the control of the injection quantity takes place in a manner known per se depending on the cam rotation angle in connection with a control valve ( 19 ) and that the quantity for controlling the start of injection depends purely on the time cross section with the control valve ( 19 ) is determined, both quantities flowing through the control valve and the reversal of the inflow or the inflow start or its end for the quantities in the pump chamber ( 4 ) and pressure chamber ( 6 ) via the pump piston ( 1 ).