EP0328602B1 - Device for introducing fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine - Google Patents

Device for introducing fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine Download PDF

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EP0328602B1
EP0328602B1 EP88907195A EP88907195A EP0328602B1 EP 0328602 B1 EP0328602 B1 EP 0328602B1 EP 88907195 A EP88907195 A EP 88907195A EP 88907195 A EP88907195 A EP 88907195A EP 0328602 B1 EP0328602 B1 EP 0328602B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
chamber
pressure
fuel
metering
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP88907195A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0328602A1 (en
Inventor
Diethard Plohberger
Peter Herzog
Keith Elliott
Christoph D. Fischer
Josef Greier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AVL List GmbH
Original Assignee
AVL Gesellschaft fuer Verbrennungskraftmaschinen und Messtechnik mbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Priority claimed from AT0203987A external-priority patent/AT407559B/en
Priority claimed from AT0130388A external-priority patent/AT409163B/en
Application filed by AVL Gesellschaft fuer Verbrennungskraftmaschinen und Messtechnik mbH filed Critical AVL Gesellschaft fuer Verbrennungskraftmaschinen und Messtechnik mbH
Publication of EP0328602A1 publication Critical patent/EP0328602A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0328602B1 publication Critical patent/EP0328602B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M67/00Apparatus in which fuel-injection is effected by means of high-pressure gas, the gas carrying the fuel into working cylinders of the engine, e.g. air-injection type
    • F02M67/02Apparatus in which fuel-injection is effected by means of high-pressure gas, the gas carrying the fuel into working cylinders of the engine, e.g. air-injection type the gas being compressed air, e.g. compressed in pumps
    • F02M67/04Apparatus in which fuel-injection is effected by means of high-pressure gas, the gas carrying the fuel into working cylinders of the engine, e.g. air-injection type the gas being compressed air, e.g. compressed in pumps the air being extracted from working cylinders of the engine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D7/00Other fuel-injection control
    • F02D7/02Controlling fuel injection where fuel is injected by compressed air

Definitions

  • the invention relates to a device for introducing fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine with a delivery device for the fuel, a blow-in valve for removing compressed gas from the cylinder and for blowing the gas and the delivered fuel into the cylinder, with a valve-side space for storage of the gas, the valve of which controls the gas exchange between the combustion chamber and the valve-side space
  • the aim is to achieve the combustion of the fuel as quickly and completely as possible in the area of the upper piston dead center.
  • fuel is injected into the combustion chamber or a fuel-air mixture is drawn in when the mixture is formed externally, these goals are never fully achieved because the combustion is impaired due to a lack of time for the mixture formation.
  • the ignition timing must therefore also be set accordingly far before top dead center.
  • DE-AS 1 751 524 has disclosed a device with which the introduction of the fuel is achieved via a rotary valve provided jointly for all cylinders of an internal combustion engine.
  • This rotary valve consisting of a disc-shaped rotor, a thin disc-shaped distributor plate and a mushroom-shaped control slide, is together with a centrifugal pump that with the rotor on a common shaft, housed in a housing.
  • the shaft and thus the pump and the rotor rotate in four-stroke engines with camshaft speed.
  • a metering chamber Arranged in the rotor itself is a metering chamber which extends in the radial direction and has a plurality of control openings on its control surface facing the distributor plate.
  • the rotor additionally has an accumulator opening running in the axial direction, through which the storage of compressed air taken from the cylinder spaces via an injection line can be controlled. This measure removes pressurized air from the respective cylinder space during the compression stroke, which is used as a compressed air source for blowing the fuel into the respective cylinder space.
  • a disadvantage of this device is in particular its complicated structure, as well as the fact that a central metering and control unit is used for all cylinders of a multi-cylinder engine.
  • This results in long injection or extraction lines, which tend to become soiled in the extraction phase and in which fuel can cut off from the fuel-air mixture on the walls in the injection phase, which results in errors in the fuel metering that are difficult to control.
  • the injection line which is open to the cylinder, on the one hand causes exhaust gas to blow back into the injection line in the expansion phase of the engine, and on the other hand, a subsequent outflow of fuel-containing gas into the cylinder during the gas exchange phase, which inevitably leads to increased hydrocarbon emissions.
  • the timing of the injection or removal is given by the shaft of the control and metering device rotating at the camshaft or crankshaft speed. It is therefore not possible to adapt the start of injection, for example, to the requirements of the engine in order to reduce consumption and harmful emissions.
  • the fuel metering system according to DE-AS 1 751 524 works with a metering chamber which acts alternately or in succession with fuel pressure (which is lower than the air pressure in the injection or sampling line) and air pressure becomes.
  • fuel pressure which is lower than the air pressure in the injection or sampling line
  • the metering chamber must first be vented via a line into the intake manifold. This ventilation process represents a thermodynamic loss, since air drawn in by the engine is compressed, extracted, and returned to the intake manifold.
  • the object of the present invention is to propose a device for introducing fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine, which has the disadvantages mentioned can be avoided and in particular an improvement in the efficiency of the internal combustion engine and a reduction in its pollutant emission can be achieved with simpler and more effective control.
  • the injection valve also functions as a gas sampling valve and the valve-side space serves as a gas reservoir.
  • the fuel is injected directly into the gas reservoir of the injection valve.
  • Hydraulic actuation of the injection valve offers the advantage of greater actuation forces, variable opening speed and larger valve lifts compared to direct actuation by means of an electromagnet, rocker arm or cam.
  • the gas to be withdrawn goes directly to the preferably heat-insulated gas store, without having to pass long cold lines, where the increased temperature can keep the formation of coal out.
  • the device according to the invention is primarily designed for late injection in the last quarter to the last sixth of the engine cycle preceding the start of ignition.
  • the fuel-gas mixture formed in the previous cycle is blown in first by a fuel pump and then the fuel to be injected into the stored hot gas at a higher fuel pressure.
  • a piston pump connected to the valve-facing space is provided via a pressure line, the pump space of which is connected to the fuel tank via a solenoid valve, wherein a second solenoid valve can be provided which is located in an additional, the fuel tank is arranged with the fuel line connecting the pressure line.
  • a second solenoid valve which is controlled independently of the first one succeeds in decoupling these two functions, which is an advantage when tuning the internal combustion engine with regard to low Represents consumption and emissions.
  • a check valve can be arranged in the additional fuel line, via which excess amounts of fuel flow back into the fuel tank.
  • Decoupling of the injection duration and the injection quantity can also be achieved with only one solenoid valve and the associated power electronics if, according to the invention, the solenoid valve can be controlled by pulse-length-modulated clocking of the voltage applied to the solenoid of the solenoid valve with at least two different current intensities, whereby at least two different pressure levels can be achieved .
  • the solenoid valve can be controlled by pulse-length-modulated clocking of the voltage applied to the solenoid of the solenoid valve with at least two different current intensities, whereby at least two different pressure levels can be achieved .
  • an opening pressure is reached which is greater than the closing pressure of the injection valve, which opens it up to its stop.
  • the pressure rises to such an extent that the force of the solenoid valve is no longer sufficient to close the return line into the tank and subsequently that of the Piston pump fed excess fuel flows back into the tank.
  • the higher current is applied to the solenoid valve, causing it to close against the fuel pressure in the line.
  • the pressure now rises further to a value at which the check valve in the connecting line to the gas accumulator opens and injection begins.
  • the injection is ended when the force on the solenoid valve is reduced to a low pressure level or zero by appropriate control of the current, in which case the injection is ended at the same time.
  • a piston or constant delivery pump is provided in connection with a hydraulic metering device, that the metering device has a metering piston guided in a housing which immerses in a drive-side space arranged in the housing and in a metering space, the stroke defined by two stops determining the amount of fuel to be injected, that the metering space via a pressure line to the valve-facing space of the injection valve and the drive-side space via a solenoid valve with the outlet the piston or constant feed pump is connected, and for the filling of the metering space a line is provided which emanates from the pump into the pressure line and is provided with a check valve.
  • the amount of fuel injected per engine cycle is determined here by the stroke of the metering piston moving between two stops. This enables an exact metering of the fuel quantity.
  • the part of the metering plunger which plunges into the drive-side space of the metering device has a larger pressure application area A1 than that part with the area A2 which delimits the metering space, so that hydraulic amplification of the injection pressure in the ratio A1 / A2 can be achieved.
  • the achievable with the metering hydraulic gain can be achieved with a piston of smaller diameter with the area A2 on the high pressure side and, for example, a piston of larger diameter with the area A1 on the low pressure side.
  • the drive-side space is delimited by a diaphragm which drives the metering piston and is acted upon by system pressure.
  • the delivery stroke of the metering piston is accomplished by opening the solenoid valve in the inflow line.
  • the drive-side space can of course also be divided into a ring chamber into which the feed line from the solenoid valve opens and into a spring chamber for receiving the injection spring by a membrane driving the metering piston.
  • a control of the injection quantity depending on Machine parameters can be achieved according to the invention simply by one of the stops limiting the stroke of the metering piston being variable and being realized by an eccentric cooperating with a servomotor.
  • a further development according to the invention provides that an electrically actuable flow control unit is arranged in the feed line to the drive-side space of the metering device, by means of which the stroke speed of the valve in the injection valve can be controlled.
  • the flow rate can be steplessly controlled.
  • the injection of the required amount of fuel takes place at low needle stroke speeds, i. i.e., at part load later than at high needle stroke speeds (full load).
  • This has the advantage that at high loads, part of the fuel enters the combustion chamber directly in the same cycle and thus increases the internal cooling, whereas at partial load the entire fuel is pre-evaporated in the accumulator and thus ensures the lowest possible emissions.
  • the charge stratification which in turn has an influence on the emission behavior of the engine, can also be controlled by controlling the entry pulse of the gas jet into the combustion chamber.
  • the piston of the injection valve has a shoulder for realizing a variable valve lift, which forms an annular space with the wall of the housing, the shoulder being pressurizable in the closing direction of the valve, and the annular space being interposed a check valve is connected on the one hand to the valve-facing space and on the other hand via the check valve to the valve-side space.
  • the valve lift of the injection valve is variable in proportion to the amount of fuel injected (simultaneous control). Compared to the versions without variable valve lift, this gives advantages in terms of operating the engine at low loads or at full load.
  • the piston of the injection valve has a shoulder for realizing a variable valve stroke, which forms an annular space with the wall of the housing, the shoulder being pressurizable in the opening direction of the valve, and that the annular space with the interposition of a check valve on the one hand communicates with the pressure line and, on the other hand, with the valve-side space via the check valve.
  • the injection into the gas reservoir takes place at the end of the charging phase of the gas reservoir during the closing process of the valve in the injection valve. At this time, gas flows from the combustion chamber into the accumulator, so that the injected fuel remains in the accumulator until the subsequent cycle.
  • a compression or tension spring of the injection valve is arranged in a spring chamber separated from the valve-side space by an intermediate wall, the intermediate wall having an opening for the valve stem.
  • a metering device with a metering chamber is arranged in the housing of the injection valve, the metering piston of which is arranged coaxially with the piston of the injection valve and is in engagement therewith that the valve-facing space of the injection valve simultaneously serves as the drive-side space of the metering device that the metering chamber is connected on the one hand to the valve-facing space via a reducing valve and on the other hand to the valve-side space via the check valve, and that the valve-facing space is connected to the fuel supply line from the pressure generating unit.
  • the injection valve and metering device form a unit, the pistons of which are in engagement with one another.
  • the pressure generating unit can consist of a constant feed pump, a downstream electronically controlled flow control unit, and a pressure limiting valve arranged on the pump outlet side, a three-way solenoid valve being provided which connects the valve-facing space in one position to the flow control unit and in another position to a return line in the fuel tank .
  • the valve only reaches its stop at approximately full load, while at partial load, depending on the valve lifting speed, it only covers part of its way.
  • the valve lift is proportional to the amount of fuel injected and the injection takes place during the closing movement of the valve.
  • a fixed throttle is arranged in the line between the flow control unit and the three-way solenoid valve, and in the return line to the fuel tank.
  • an electronically controlled pressure control unit arranged parallel to the constant feed pump can be arranged.
  • valve-facing space of the injection valve is limited on the valve side by a membrane arranged normal to the valve axis, which drives the metering piston on the one hand and the injection valve on the other hand, the lower membrane space also having its own pressure line coming from the constant feed pump Pressure can be applied.
  • This measure advantageously replaces the closing spring in the injection valve, with a multi-cylinder engine automatically equalizing the closing force of all valves, regardless of tolerances of the spring forces. This is also very important for achieving the same injection quantities for all cylinders.
  • the connecting line leading into the valve-side space of the injection valve opens into an annular gap arranged concentrically to the valve stem, from which the fuel exits in the direction of the valve into the gas accumulator.
  • the space facing away from the valve can be connected to the space on the valve side via a continuous annular gap concentrically arranged with the valve stem, with an expansion of the annular gap including a seal surrounding the valve stem with a prestressing element, e.g. a hose spring is arranged as a check valve.
  • a prestressing element e.g. a hose spring is arranged as a check valve.
  • FIG. 1 shows a blow-in valve 2 connected to the combustion chamber 3 of an internal combustion engine (not shown), the space 18 of which faces the valve 16 simultaneously as a gas reservoir 4 serves.
  • a removal valve is advantageously omitted here and the fuel is injected directly into the gas accumulator 4 of the injection valve 2.
  • the gas is removed from the combustion chamber 3 by the injection valve 2 itself, in that it is kept open for a correspondingly long time after the injection process has ended.
  • the injection valve 2 consists of a housing 13 in which the piston 14 loaded by the spring 15 in the closing direction is axially slidably mounted.
  • the spring can also be omitted if the gas pressure prevailing in the gas accumulator automatically closes the valve if the effective surfaces of the piston and the valve are designed accordingly.
  • the valve 16 opening into the combustion chamber 3 is connected to the piston 14 by the shaft 17.
  • the valve-facing space 20 above the piston 14 is connected to the gas accumulator 4 via a connecting line 37, which has a check valve 32.
  • the connecting line 37 opens into the pressure line 35 and is thus connected to the space 20.
  • the pressure generating unit, a piston pump 5, connected to the space 20 of the injection valve 2 via the pressure line 35 has a plunger 23 which is slidably arranged in the pump cylinder 22 and is loaded by a spring 24 against the cam 25 driving it.
  • the cam 25 or its camshaft 26 is driven by the internal combustion engine in a known manner.
  • the fuel sucked in from the fuel tank 28 via the line 29 reaches the pump cylinder 22 via a solenoid valve 60. It is also possible to provide a regulating device for adjusting the fuel quantity, for example in the pump cylinder 22 having an evasive piston (not shown here) with an adjustable stroke stop can be.
  • the device according to FIG. 2 succeeds by means of a second solenoid valve controlled independently of the first 61, which is arranged in an additional line 62 connecting the fuel tank 28 to the pressure line 35, a decoupling, which is an advantage when tuning the internal combustion engine with regard to low consumption and favorable emission values.
  • the solenoid valve 60 closes and the valve 61 remains open.
  • the pressure p 1 on the injection valve 2 it opens until the piston 14 abuts its stop.
  • the pressure continues to rise to p2, whereby the check valve 63 opens and the excess amount of fuel flows back into the tank.
  • the beginning of the injection process in the gas reservoir 4 is initiated by closing the solenoid valve 61, causing the pressure in the injection line to rise to p 3 and the check valve 32 to open.
  • the injection alone is ended either by opening valve 61 or together with the injection by opening valve 60.
  • the quantity is metered by the closing time of the solenoid valve 61 and by the cam stroke of the injection pump 5 that took place during this time.
  • FIG. 3 shows a variable voltage profile U or the resulting force profile F on a solenoid valve, with which the advantages of the embodiments according to FIGS. 1 and 2 can be combined.
  • the injection duration and the injection duration and thus the quantity metering can also be decoupled with only one solenoid valve and associated power electronics.
  • the solenoid valve 60 is driven with two different current intensities. This can be done in various ways, for example by pulse-length-modulated clocking out of the voltage applied to the electromagnet. As a result, two different force levels F 1 and F 2 are achieved at the solenoid valve 60.
  • Fig. 4 shows a modification of the system of Fig. 1, a system with low pressure drive and constant needle stroke.
  • a roller cell or gear pump in connection with a hydraulic booster and Dosing device 64 used.
  • the metering device 64 has a metering piston 66, which is guided in a housing 65 and divides the housing into a drive-side chamber 67 and a metering chamber 68.
  • the hydraulic reinforcement results from a piston of smaller diameter with the area A2 on the high pressure side and an elastic membrane or a piston of larger diameter with the area A1 on the low pressure side.
  • the metering piston 66 and the membrane 69 are connected to one another.
  • variable stop 70 This association moves between a fixed and a variable stop 70, the variable stop, as shown, can be on the low-pressure side or else on the high-pressure side.
  • the path between the stops is related to the amount of fuel to be injected.
  • the hydraulic amplification translates the pressure generated by the constant feed pump 5 ', typically 2 to 8 bar, in the ratio A1 / A2 / A4 to the pressure required for the present fuel injection system of approx. 10 to 40 bar, A4 being the cross section of the hydraulic piston 14 represents for actuation of the injection valve 2.
  • the amount of fuel injected per cycle is changed once by the variable stroke reciprocating metering piston 66 accomplished per cycle.
  • the variable stroke stop is implemented, for example, by an eccentric 70 or a cam, which is rotated by an actuator with position feedback or by a stepper motor with electronic control.
  • the pressure translation and metering device 64 and the blowing process are controlled by a three-way solenoid valve 71, which is controlled by appropriate control electronics.
  • the solenoid valve 71 opens a line 72 to a surrounding the metering piston 66 by the membrane 69 delimited annular chamber 73, the system pressure generated by the pump 5 'via the pressure maintaining valve 74 the metering piston 66 against the spring force of the injection spring 78 against the variable stop 70 (suction stroke ) emotional.
  • the pressure line 35 and the metering chamber 68 are filled with fuel via a check valve 76 arranged in the line 75.
  • the line 72 opens into the space 67 on the side of the membrane 69 facing the variable stroke stop 70.
  • the delivery stroke is now accomplished by opening the valve 71, whereas the relief takes place via the line 77 triggers the suction stroke.
  • the spring 78 can be omitted in this case.
  • the backward movement of the metering piston 66 is ensured by the application of space 68 with system pressure.
  • the injection valve 2 closes here due to the fuel pressure on the annular surface 99 facing the valve 16.
  • the check valve 32 remains closed until the injection valve 2 rests on its valve seat.
  • the pressure in line 37 now rises further above the opening pressure p3, so that the check valve 32 opens and fuel is fed into the gas accumulator 4. This process is complete when the metering piston 66 has reached its end stop on the high-pressure side. This position is the rest or home position of the system.
  • the blowing-in process begins with the relief of the low-pressure space 67 via the three-way solenoid valve 71.
  • Electronically controlled flow control unit 100 is provided, which controls the valve opening speed of the injection valve 2.
  • the opening of the injection valve is accomplished by the spring chamber 85 'facing the compression spring 15' seated compression spring 15, which at the same time also provides for a resetting of the metering piston 66, the injection quantity being fed via the check valve 76 by the pump 5 'into the high pressure line.
  • the metering device 64 does not require a spring in this embodiment.
  • the needle stroke S and injection quantity curve ⁇ is shown in FIG. 4b.
  • the advantage of this system compared to that in Fig. 4 is that the injection takes place only after the end of the blowing process and that due to the given constellation of pressure and area ratios, a somewhat lower pressure level can be maintained on the high pressure side, which reduces the performance of the fuel pump can be.
  • a high-pressure unit with a piston pump can also be used, which eliminates the pressure booster.
  • the valve stroke speed is regulated in all cases by the flow control unit 100 located in the return line 77.
  • high pressure is understood to mean pressures above 10 bar.
  • a further advantage results from a simplification of the device according to FIG. 4.
  • the membrane 69 or a possible piston with the surface A 1 and the spring 78 driving the metering piston can be omitted if the required hydraulic transmission ratio is achieved by a corresponding cross section A4 of the piston 14 is ensured in the injection valve 2, as shown in Fig. 5.
  • the metering piston 66 with the area A2 has only a metering function in this case.
  • the valve 16 of the injection valve 2 begins to lift in this embodiment when the three-way solenoid valve 71 releases the line from the constant feed pump 5 'to the metering piston. The valve 16 subsequently moves up to its stroke stop in the valve body.
  • the subsequent injection phase like the hold-open period of the injection valve 2, is ended by switching over the three-way valve 71, the space 67 in the return line 77 to the tank 28 being relieved.
  • the pressure line 35 is then filled via the check valve and in this case also the pressure reducing valve 76 and the metering piston 66 is pushed back into its starting position.
  • the pressure drop across the valve 76 or its opening pressure must be so great in this embodiment that the injection valve 2 is certainly not opened by the filling pressure.
  • FIG. 6 shows a variant of the device according to FIG. 5.
  • the needle stroke speed can be controlled, as shown in FIG. 7 for the flow rates ⁇ , ⁇ and ⁇ .
  • the required amount of fuel is injected later at low needle stroke speeds (partial load) than at high needle stroke speeds (full load).
  • the variable needle stroke speed serves to control the entry pulse of the gas jet into the combustion chamber and thus to control the charge stratification, which in turn has an influence on the emission behavior of the engine.
  • FIG. 8 shows an embodiment of the injection system in a modification of that in FIG. 5, in which the needle stroke of the injection valve 2 is variable in proportion to the amount of fuel injected (simultaneous control).
  • the needle stroke of the injection valve 2 is variable in proportion to the amount of fuel injected (simultaneous control).
  • the piston 14 of the injection valve 2 has a shoulder 80, which forms an annular space 81 with the wall of the housing 13.
  • the shoulder can be pressurized in the closing direction of the valve 16 on an annular surface A6, the annular space being connected on the one hand to the space 20 facing away from the valve with the interposition of a check valve 82 and on the other hand via the check valve 32 to the space 18 on the valve side.
  • the annular space 81 with the effective area A6 is subjected to system pressure via the check valve 82.
  • the piston 14 of the injection valve 2 subsequently moves downward and the valve 16 opens.
  • fuel is displaced from the annular space 81 and injected into the gas storage space 4 via the check valve 32.
  • the valve 16 of the injection valve 2 opens only to the extent that it corresponds to the injection quantity conveyed by the metering piston 66, as a result of which an increase in the valve lift with increasing engine load is realized.
  • the piston 14 of which has a shoulder 83 which can be acted upon in the opening direction of the valve 16 the injection into the gas reservoir takes place at the end of the charging phase of the gas reservoir 4 during the closing process of the valve 16.
  • the corresponding areas exposed to the respective pressure in the low pressure system are designed so that the hydraulic transmission ratio and thus the pressure increase in the injection line is so large that all pressure forces, pressure drops via check valves and frictional forces in the injection valve are overcome via the area A4 of the piston .
  • the metering pistons with variable stroke required for each cylinder unit and the associated three-way solenoid valves can, as shown in FIGS. 4, 5, 6, 8 and 10, be combined in a control block independent of the injection valve 2 and connected to the respective injection valve via lines.
  • This provides an advantage in the adjustment and synchronization of the metering pistons.
  • the former version offers advantages for engines with more than one row of cylinders, the latter for engines with only one row of cylinders.
  • the injection valves with variable valve lift can your Type can also be used in connection with high pressure ram pumps, as shown in FIGS. 1 and 2.
  • the spring 15 of the injection valve 2 can be arranged in a spring chamber 85 separated from the valve-side space 18 by an intermediate wall 84 for heat insulation.
  • the spring chamber can have a relief line 91 (leakage oil line) in the low pressure range.
  • FIG. 12 shows a further embodiment of a mixture injection system with a variable needle stroke speed.
  • a metering device 64 'with a metering chamber 68' is arranged in the housing 13 of the injection valve 2, the metering piston 66 'of which is arranged coaxially with the piston 14 of the injection valve 2 and is in engagement therewith.
  • the valve-facing space 20 of the injection valve 2 also serves as the drive-side space of the dosing device 64 ', the dosing space 68' on the one hand via a reducing valve 86 with the valve-facing space 20 and on the other hand via the check valve 32 with the valve-side space 18 in connection.
  • valve needle only reaches its stop at full load, while in partial load, depending on the valve stroke speed, it only covers part of its way.
  • the valve lift is proportional to the amount of fuel injected, and the injection takes place during the closing movement of the valve needle.
  • the pressure generating unit consists of a constant feed pump 5 '(about 6 bar), a pressure relief valve 74 with the opening pressure p2 and an electronically controlled flow control unit 79 in the main flow.
  • the latter can be, for example, a throttle of variable cross section or the like.
  • the injection valve 2 consists of a valve 16 which is driven via its shaft 17 by a membrane 87 (as shown) or by a piston with the area A 1.
  • a closing spring 15 holds the valve 16 in the closed position.
  • the valve 16 begins to open. This happens with one Speed which is determined by the fuel flow into the space 20 regulated by the flow control unit 79 and by the force of the closing spring 15. Accordingly, the valve 16 opens faster with large flow and vice versa.
  • the flow can also be controlled by a pressure control unit 88 in the bypass flow (corresponding to FIG. 14).
  • the fixed throttle 89 between the flow control unit 79 and the solenoid valve 71 limits the maximum lifting speed.
  • the metering chamber 68 ' is filled with fuel via the reducing valve 86.
  • the filling pressure is less than the opening pressure of the check valve 32 in the connecting line 37.
  • the opening movement is ended by opening the three-way valve 71, the upper membrane space or space 20 facing away from the valve being relieved into the tank 28 via a return line 77.
  • a throttle 90 in the return line 77 limits the closing speed of the valve 16.
  • the metering piston 66 During the closing process, the metering piston 66 'displaces a fuel quantity corresponding to the respective stroke, which is injected into the gas accumulator 4 via the check valve 32.
  • the injection is brought about by the force of the closing spring 15 and the gas pressure acting on the valve stem cross section.
  • the described mode of operation can be modified by a corresponding redesign of the metering piston 66 'so that the injection takes place instead of during the closing while the valve is being opened.
  • the first version is used primarily in engines that have to meet strict emission regulations, since the storage of the fuel in the gas storage device 4 reduces the hydrocarbon emissions in the exhaust gas.
  • the latter version results in better internal cooling in high-performance motors, since the heat of vaporization of the fuel entering the cylinder is extracted directly from the cylinder charge.
  • the maximum valve lift required for the respective operating state is determined by the valve lift speed and the opening duration, which is controlled by the electronics via the solenoid valve 71. 13 shows the course of the valve lift s and the injection quantity ⁇ over the crank angle ⁇ .
  • the injection takes place during the closing stroke of the needle and ends when the valve plate is placed on the valve seat, regardless of the amount injected.
  • the start of injection and thus the injection quantity is determined by the inclination ⁇ of the opening line a and ⁇ of the closing line b and the opening time of the valve from the start of injection EB to the end of injection EE.
  • the injection rate is determined by the inclination ⁇ of the closing line b, which is given by the closing spring force, the gas force on the valve stem cross section and the cross section of the throttle 90.
  • the flow regulator is replaced by a pressure regulator 88 in the secondary flow.
  • this determines the inclination ⁇ of the opening line a in FIG. 13.
  • the pressurization of the lower diaphragm space replaces the closing spring 15 in FIG. 12.
  • the valve 94 regulates the pressure in the lower diaphragm space 92 during the opening stroke of the valve 16 via the line 93 and thus the inclination ⁇ of the opening line a for all valves simultaneously.
  • the mode of operation corresponds to that of the device according to FIG. 12.
  • the general advantage of low-pressure technology is that the entire system becomes cheaper due to the elimination of expensive components such as the stamp pump and the high-pressure solenoid valves.
  • the metering device via a piston ensures a very precise metering of the amount of fuel to be injected, regardless of any tolerances in the flow properties or switching times of the solenoid valves, so that the production costs of the solenoid valves can also be reduced.
  • valve 15 shows the simplified illustration of a blow-in valve 2 as described above. It consists of the valve 16, which is displaceably mounted with its shaft 17 in a two-part housing 13. The valve 16 is held in its closed position by its closing spring 15. The valve-facing space 20 is pressurized with fuel pressure, whereby the valve 16 opens.
  • the gas reservoir 4 or the space 18 facing away from the valve is sealed off from the upper pressure space 20 by an elastomeric seal 95 (for example an O-ring).
  • an elastomeric seal 95 for example an O-ring
  • the fuel to be injected into the gas accumulator 4 is injected directly under the seal 95 into an annular gap 94 of the valve guide arranged concentrically with the valve stem 17. The fuel passes through this annular gap 94 into the gas accumulator 4, where it evaporates. Due to the narrowness of the gap, gas access to the seal 95 against the direction of flow of the fuel is prevented, so that practically no contamination or overheating of the seal can occur.
  • valve stem seal relates to versions of the injection system according to FIGS. 1 to 6 with "sequential control".
  • the valve 16 is opened up to its stop by acting on the valve-facing space 20 and thus the effective cross section of the valve needle.
  • the pressure continues to rise above the opening pressure of the check valve 32 and fuel is injected into the gas accumulator.
  • the check valve 32 can now be replaced by a seal 96 shown in FIG. 16, which seals against a high pressure from bottom to top and against a substantially lower pressure from top to bottom.
  • the radial sealing force F r set on the sealing lip 97 is exceeded and fuel overflows.
  • the sealing force increases to F r + ⁇ F r , so that an equilibrium is established at the radial gap width W.
  • the gap width W is in the range from a thousandth to a few hundredths of a millimeter, so that the seal 96 can withstand a large number of load cycles without wear.

Abstract

In the process described, a compressed gas is withdrawn from the cylinder during a working cycle, temporarily stored, and introduced into the cylinder, together with the fuel, during the next working cycle. The process comprises the following steps: a) timed withdrawal of a small quantity, in particular 2 to 6 cm3, of hot compressed gas through a valve which opens into the combustion chamber of the cylinder, b) storage of the hot gas withdrawn in a chamber of the valve, c) injection of fuel into the hot gas, d) blowing of the stored fuel-gas mixture through the valve which opens into the cylinder. The process is carried out by a device which has an insufflation valve (2) with a chamber (18) facing toward the valve and a chamber (20) facing away from the valve, and a valve (16) which opens into the combustion chamber of the internal combustion engine and controls the gas exchange between the combustion chamber (3) and the chamber (18) facing toward the valve. Said chamber (18) serves as a storage reservoir (4) for the gases withdrawn from the combustion chamber (3). The valve (16) is actuated by a drive element (14) which delimits the chamber (20) facing away from the valve. The chamber (18) facing towards the valve is connected to the chamber (20) facing away from the valve via a non-return valve (32). A pressure-generating unit (5) delivers fuel to the chamber (20) facing away from the valve.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Einbringen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einer Fördereinrichtung für den Kraftstoff, einem Einblaseventil zum Entnehmen von verdichtetem Gas aus dem Zylinder und zum Einblasen des Gases und des geförderten Kraftstoffes in den Zylinder, mit einem ventilseitigen Raum zur Speicherung des Gases, dessen Ventil den Gasaustausch zwischen dem Brennraum und dem ventilseitigen Raum steuertThe invention relates to a device for introducing fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine with a delivery device for the fuel, a blow-in valve for removing compressed gas from the cylinder and for blowing the gas and the delivered fuel into the cylinder, with a valve-side space for storage of the gas, the valve of which controls the gas exchange between the combustion chamber and the valve-side space

Bekanntlich wird zur Erzielung eines möglichst hohen thermischen Wirkungsgrades und möglichst geringer Schadstoffemission bei Brennkraftmaschinen, vorzugsweise bei solchen mit Fremdzündung, angestrebt, die Verbrennung des Kraftstoffes so rasch und vollständig wie möglich im Bereich des oberen Kolbentotpunktes zu bewerkstelligen. Bei Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum oder Ansaugen eines Kraftstoff-Luft-Gemisches bei äußerer Gemischbildung werden diese Ziele nie ganz zufriedenstellend erreicht, weil die Verbrennung infolge mangelnder Zeit für die Gemischbildung beeinträchtigt ist. Es muß daher auch der Zündzeitpunkt entsprechend weit vor dem oberen Totpunkt angesetzt werden.As is known, in order to achieve the highest possible thermal efficiency and the lowest possible pollutant emissions in internal combustion engines, preferably in those with spark ignition, the aim is to achieve the combustion of the fuel as quickly and completely as possible in the area of the upper piston dead center. When fuel is injected into the combustion chamber or a fuel-air mixture is drawn in when the mixture is formed externally, these goals are never fully achieved because the combustion is impaired due to a lack of time for the mixture formation. The ignition timing must therefore also be set accordingly far before top dead center.

Vorteile ergeben sich, wenn man zu einer äußeren Gemischbildung bei höheren Temperaturen übergeht und diese jeweils schon während des der Zündung des jeweiligen Luft-Kraftstoff-Gemisches vorausgehenden Arbeitszyklus bewerkstelligt und das Gemisch dann beim folgenden Arbeitszyklus in den Brennraum einbläst.There are advantages if one proceeds to an external mixture formation at higher temperatures and this is already carried out during the working cycle preceding the ignition of the respective air-fuel mixture and then the mixture is blown into the combustion chamber during the following working cycle.

Aus der DE-AS 1 751 524 ist in diesem Zusammenhang eine Einrichtung bekanntgeworden, mit welcher das Einbringen des Kraftstoffes über ein für alle Zylinder einer Brennkraftmaschine gemeinsam vorgesehenes Drehventil erreicht wird. Dieses Drehventil, bestehend aus einem scheibenförmigen Rotor, einer dünnen scheibenförmigen Verteilerplatte und einem pilzförmigen Steuerschieber, ist zusammen mit einer Zentrifugalpumpe, die mit dem Rotor auf einer gemeinsamen Welle sitzt, in einem Gehäuse untergebracht. Die Welle und somit die Pumpe und der Rotor drehen sich bei Viertakt-Motoren mit Nockenwellendrehzahl. Im Rotor selbst ist ein in radialer Richtung verlaufender Dosierraum angeordnet, der auf seiner der Verteilerplatte zugewandten Steuerfläche mehrere Steueröffnungen aufweist. Der Rotor weist zusätzlich eine in axialer Richtung verlaufende Speicheröffnung auf, durch die die Speicherung von aus den Zylinderräumen über eine Einblasleitung entnommener Druckluft steuerbar ist. Durch diese Maßnahme wird dem jeweiligen Zylinderraum im Verlaufe des Verdichtungshubes unter Druck stehende Luft entnommen, die als Druckluftquelle zum Einblasen des Brennstoffes in den jeweiligen Zylinderraum verwendet wird.In this context, DE-AS 1 751 524 has disclosed a device with which the introduction of the fuel is achieved via a rotary valve provided jointly for all cylinders of an internal combustion engine. This rotary valve, consisting of a disc-shaped rotor, a thin disc-shaped distributor plate and a mushroom-shaped control slide, is together with a centrifugal pump that with the rotor on a common shaft, housed in a housing. The shaft and thus the pump and the rotor rotate in four-stroke engines with camshaft speed. Arranged in the rotor itself is a metering chamber which extends in the radial direction and has a plurality of control openings on its control surface facing the distributor plate. The rotor additionally has an accumulator opening running in the axial direction, through which the storage of compressed air taken from the cylinder spaces via an injection line can be controlled. This measure removes pressurized air from the respective cylinder space during the compression stroke, which is used as a compressed air source for blowing the fuel into the respective cylinder space.

Nachteilig bei dieser Einrichtung ist insbesondere deren komplizierter Aufbau, sowie die Tatsache, daß eine zentrale Dosier- und Steuereinheit für alle Zylinder eines Mehrzylinder-Motors verwendet wird. Daraus ergeben sich lange Einblase- bzw. Entnahmeleitungen, die in der Entnahmephase zu Verschmutzungen neigen und bei denen sich in der Einblasephase Kraftstoff aus dem Kraftstoff-Luft-gemisch an den Wänden abschneiden kann, woraus sich kaum zu beherrschende Fehler in der Kraftstoffdosierung ergeben. Zusätzlich bewirkt die zum Zylinder offene Einblaseleitung einerseits ein Rückschlagen von Abgas in die Einblaseleitung in der Expansionsphase des Motors, andererseits ein nachfolgendes Ausströmen von kraftstoffhältigem Gas in den Zylinder während der Ladungswechselphase, wodurch es zwangsläufig zu erhöhten Kohlenwasserstoffemissionen kommen muß.A disadvantage of this device is in particular its complicated structure, as well as the fact that a central metering and control unit is used for all cylinders of a multi-cylinder engine. This results in long injection or extraction lines, which tend to become soiled in the extraction phase and in which fuel can cut off from the fuel-air mixture on the walls in the injection phase, which results in errors in the fuel metering that are difficult to control. In addition, the injection line, which is open to the cylinder, on the one hand causes exhaust gas to blow back into the injection line in the expansion phase of the engine, and on the other hand, a subsequent outflow of fuel-containing gas into the cylinder during the gas exchange phase, which inevitably leads to increased hydrocarbon emissions.

Die zeitliche Steuerung der Einblasung bzw. Entnahme ist durch die mit Nockenwellen- bzw. Kurbelwellendrehzahl rotierende Welle der Steuer- und Dosiereinrichtung gegeben. Eine Anpassung, beispielsweise des Einblasebeginns an die Erfordernisse des Motors zur Reduktion von Verbrauch und schädlichen Emissionen ist damit nicht möglich.The timing of the injection or removal is given by the shaft of the control and metering device rotating at the camshaft or crankshaft speed. It is therefore not possible to adapt the start of injection, for example, to the requirements of the engine in order to reduce consumption and harmful emissions.

Das Kraftstoff-Dosiersystem nach der DE-AS 1 751 524 arbeitet mit einer Dosierkammer, die wechselweise bzw. hintereinander mit Kraftstoffdruck (welcher hier niedriger ist als der Luftdruck in der Einblase- bzw. Entnahmeleitung) und Luftdruck beaufschlagt wird. Um den Kraftstoff gegen den höheren Luftdruck in der Dosierkammer in diese einbringen zu können, muß die Dosierkammer vorerst über eine Leitung in das Saugrohr entlüftet werden. Dieser Entlüftungsvorgang stellt einen thermodynamischen Verlust dar, da vom Motor angesaugte Luft komprimiert, entnommen, und wieder in das Saugrohr zurückgeleitet wird.The fuel metering system according to DE-AS 1 751 524 works with a metering chamber which acts alternately or in succession with fuel pressure (which is lower than the air pressure in the injection or sampling line) and air pressure becomes. In order to be able to introduce the fuel into the metering chamber against the higher air pressure, the metering chamber must first be vented via a line into the intake manifold. This ventilation process represents a thermodynamic loss, since air drawn in by the engine is compressed, extracted, and returned to the intake manifold.

Weiters ist es aus der DE-C 565 925 bekannt, sowohl zum Entnehmen von verdichtetem Gas als auch zum Einblasen des Gases und des geförderten Kraftstoffes in den Zylinder ein Einblaseventil zu verwenden. Dafür ist ein ventilseitiger Raum zur Speicherung des Gases und zumindest Teile des geförderten Kraftstoffes vorgesehen. Während der Einblasephase wird der aus einer Zumeßeinrichtung austretende Teil des Kraftstoffes direkt mit. der Gasströmung aus dem Speicher in den Zylinder eingebracht. Der Kraftstoffdruck muß das Einblaseventil zum Teil gegen den im Gasspeicher herrschenden Überdruck öffnen und offenhalten, wodurch nachteiligerweise immer ein großer Teil des Kraftstoffes flüssig in den Zylinder gelangt.Furthermore, it is known from DE-C 565 925 to use an injection valve both for removing compressed gas and for injecting the gas and the fuel delivered into the cylinder. For this purpose, a valve-side space for storing the gas and at least parts of the fuel delivered is provided. During the blowing-in phase, the part of the fuel emerging from a metering device is directly included. the gas flow from the reservoir into the cylinder. The fuel pressure must open the injection valve partly against the excess pressure prevailing in the gas accumulator and keep it open, which disadvantageously always causes a large part of the fuel to enter the cylinder in liquid form.

Als weiterer Nachteil der Ausführung nach der DE-C 565 925 wäre anzuführen, daß der Öffnungsvorgang des Einblaseventils durch den Kraftstoffdruck, der Schließvorgang jedoch durch eine separate mechanische Einrichtung erfolgt, wodurch ein nicht zu vernachlässigender Mehraufwand gegeben ist. Weiters weist ein derartiges Einblaseventil bald Ablagerungen auf, da durch die Kraftstoffkühlung des Einblaseventils vorzugsweise Oberflächentemperaturen im Bereich von 100 bis 250°C auftreten, bei denen erfahrungsgemäß die Verkokung am stärksten ist.As a further disadvantage of the design according to DE-C 565 925, it should be mentioned that the opening process of the injection valve is carried out by the fuel pressure, but the closing process is carried out by a separate mechanical device, which results in a not inconsiderable additional effort. Furthermore, such a blow-in valve soon has deposits, since the fuel cooling of the blow-in valve preferably results in surface temperatures in the range from 100 to 250 ° C., at which experience shows that coking is strongest.

Schließlich sind aus der US-A 4 413 781, der DE-C 233 660 und der DE-C 833 736 weitere Einrichtungen zum Einbringen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine bekannt geworden, welche neben einem Einblaseventil jedoch separate Entnahmevorrichtungen mit bei bestimmtem Überdruck im Zylinder öffnenden Rückschlagventilen aufweisen. Die Entnahme der Gase erfolgt in Abhängigkeit vom im Zylinder herrschenden Gasdruck.Finally, from US-A 4 413 781, DE-C 233 660 and DE-C 833 736 further devices for introducing fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine are known, which in addition to an injection valve, however, have separate removal devices with a certain excess pressure in the Have cylinder-opening check valves. The gases are extracted depending on the gas pressure in the cylinder.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Einbringung von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine vozuschlagen, mit welcher die angeführten Nachteile vermieden werden können und insbesondere eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Brennkraftmaschine, sowie eine Verringerung deren Schadstoffemission bei einfacherer und wirkungsvollerer Steuerung erzielbar ist.The object of the present invention is to propose a device for introducing fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine, which has the disadvantages mentioned can be avoided and in particular an improvement in the efficiency of the internal combustion engine and a reduction in its pollutant emission can be achieved with simpler and more effective control.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Einblaseventil zusätzlich zum ventilseitigen Raum einen ventilabgewandten Raum aufweist, daß das Ventil in Richtung Brennraum der Brennkraftmaschine öffnet und über ein den ventilabgewandten Raum begrenzendes Antriebsorgan betätigbar ist, sowie daß der ventilseitige Raum über zumindest ein in Richtung zum ventilseitigen Raum öffnendes Rückschlagventil mit dem ventilabgewandten Raum verbunden ist, in welchen eine Druckerzeugungseinheit Kraftstoff fördert. Die Einrichtung arbeitet folgendermaßen:

  • a) zeitlich steuerbare Entnahme einer kleinen Menge, insbesondere 2 bis 6 cm³ verdichteten heißen Gases über das in Richtung Brennraum des Zylinders öffnende Ventil,
  • b) Speicherung des entnommenen heißen Gases, im ventilseiti gen Raum,
  • c) Einspritzen von Krattstoff in das heiße Gas,
  • d) Einblasen des gespeicherten Kraftstoff-Gasgemisches durch das in den Zylinder öffnende Ventil.
This object is achieved in that the injection valve has a valve-facing space in addition to the valve-side space, that the valve opens in the direction of the combustion chamber of the internal combustion engine and can be actuated via a drive member delimiting the valve-facing space, and that the valve-side space via at least one in the direction of valve-side opening check valve is connected to the valve-facing space, in which a pressure generating unit delivers fuel. The facility works as follows:
  • a) time-controllable removal of a small amount, in particular 2 to 6 cm³ of compressed hot gas via the valve opening in the direction of the combustion chamber of the cylinder,
  • b) storage of the extracted hot gas in the valve-side space,
  • c) injecting scrap material into the hot gas,
  • d) blowing the stored fuel-gas mixture through the valve opening into the cylinder.

Damit ist eine sehr einfache Ausführungsvariante gegeben, bei welcher einerseits das Einblaseventil gleichzeitig auch als Gasentnahmeventil fungiert und der ventilseitige Raum als Gasspeicher dient. Der Kraftstoff wird dabei direkt in den Gasspeicher des Einblaseventils eingespritzt. Die hydraulische Betätigung des Einblaseventils bietet den Vorteil größerer Betätigungskräfte, variabler Öffnungsgeschwindigkeit und größerer Ventilhübe, im Vergleich zu einer direkten Betätigung mittels Elektromagnet, Kipphebel oder Nocken.This gives a very simple embodiment variant, in which on the one hand the injection valve also functions as a gas sampling valve and the valve-side space serves as a gas reservoir. The fuel is injected directly into the gas reservoir of the injection valve. Hydraulic actuation of the injection valve offers the advantage of greater actuation forces, variable opening speed and larger valve lifts compared to direct actuation by means of an electromagnet, rocker arm or cam.

Durch das direkt in den Zylinder öffnende Ventil gelangt das zu entnehmende Gas, ohne lange kalte Leitungen passieren zu müssen, direkt in den vorzugsweise wärmeisolierten Gasspeicher, wo durch die erhöhte Temperatur die Kohlebildung hintangehalten werden kann.Through the valve opening directly into the cylinder, the gas to be withdrawn goes directly to the preferably heat-insulated gas store, without having to pass long cold lines, where the increased temperature can keep the formation of coal out.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist vor allem für eine Späteinblasung im letzten Viertel bis letzten Sechstel des dem Zündbeginn vorausgehenden Motorzyklus ausgelegt.The device according to the invention is primarily designed for late injection in the last quarter to the last sixth of the engine cycle preceding the start of ignition.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ist es auch möglich, daß durch eine Kraftstoffpumpe zuerst das Einblasen des im vorangegangenen Zyklus gebildeten Kraftstoff-Gasgemisches bewerkstelligt wird und sodann mit einem höheren Kraftstoffdruck das Einspritzen des Kraftstoffes in das gespeicherte heiße Gas erfolgt.With the device according to the invention, it is also possible for the fuel-gas mixture formed in the previous cycle to be blown in first by a fuel pump and then the fuel to be injected into the stored hot gas at a higher fuel pressure.

In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung wird vorgeschlagen, daß eine mit dem ventilabgewandten Raum über eine Druckleitung verbundene Kolbenpumpe vorgesehen ist, deren Pumpenraum über ein Magnetventil mit dem Kraftstofftank in Verbindung steht, wobei ein zweites Magnetventil vorgesehen sein kann, welches in einer zusätzlichen, den Kraftstofftank mit der Druckleitung verbindenden Kraftstoffleitung angeordnet ist. Während durch ein einziges Zweiwegventil die Einblasedauer und die Einspritzmenge dem Zeitpunkt und der Zeitdauer nach miteinander gekoppelt sind, gelingt es mit einem zweiten, unabhängig vom ersten angesteuerten Magnetventil, diese beiden Funktionen zu entkoppeln, was einen Vorteil bei der Abstimmung des Verbrennungsmotors im Hinblick auf geringen Verbrauch und Emission darstellt. Dabei kann in der zusätzlichen Kraftstoffleitung ein Rückschlagventil angeordnet sein, über welches überschüssige Kraftstoffmengen in den Kraftstofftank zurückfließen.In a development of the device according to the invention it is proposed that a piston pump connected to the valve-facing space is provided via a pressure line, the pump space of which is connected to the fuel tank via a solenoid valve, wherein a second solenoid valve can be provided which is located in an additional, the fuel tank is arranged with the fuel line connecting the pressure line. While the injection duration and the injection quantity are coupled to one another in terms of time and duration by means of a single two-way valve, a second solenoid valve which is controlled independently of the first one succeeds in decoupling these two functions, which is an advantage when tuning the internal combustion engine with regard to low Represents consumption and emissions. In this case, a check valve can be arranged in the additional fuel line, via which excess amounts of fuel flow back into the fuel tank.

Es kann auch mit nur einem Magnetventil und der zugehörigen Leistungselektronik eine Entkoppelung der Einblasedauer und der Einspritzmenge erreicht werden, wenn erfindungsgemäß das Magnetventil durch pulslängenmoduliertes Austakten der am Elektromagneten des Magnetventiles anliegenden Spannung mit zumindest zwei verschiedenen Stromstärken ansteuerbar ist, wodurch zumindest zwei unterschiedliche Druckniveaus erzielbar sind. Beim niederen Strom- und damit Kraftniveau wird ein Öffnungsdruck erreicht, welcher größer als der Schließdruck des Einblaseventils ist, wodurch dieses bis zu seinem Anschlag öffnet. In weiterer Folge steigt der Druck soweit an, daß die Kraft des Magnetventils nicht mehr ausreicht, die Rücklaufleitung in den Tank zu verschließen und in der Folge die von der Kolbenpumpe geförderte überschüssige Kraftstoffmenge in den Tank zurückfließt. In weiterer Folge wird das Magnetventil mit dem höheren Strom beaufschlagt, wodurch es entgegen dem Kraftstoffdruck in der Leitung wieder schließt. Der Druck steigt nun weiter bis auf einen Wert an, bei dem das Rückschlagventil in der Verbindungsleitung zum Gasspeicher öffnet und die Einspritzung beginnt. Die Einspritzung ist beendet, wenn die Kraft am Magnetventil durch entsprechende Steuerung des Stromes auf ein niederes Druckniveau bzw. Null reduziert wird, wobei in letzterem Fall gleichzeitig die Einblasung beendet wird.Decoupling of the injection duration and the injection quantity can also be achieved with only one solenoid valve and the associated power electronics if, according to the invention, the solenoid valve can be controlled by pulse-length-modulated clocking of the voltage applied to the solenoid of the solenoid valve with at least two different current intensities, whereby at least two different pressure levels can be achieved . At the low current and thus force level, an opening pressure is reached which is greater than the closing pressure of the injection valve, which opens it up to its stop. Subsequently, the pressure rises to such an extent that the force of the solenoid valve is no longer sufficient to close the return line into the tank and subsequently that of the Piston pump fed excess fuel flows back into the tank. Subsequently, the higher current is applied to the solenoid valve, causing it to close against the fuel pressure in the line. The pressure now rises further to a value at which the check valve in the connecting line to the gas accumulator opens and injection begins. The injection is ended when the force on the solenoid valve is reduced to a low pressure level or zero by appropriate control of the current, in which case the injection is ended at the same time.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß eine Kolben- oder Konstantförderpumpe in Verbindung mit einer hydraulischen Dosiereinrichtung vorgesehen ist, daß die Dosiereinrichtung einen in einem Gehäuse geführten Dosierkolben aufweist, welcher in einen im Gehäuse angeordneten antriebsseitigen Raum und in einen Dosierraum eintaucht, wobei dessen durch zwei Anschläge definierter Hub die einzuspritzende Kraftstoffmenge bestimmt, daß der Dosierraum über eine Druckleitung mit dem ventilabgewandten Raum des Einblaseventils und der antriebsseitige Raum über ein Magnetventil mit dem Ausgang der Kolben- oder Konstantförderpumpe verbunden ist, sowie daß zum Füllen des Dosierraumes eine von der Pumpe ausgehende in die Druckleitung mündende und mit einem Rückschlagventil versehene Leitung vorgesehen ist. Die pro Motorzyklus eingespritzte Kraftstoffmenge wird hier durch den Hub des sich zwischen zwei Anschlägen bewegenden Dosierkolbens bestimmt. Eine genaue Dosierung der Kraftstoffmenge ist dadurch möglich.Another embodiment of the invention provides that a piston or constant delivery pump is provided in connection with a hydraulic metering device, that the metering device has a metering piston guided in a housing which immerses in a drive-side space arranged in the housing and in a metering space, the stroke defined by two stops determining the amount of fuel to be injected, that the metering space via a pressure line to the valve-facing space of the injection valve and the drive-side space via a solenoid valve with the outlet the piston or constant feed pump is connected, and for the filling of the metering space a line is provided which emanates from the pump into the pressure line and is provided with a check valve. The amount of fuel injected per engine cycle is determined here by the stroke of the metering piston moving between two stops. This enables an exact metering of the fuel quantity.

In einer Ausgestaltung dieser Variante ist vorgesehen, daß bei Verwendung einer Konstantförderpumpe, beispielsweise einer Rollenzellen- oder Zahnradpumpe der in den antriebsseitigen Raum der Dosiervorrichtung eintauchende Teil des Dosierkolbens eine größere Druckangriffsfläche A₁ aufweist als jener Teil mit der Fläche A₂, der den Dosierraum begrenzt, sodaß eine hydraulische Verstärkung des Einspritzdruckes im Verhältnis A₁/A₂ erzielbar ist. Die mit der Dosiereinrichtung erzielbare hydraulische Verstärkung ist dabei mit einem Kolben kleineren Durchmessers mit der Fläche A₂ auf der Hochdruckseite und beispielsweise einem Kolben größeren Durchmessers mit der Fläche A₁ auf der Niederdruckseite erreichbar.In one embodiment of this variant, it is provided that when using a constant feed pump, for example a roller cell or gear pump, the part of the metering plunger which plunges into the drive-side space of the metering device has a larger pressure application area A₁ than that part with the area A₂ which delimits the metering space, so that hydraulic amplification of the injection pressure in the ratio A₁ / A₂ can be achieved. The achievable with the metering hydraulic gain can be achieved with a piston of smaller diameter with the area A₂ on the high pressure side and, for example, a piston of larger diameter with the area A₁ on the low pressure side.

Weiters ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der antriebsseitige Raum durch eine den Dosierkolben antreibende, mit Systemdruck beaufschlagte Membran begrenzt ist. Dabei wird der Förderhub des Dosierkolbens durch das Öffnen des Magnetventils in der Zuflußleitung bewerkstelligt.It is further provided according to the invention that the drive-side space is delimited by a diaphragm which drives the metering piston and is acted upon by system pressure. The delivery stroke of the metering piston is accomplished by opening the solenoid valve in the inflow line.

Erfindungsgemäß kann natürlich auch der antriebsseitige Raum durch eine den Dosierkolben antreibende Membran in eine Ringkammer, in welche die Zuleitung vom Magnetventil mündet und in eine Federkammer zur Aufnahme der Einspritzfeder unterteilt sein.According to the invention, the drive-side space can of course also be divided into a ring chamber into which the feed line from the solenoid valve opens and into a spring chamber for receiving the injection spring by a membrane driving the metering piston.

Eine Steuerung der Einspritzmenge in Abhängigkeit von Maschinenparametern läßt sich erfindungsgemäß einfach dadurch erreichen, daß einer der den Hub des Dosierkolbens begrenzenden Anschläge variabel ist und durch einen mit einem Stellmotor zusammenwirkenden Exzenter realisiert ist.A control of the injection quantity depending on Machine parameters can be achieved according to the invention simply by one of the stops limiting the stroke of the metering piston being variable and being realized by an eccentric cooperating with a servomotor.

Eine erfindungsgemäße Weiterbildung sieht vor, daß in der Zuleitung zum antriebsseitigen Raum der Dosiereinrichtung eine elektrisch betätigbare Durchflußregeleinheit angeordnet ist, über welche die Hubgeschwindigkeit des Ventils im Einblaseventil steuerbar ist. Mit Hilfe einer Durchflußregeleinheit kann die Durchflußrate stufenlos gesteuert werden. Die Einspritzung der jeweils erforderlichen Kraftstoffmenge erfolgt bei kleinen Nadelhubgeschwindigkeiten, d. h., bei Teillast später als bei hohen Nadelhubgeschwindigkeiten (Vollast). Dies ergibt den Vorteil, daß bei hohen Lasten ein Teil des Kraftstoffes direkt im selben Zyklus in den Brennraum gelangt und damit die Innenkühlung erhöht, wogegen bei Teillast der gesamte Kraftstoff im Speicher vorverdampft und damit geringstmögliche Emissionen sicherstellt. Über die Steuerung des Eintrittsimpulses des Gasstrahles in den Brennraum kann auch die Ladungsschichtung gesteuert werden, die ihrerseits einen Einfluß auf das Emissionsverhalten des Motors hat.A further development according to the invention provides that an electrically actuable flow control unit is arranged in the feed line to the drive-side space of the metering device, by means of which the stroke speed of the valve in the injection valve can be controlled. With the help of a flow control unit, the flow rate can be steplessly controlled. The injection of the required amount of fuel takes place at low needle stroke speeds, i. i.e., at part load later than at high needle stroke speeds (full load). This has the advantage that at high loads, part of the fuel enters the combustion chamber directly in the same cycle and thus increases the internal cooling, whereas at partial load the entire fuel is pre-evaporated in the accumulator and thus ensures the lowest possible emissions. The charge stratification, which in turn has an influence on the emission behavior of the engine, can also be controlled by controlling the entry pulse of the gas jet into the combustion chamber.

Eine anders gestaltete Steuermöglichkeit ist dadurch gegeben, daß der Kolben des Einblaseventils zur Realisierung eines variablen Ventilhubes einen Absatz aufweist, welcher mit der Wand des Gehäuses einen Ringraum bildet, wobei der Absatz in Schließrichtung des Ventils mit Druck beaufschlagbar ist, sowie daß der Ringraum unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils einerseits mit dem ventilabgewandten Raum und andererseits über das Rückschlagventil mit dem ventilseitigen Raum in Verbindung steht. Bei dieser Ausführungsvariante ist der Ventilhub des Einblaseventils proportional zur eingespritzten Kraftstoffmenge variabel (Simultansteuerung). Dies ergibt im Vergleich zu den Ausführungen ohne variablen Ventilhub Vorteile im Bezug auf den Betrieb des Motors bei geringen Lasten bzw. bei Vollast.A differently designed control possibility is given in that the piston of the injection valve has a shoulder for realizing a variable valve lift, which forms an annular space with the wall of the housing, the shoulder being pressurizable in the closing direction of the valve, and the annular space being interposed a check valve is connected on the one hand to the valve-facing space and on the other hand via the check valve to the valve-side space. In this variant, the valve lift of the injection valve is variable in proportion to the amount of fuel injected (simultaneous control). Compared to the versions without variable valve lift, this gives advantages in terms of operating the engine at low loads or at full load.

Weiters kann vorgesehen sein, daß der Kolben des Einblaseventils zur Realisierung eines variablen Ventilhubes einen Absatz aufweist, welcher mit der Wand des Gehäuses einen Ringraum bildet, wobei der Absatz in Öffnungsrichtung des Ventils mit Druck beaufschlagbar ist, sowie daß der Ringraum unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils einerseits mit der Druckleitung und andererseits über das Rückschlagventil mit dem ventilseitigen Raum in Verbindung steht. Bei dieser Ausführung erfolgt die Einspritzung in den Gasspeicher am Ende der Aufladephase des Gasspeichers während des Schließvorganges des Ventils im Einblaseventil. Zu dieser Zeit strömt Gas vom Brennraum in den Speicher, sodaß der eingespritzte Kraftstoff bis zum nachfolgenden Zyklus im Speicher verbleibt.Furthermore, it can be provided that the piston of the injection valve has a shoulder for realizing a variable valve stroke, which forms an annular space with the wall of the housing, the shoulder being pressurizable in the opening direction of the valve, and that the annular space with the interposition of a check valve on the one hand communicates with the pressure line and, on the other hand, with the valve-side space via the check valve. In this embodiment, the injection into the gas reservoir takes place at the end of the charging phase of the gas reservoir during the closing process of the valve in the injection valve. At this time, gas flows from the combustion chamber into the accumulator, so that the injected fuel remains in the accumulator until the subsequent cycle.

Zum Schutz der Ventilfeder im Einblaseventil kann in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, daß eine Druck- oder Zugfeder des Einblaseventils in einer vom ventilseitigen Raum durch eine Zwischenwand getrennten Federkammer angeordnet ist, wobei die Zwischenwand eine Öffnung für den Ventilschaft aufweist.To protect the valve spring in the injection valve, it can be provided in one embodiment of the invention that a compression or tension spring of the injection valve is arranged in a spring chamber separated from the valve-side space by an intermediate wall, the intermediate wall having an opening for the valve stem.

Es liegt jedoch durchaus im Bereich der Erfindung, daß zum Schließen des Ventils ausschließlich der den Ventilquerschnitt beaufschlagende Gasdruck im Brennraum der Brennkraftmaschine dient. Eine Feder bzw. Federkammer kann dadurch entfallen.However, it is entirely within the scope of the invention that only the gas pressure acting on the valve cross section in the combustion chamber of the internal combustion engine is used to close the valve. This eliminates the need for a spring or spring chamber.

Als weitere Vereinfachung der erfindungsgemäßen Einrichtung wird vorgeschlagen, daß im Gehäuse des Einblaseventils eine Dosiereinrichtung mit einem Dosierraum angeordnet ist, deren Dosierkolben koaxial zum Kolben des Einblaseventils angeordnet und mit diesem im Eingriff steht, daß der ventilabgewandte Raum des Einblaseventils gleichzeitig als antriebsseitiger Raum der Dosiereinrichtung dient, daß der Dosierraum einerseits über ein Reduzierventil mit dem ventilabgewandten Raum und anderseits über das Rückschlagventil mit dem ventilseitigen Raum in Verbindung steht, sowie daß der ventilabgewandte Raum mit der Kraftstoffzuleitung aus der Druckerzeugungseinheit verbunden ist. Einblaseventil und Dosiereinrichtung bilden in dieser Ausführungsvariante eine Einheit, deren Kolben miteinander im Eingriff stehen.As a further simplification of the device according to the invention, it is proposed that a metering device with a metering chamber is arranged in the housing of the injection valve, the metering piston of which is arranged coaxially with the piston of the injection valve and is in engagement therewith that the valve-facing space of the injection valve simultaneously serves as the drive-side space of the metering device that the metering chamber is connected on the one hand to the valve-facing space via a reducing valve and on the other hand to the valve-side space via the check valve, and that the valve-facing space is connected to the fuel supply line from the pressure generating unit. In this embodiment variant, the injection valve and metering device form a unit, the pistons of which are in engagement with one another.

Dabei kann erfindungsgemäß die Druckerzeugungseinheit aus einer Konstantförderpumpe, einer nachgeschalteten elektronisch angesteuerten Durchflußregeleinheit, sowie einem pumpenaustrittsseitig angeordneten Druckbegrenzungsventil bestehen, wobei ein Dreiwegmagnetventil vorgesehen ist, welches den ventilabgewandten Raum in einer Stellung mit der Durchflußregeleinheit und in einer anderen Stellung mit einer Rückflußleitung in den Kraftstofftank verbindet. Bei dieser Ausführungsvariante erreicht das Ventil nur bei annähernd Vollast seinen Anschlag, während es bei Teillast, abhängig von der Ventilhubgeschwindigkeit, nur einen Teil seines Weges zurücklegt. Der Ventilhub ist der eingespritzten Kraftstoffmenge proportional und die Einspritzung erfolgt während der Schließbewegung des Ventils.According to the invention, the pressure generating unit can consist of a constant feed pump, a downstream electronically controlled flow control unit, and a pressure limiting valve arranged on the pump outlet side, a three-way solenoid valve being provided which connects the valve-facing space in one position to the flow control unit and in another position to a return line in the fuel tank . In this embodiment variant, the valve only reaches its stop at approximately full load, while at partial load, depending on the valve lifting speed, it only covers part of its way. The valve lift is proportional to the amount of fuel injected and the injection takes place during the closing movement of the valve.

Zur Begrenzung der maximalen Hubgeschwindigkeit bzw. der maximalen Schließgeschwindigkeit des Ventils wird vorgeschlagen, daß in der Leitung zwischen der Durchflußregeleinheit und dem Dreiwegmagnetventil, sowie in der Rückflußleitung zum Kraftstofftank jeweils eine fixe Drossel angeordnet ist.To limit the maximum lifting speed or the maximum closing speed of the valve, it is proposed that a fixed throttle is arranged in the line between the flow control unit and the three-way solenoid valve, and in the return line to the fuel tank.

In einer Ausgestaltung der obengenannten Ausführungsvariante kann anstelle der seriell geschalteten Durchlußregeleinheit eine parallel zur Konstantförderpumpe angeordnete elektronisch gesteuerte Druckregeleinheit angeordnet sein.In one embodiment of the above-mentioned embodiment variant, instead of the flow control unit connected in series, an electronically controlled pressure control unit arranged parallel to the constant feed pump can be arranged.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der ventilabgewandte Raum des Einblaseventils ventilseitig durch eine normal zur Ventilachse angeordnete Membran begrenzt ist, welche einerseits den Dosierkolben und andererseits das Einblaseventil antreibt, wobei der untere Membranraum über eine eigene von der Konstantförderpumpe ausgehende Druckleitung mit Druck beaufschlagbar ist. Diese Maßnahme ersetzt vorteilhafterweise die Schließfeder im Einblaseventil, wobei bei einem Mehrzylindermotor automatisch eine Gleichstellung der Schließkraft aller Ventile, unabhängig von Toleranzen der Federkräfte, erreicht wird. Dies ist auch von großer Bedeutung zur Erreichung gleicher Einspritzmengen für alle Zylinder.In a further advantageous development of the invention it is provided that the valve-facing space of the injection valve is limited on the valve side by a membrane arranged normal to the valve axis, which drives the metering piston on the one hand and the injection valve on the other hand, the lower membrane space also having its own pressure line coming from the constant feed pump Pressure can be applied. This measure advantageously replaces the closing spring in the injection valve, with a multi-cylinder engine automatically equalizing the closing force of all valves, regardless of tolerances of the spring forces. This is also very important for achieving the same injection quantities for all cylinders.

Zum Schutz einer Dichtung, welche am Schaft des Ventils gegen den Gasdruck im Gasspeicher abdichtet, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die in den ventilseitigen Raum des Einblaseventils führende Verbindungsleitung in einen konzentrisch zum Ventilschaft angeordneten Ringspalt mündet, aus welchem der Kraftstoff in Richtung Ventil in den Gasspeicher austritt.To protect a seal against the valve stem seals the gas pressure in the gas accumulator, it is provided according to the invention that the connecting line leading into the valve-side space of the injection valve opens into an annular gap arranged concentrically to the valve stem, from which the fuel exits in the direction of the valve into the gas accumulator.

Schließlich kann als besonders einfache Ausgestaltung eines Einblaseventils der ventilabgewandte Raum mit dem ventilseitigen Raum über einen durchgehenden zum Ventilschaft konzentrisch angeordneten Ringspalt verbunden sein, wobei in einer Erweiterung des Ringspaltes eine den Ventilschaft umschließende Dichtung mit einem Vorspannelement, z.B. einer Schlauchfeder als Rückschlagventil, angeordnet ist. Diese Dichtung dichtet den Ventilschaft von unten nach oben, also vom ventilseitigen Raum zum ventilabgewandten Raum gegen einen hohen Druck und von oben nach unten gegen einen wesentlich geringeren Druck ab.Finally, as a particularly simple embodiment of a blow-in valve, the space facing away from the valve can be connected to the space on the valve side via a continuous annular gap concentrically arranged with the valve stem, with an expansion of the annular gap including a seal surrounding the valve stem with a prestressing element, e.g. a hose spring is arranged as a check valve. This seal seals the valve stem from bottom to top, that is from the valve-side space to the valve-facing space against a high pressure and from top to bottom against a much lower pressure.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen zum Teil in schematischer Darstellung:

  • Fig. 1 eine Einrichtung gemäß der Erfindung, die
  • Fig. 2, 4, 4a, 5, 6, 8 10, 12 und 14 Ausführungsvarianten nach Fig. 1,
  • Fig. 3 ein Diagramm über den Spannungs- (U) bzw. Kraftverlauf (F) aufgetragen gegen den Kurbelwinkel α der Ansteuerung eines Magnetventils nach Fig. 1, die
  • Fig.4b, 7, 9, 11 und 13 Diagramme, welche den Nadelhub S bzw. die Einspritzmenge β in Abhängigkeit des Kurbelwinkels α darstellen,
  • Fig. 15 ein erfindungsgemäßes Einblaseventil im Detail,
  • Fig. 16 eine Ausführungsvariante des Einblaseventils nach Fig. 15 sowie Fig. 17 ein Detail aus Fig. 16.
The invention is explained in more detail below with reference to drawings. Some of them show in a schematic representation:
  • Fig. 1 shows a device according to the invention, the
  • 2, 4, 4a, 5, 6, 8 10, 12 and 14 variants of FIG. 1,
  • Fig. 3 shows a diagram of the voltage (U) or force (F) plotted against the crank angle α of the control of a solenoid valve according to Fig. 1, the
  • 4b, 7, 9, 11 and 13 diagrams which represent the needle stroke S or the injection quantity β as a function of the crank angle α,
  • 15 an injection valve according to the invention in detail,
  • 16 shows an embodiment variant of the injection valve according to FIG. 15 and FIG. 17 shows a detail from FIG. 16.

Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsvariante eines Systems mit Kolbenpumpe und konstantem Nadelhub zeigt ein an den Brennraum 3 einer weiter nicht dargestellten Brennkraftmaschine angeschlossenes Einblaseventil 2, dessen dem Ventil 16 zugewandter Raum 18 gleichzeitig als Gasspeicher 4 dient. Vorteilhafterweise entfällt hier ein Entnahmeventil und der Kraftstoff wird direkt in den Gasspeicher 4 des Einblaseventils 2 eingespritzt. Die Gasentnahme aus dem Brennraum 3 erfolgt durch das Einblaseventil 2 selbst, indem dieses eine entsprechend lange Zeit nach Beendigung des Einblasevorganges offengehalten wird. Das Einblaseventil 2 besteht aus einem Gehäuse 13, in welchem der durch die Feder 15 in Schließrichtung belastete Kolben 14 axial gleitbar gelagert ist. Die Feder kann auch entfallen, wenn bei entsprechender Auslegung der wirksamen Flächen des Kolbens und des Ventils der im Gasspeicher herrschende Gasdruck das Ventil selbsttätig schließt. Das in den Brennraum 3 öffnende Ventil 16 ist durch den Schaft 17 mit dem Kolben 14 verbunden. Der ventilabgewandte Raum 20 oberhalb des Kolbens 14 steht über eine Verbindungsleitung 37, welche ein Rückschlagventil 32 aufweist, mit dem Gasspeicher 4 in Verbindung. Es ist jedoch auch möglich, daß die Verbindungsleitung 37 in die Druckleitung 35 einmündet und so mit dem Raum 20 verbunden ist.The embodiment variant of a system with piston pump and constant needle stroke shown in FIG. 1 shows a blow-in valve 2 connected to the combustion chamber 3 of an internal combustion engine (not shown), the space 18 of which faces the valve 16 simultaneously as a gas reservoir 4 serves. A removal valve is advantageously omitted here and the fuel is injected directly into the gas accumulator 4 of the injection valve 2. The gas is removed from the combustion chamber 3 by the injection valve 2 itself, in that it is kept open for a correspondingly long time after the injection process has ended. The injection valve 2 consists of a housing 13 in which the piston 14 loaded by the spring 15 in the closing direction is axially slidably mounted. The spring can also be omitted if the gas pressure prevailing in the gas accumulator automatically closes the valve if the effective surfaces of the piston and the valve are designed accordingly. The valve 16 opening into the combustion chamber 3 is connected to the piston 14 by the shaft 17. The valve-facing space 20 above the piston 14 is connected to the gas accumulator 4 via a connecting line 37, which has a check valve 32. However, it is also possible that the connecting line 37 opens into the pressure line 35 and is thus connected to the space 20.

Die über die Druckleitung 35 mit dem Raum 20 des Einblaseventils 2 verbundene Druckerzeugungseinheit, eine Kolbenpumpe 5, besitzt einen im Pumpenzylinder 22 gleitbar angeordneten Plunger 23, der von einer Feder 24 gegen den ihn antreibenden Nocken 25 belastet ist. Der Nocken 25 bzw. dessen Nockenwelle 26 wird von der Brennkraftmaschine in bekannter Weise angetrieben. Der über die Leitung 29 aus dem Kraftstofftank 28 angesaugte Kraftstoff gelangt über ein Magnetventil 60 in den Pumpenzylinder 22. Es ist auch möglich, eine Regeleinrichtung zur Abstimmung der Kraftstoffmenge vorzusehen, wobei beispielsweise im Pumpenzylinder 22 ein hier nicht weiter dargestellter Ausweichkolben mit einem einstellbaren Hubanschlag vorgesehen sein kann.The pressure generating unit, a piston pump 5, connected to the space 20 of the injection valve 2 via the pressure line 35 has a plunger 23 which is slidably arranged in the pump cylinder 22 and is loaded by a spring 24 against the cam 25 driving it. The cam 25 or its camshaft 26 is driven by the internal combustion engine in a known manner. The fuel sucked in from the fuel tank 28 via the line 29 reaches the pump cylinder 22 via a solenoid valve 60. It is also possible to provide a regulating device for adjusting the fuel quantity, for example in the pump cylinder 22 having an evasive piston (not shown here) with an adjustable stroke stop can be.

Fig. 2 stellt eine Variante von Fig. 1 dar, in welcher durch die gemeinsame Steuerung der Einblasedauer (= Öffnungsdauer des Einblaseventiles) und der Einspritzmenge durch ein einziges Zweiwegmagnetventil 60 die Einblasedauer und die Einspritzmenge dem Zeitpunkt und der Zeitdauer nach miteinander gekoppelt werden. Mit der Einrichtung nach Fig. 2 gelingt mittels eines zweiten, unabhängig vom ersten angesteuerten Magnetventil 61, welches in einer zusätzlichen, den Kraftstofftank 28 mit der Druckleitung 35 verbindenden Leitung 62 angeordnet ist, eine Entkopplung, was einen Vorteil bei der Abstimmung des Verbrennungsmotors im Hinblick auf geringen Verbrauch und günstige Emissionswerte darstellt.FIG. 2 shows a variant of FIG. 1, in which the injection duration and the injection quantity are coupled to one another in terms of the point in time and the duration by the joint control of the injection duration (= opening duration of the injection valve) and the injection quantity by means of a single two-way solenoid valve 60. The device according to FIG. 2 succeeds by means of a second solenoid valve controlled independently of the first 61, which is arranged in an additional line 62 connecting the fuel tank 28 to the pressure line 35, a decoupling, which is an advantage when tuning the internal combustion engine with regard to low consumption and favorable emission values.

Der Öffnungsdruck des Einblaseventils 2 sei mit p₁, jener eines Rückschlagventils 63 in der Leitung 62 mit p₂ und der des Rückschlagventils 32 mit p₃ bezeichnet. Zu Beginn des Einblasevorganges schließt das Magnetventil 60 und das Ventil 61 bleibt offen. Beim Erreichen des Druckes p₁ am Einblaseventil 2 öffnet dieses bis der Kolben 14 an seinem Anschlag anliegt. Daraufhin steigt der Druck weiter bis auf p₂ an, wodurch das Rückschlagventil 63 öffnet und die überschüssige Kraftstoffmenge in den Tank zurückfließt. Der Beginn des Einspritzvorganges in den Gasspeicher 4 wird durch das Schließen des Magnetventils 61 eingeleitet, wodurch der Druck in der Einspritzleitung bis auf p₃ ansteigt und das Rückschlagventil 32 öffnet. Die Einspritzung allein wird entweder durch das Öffnen von Ventil 61 oder gemeinsam mit der Einblasung durch das Öffnen von Ventil 60 beendet. Die Mengenzumessung erfolgt durch die Schließdauer des Magnetventils 61, sowie durch den in dieser Zeit erfolgten Nockenhub der Einspritzpumpe 5.The opening pressure of the injection valve 2 with p₁, that of a check valve 63 in line 62 with p₂ and that of the check valve 32 with p₃. At the beginning of the blowing process, the solenoid valve 60 closes and the valve 61 remains open. When the pressure p 1 on the injection valve 2 is reached, it opens until the piston 14 abuts its stop. Then the pressure continues to rise to p₂, whereby the check valve 63 opens and the excess amount of fuel flows back into the tank. The beginning of the injection process in the gas reservoir 4 is initiated by closing the solenoid valve 61, causing the pressure in the injection line to rise to p 3 and the check valve 32 to open. The injection alone is ended either by opening valve 61 or together with the injection by opening valve 60. The quantity is metered by the closing time of the solenoid valve 61 and by the cam stroke of the injection pump 5 that took place during this time.

Das Diagramm in Fig. 3 stellt einen variablen Spannungsverlauf U bzw. den resultierenden Kraftverlauf F an einem Magnetventil dar, mit welchem man die Vorteile der Ausführungen nach Fig. 1 und 2 kombinieren kann. Durch die spezielle Art der Ansteuerung des Magnetventils 60 in Fig. 1 kann man auch mit nur einem Magnetventil und dazugehöriger Leistungselektronik eine Entkoppelung der Einblasedauer und der Einspritzdauer und damit der Mengenzumessung erreichen. In Bezugnahme auf Fig. 1 wird das Magnetventil 60 mit zwei verschiedenen Stromstärken angesteuert. Dies kann auf verschiedene Art und Weise geschehen, z.B. durch pulslängenmoduliertes Austakten der am Elektromagneten anliegenden Spannung. Dadurch werden am Magnetventil 60 zwei verschiedene Kraftniveaus F₁ und F₂ erzielt. Beim niederen Strom- und damit Kraftniveau F₁ wird ein Öffnungsdruck, der größer als der Druck p₁ ist erreicht, wodurch das Einblaseventil 2 bis zu seinem Anschlag öffnet. In weiterer Folge steigt der Druck so weit (auf p₂) an, daß die Kraft des Magnetventils nicht mehr ausreicht, die Rücklaufleitung in den Tank 28 zu verschließen und in der Folge die von der Kolbenpumpe 5 geförderte Kraftstoffmenge in den Tank zurückfließt. In weiterer Folge wird das Magnetventil 60 mit dem höheren Strom beaufschlagt, wodurch es entgegen dem Kraftstoffdruck in der Leitung wieder schließt. Der Druck steigt nun weiter bis auf den Wert p₃ an, bei dem das Rückschlagventil 32 öffnet und die Einspritzung beginnt. Die Einspritzung ist beendet, wenn die Kraft am Magnetventil 60 durch entsprechende Steuerung des Stromes auf F₁ bzw. 0 reduziert wird, wobei in letzterem Fall gleichzeitig die Einblasung beendet wird.The diagram in FIG. 3 shows a variable voltage profile U or the resulting force profile F on a solenoid valve, with which the advantages of the embodiments according to FIGS. 1 and 2 can be combined. Due to the special type of control of the solenoid valve 60 in FIG. 1, the injection duration and the injection duration and thus the quantity metering can also be decoupled with only one solenoid valve and associated power electronics. With reference to FIG. 1, the solenoid valve 60 is driven with two different current intensities. This can be done in various ways, for example by pulse-length-modulated clocking out of the voltage applied to the electromagnet. As a result, two different force levels F 1 and F 2 are achieved at the solenoid valve 60. At the lower current and thus force level F₁, an opening pressure that is greater than the pressure p₁ is reached, whereby the injection valve 2 opens until it stops. In further consequence, the pressure rises so far (to p₂) that the force of the solenoid valve is no longer sufficient to close the return line into the tank 28 and, as a result, the quantity of fuel delivered by the piston pump 5 flows back into the tank. Subsequently, the higher current is applied to the solenoid valve 60, whereby it closes again against the fuel pressure in the line. The pressure now increases further to the value p₃ at which the check valve 32 opens and the injection begins. The injection is ended when the force on the solenoid valve 60 is reduced to F 1 or 0 by appropriate control of the current, in which case the injection is ended at the same time.

Fig. 4 stellt in Abwandlung des Systems nach Fig. 1 ein System mit Niederdruckantrieb und konstantem Nadelhub dar. Anstatt der Hochdruck-Stempelpumpe 5 wird eine Konstantförderpumpe 5′, z.B. in bekannter Art und Weise eine Rollenzellen- oder Zahnradpumpe in Verbindung mit einer hydraulischen Verstärkerund Dosiereinrichtung 64 verwendet. Die Dosiereinrichtung 64 weist einen in einem Gehäuse 65 geführten Dosierkolben 66 auf, der das Gehäuse in einen antriebsseitigen Raum 67 und in einen Dosierraum 68 unterteilt. Die hydraulische Verstärkung resultiert aus einem Kolben kleineren Durchmessers mit der Fläche A₂ auf der Hochdruckseite und einer elastischen Membran oder einem Kolben größeren Durchmessers mit der Fläche A₁ auf der Niederdruckseite. Der Dosierkolben 66 und die Membran 69 sind miteinander verbunden. Dieser Verband bewegt sich zwischen einem festen und einem variablen Anschlag 70, wobei der variable Anschlag, wie dargestellt, auf der Niederdruckseite oder aber auch auf der Hochdruckseite liegen kann. Der Weg zwischen den Anschlägen steht zur einzuspritzenden Kraftstoffmenge im Verhältnis. Die hydraulische Verstärkung übersetzt den von der Konstantförderpumpe 5′ erzeugten Druck, typischerweise 2 bis 8 bar, im Verhältnis A₁/A₂/A₄ auf den für das vorliegende Kraftstoffeinblasesystem benötigten Druck von ca. 10 bis 40 bar, wobei A₄ den Querschnitt des hydraulischen Kolbens 14 zur Betätigung des Einblaseventils 2 darstellt. Die pro Zyklus eingespritzte Kraftstoffmenge wird durch den sich mit variablem Hub einmal pro Zyklus hin- und herbewegenden Dosierkolben 66 bewerkstelligt. Der variable Hubanschlag wird z.B. durch einen Exzenter 70 oder eine Nocke verwirklicht, der durch einen Stellmotor mit Stellungsrückmeldung oder durch einen Schrittmotor mit elektronischer Ansteuerung verdreht wird.Fig. 4 shows a modification of the system of Fig. 1, a system with low pressure drive and constant needle stroke. Instead of the high pressure plunger pump 5 is a constant feed pump 5 ', for example in a known manner, a roller cell or gear pump in connection with a hydraulic booster and Dosing device 64 used. The metering device 64 has a metering piston 66, which is guided in a housing 65 and divides the housing into a drive-side chamber 67 and a metering chamber 68. The hydraulic reinforcement results from a piston of smaller diameter with the area A₂ on the high pressure side and an elastic membrane or a piston of larger diameter with the area A₁ on the low pressure side. The metering piston 66 and the membrane 69 are connected to one another. This association moves between a fixed and a variable stop 70, the variable stop, as shown, can be on the low-pressure side or else on the high-pressure side. The path between the stops is related to the amount of fuel to be injected. The hydraulic amplification translates the pressure generated by the constant feed pump 5 ', typically 2 to 8 bar, in the ratio A₁ / A₂ / A₄ to the pressure required for the present fuel injection system of approx. 10 to 40 bar, A₄ being the cross section of the hydraulic piston 14 represents for actuation of the injection valve 2. The amount of fuel injected per cycle is changed once by the variable stroke reciprocating metering piston 66 accomplished per cycle. The variable stroke stop is implemented, for example, by an eccentric 70 or a cam, which is rotated by an actuator with position feedback or by a stepper motor with electronic control.

Die Druckübersetzungs- und Dosiereinrichtung 64 sowie der Einblasevorgang wird durch ein Dreiweg-Magnetventil 71 gesteuert, welches von einer entsprechenden Steuerelektronik angesteuert wird. Das Magnetventil 71 öffnet eine Leitung 72 zu einer den Dosierkolben 66 umgebenden durch die Membran 69 begrenzte Ringkammer 73, wobei der von der Pumpe 5′ über das Druckhalteventil 74 erzeugte Systemdruck den Dosierkolben 66 entgegen der Federkraft der Einspritzfeder 78 gegen den variablen Anschlag 70 (Saughub) bewegt. Gleichzeitig wird über ein in der Leitung 75 angeordnetes Rückschlagventil 76 die Druckleitung 35 und der Dosierraum 68 mit Kraftstoff gefüllt. Beim anschließenden Schließen des Magnetventils 71 wird die von der Membran 69 begrenzte Ringkammer 73 über eine Rücklaufleitung 77 in den Tank 28 entlastet, wobei die im Gehäuse 65 angeordnete Einspritzfeder 78 den Dosierkolben 66 in Förderrichtung (Förderhub) bewegt. Zu Beginn dieser Bewegung wird bei Überschreiten des Öffnungsdruckes am Einblaseventil 2 dieses - über die geförderte Kraftstoffmenge - bis zu seinem Anschlag geöffnet. In der Folge steigt der Druck weiter an und es wird bei Überschreiten des Öffnungsdruckes des Rückschlagventils 32 die restliche noch zu fördernde Kraftstoffmenge in den Gasspeicherraum 4 des Einblaseventils 2 eingespritzt. Die zur Öffnung des Einblaseventils benötigte Kraftstoffmenge ist bei konstantem Ventilhub für jeden Zyklus konstant, sodaß über den variablen Hubanschlag des Dosierkolbens 66 nur die Einspritzmenge variiert wird (Folgesteuerung).The pressure translation and metering device 64 and the blowing process are controlled by a three-way solenoid valve 71, which is controlled by appropriate control electronics. The solenoid valve 71 opens a line 72 to a surrounding the metering piston 66 by the membrane 69 delimited annular chamber 73, the system pressure generated by the pump 5 'via the pressure maintaining valve 74 the metering piston 66 against the spring force of the injection spring 78 against the variable stop 70 (suction stroke ) emotional. At the same time, the pressure line 35 and the metering chamber 68 are filled with fuel via a check valve 76 arranged in the line 75. When the solenoid valve 71 is subsequently closed, the annular chamber 73 delimited by the membrane 69 is released into the tank 28 via a return line 77, the injection spring 78 arranged in the housing 65 moving the metering piston 66 in the conveying direction (conveying stroke). At the beginning of this movement, when the opening pressure on the injection valve 2 is exceeded, this is opened up to its stop — via the quantity of fuel delivered. As a result, the pressure continues to rise, and if the opening pressure of the check valve 32 is exceeded, the remaining fuel quantity still to be delivered is injected into the gas storage space 4 of the injection valve 2. The quantity of fuel required to open the injection valve is constant for each cycle with a constant valve stroke, so that only the injection quantity is varied via the variable stroke stop of the metering piston 66 (sequence control).

In einer weiteren, in Fig. 4a dargestellten, Ausführung, mündet die Leitung 72 an der dem variablen Hubanschlag 70 zugewandten Seite der Membran 69 in den Raum 67. Der Förderhub wird nun durch Öffnen des Ventils 71 bewerkstelligt, wogegen das Entlasten über die Leitung 77 den Saughub auslöst. Die Feder 78 kann in diesem Fall entfallen. Die Rückwärtsbewegung des Dosierkolbens 66 wird durch die Beaufschlagung des Raumes 68 mit Systemdruck sichergestellt.In a further embodiment, shown in FIG. 4a, the line 72 opens into the space 67 on the side of the membrane 69 facing the variable stroke stop 70. The delivery stroke is now accomplished by opening the valve 71, whereas the relief takes place via the line 77 triggers the suction stroke. The spring 78 can be omitted in this case. The backward movement of the metering piston 66 is ensured by the application of space 68 with system pressure.

Das Einblaseventil 2 schließt hier durch den Kraftstoffdruck auf die dem Ventil 16 zugewandte Ringfläche 99. Das Rückschlagventil 32 bleibt dabei solange geschlossen, bis das Einblaseventil 2 auf seinem Ventilsitz aufliegt. Der Druck in der Leitung 37 steigt nun weiter über den Öffnungsdruck p₃ an, sodaß das Rückschlagventil 32 öffnet und Kraftstoff in den Gasspeicher 4 gefördert wird. Dieser Vorgang ist beendet, wenn der Dosierkolben 66 seinen hochdruckseitigen Endanschlag erreicht hat. Diese Stellung ist die Ruhe- oder Ausgangsstellung des Systems.The injection valve 2 closes here due to the fuel pressure on the annular surface 99 facing the valve 16. The check valve 32 remains closed until the injection valve 2 rests on its valve seat. The pressure in line 37 now rises further above the opening pressure p₃, so that the check valve 32 opens and fuel is fed into the gas accumulator 4. This process is complete when the metering piston 66 has reached its end stop on the high-pressure side. This position is the rest or home position of the system.

Der Einblasevorgang beginnt mit der Entlastung des Niederdruckraumes 67 über das Dreiweg-Magnetventil 71. In der Rücklaufleitung 77 in den Tank 28 ist eine z.B. elektronisch gesteuerte Durchflußregeleinheit 100 vorgesehen, die die Ventilöffnungsgeschwindigkeit des Einblaseventils 2 kontrolliert. Der Öffnungsvorgang des Einblaseventils wird von der in dem Ventil 16 abgewandten Federkammer 85′ sitzenden Druckfeder 15 bewerkstelligt, die gleichzeitig auch für eine Rückstellung des Dosierkolbens 66 sorgt, wobei die Einspritzmenge über das Rückschlagventil 76 von der Pumpe 5′ in die Hochdruckleitung nachgefördert wird. Die Dosiereinrichtung 64 kommt in dieser Ausführung ohne Feder aus.The blowing-in process begins with the relief of the low-pressure space 67 via the three-way solenoid valve 71. In the return line 77 into the tank 28, e.g. Electronically controlled flow control unit 100 is provided, which controls the valve opening speed of the injection valve 2. The opening of the injection valve is accomplished by the spring chamber 85 'facing the compression spring 15' seated compression spring 15, which at the same time also provides for a resetting of the metering piston 66, the injection quantity being fed via the check valve 76 by the pump 5 'into the high pressure line. The metering device 64 does not require a spring in this embodiment.

Der Nadelhub- S und Einspritzmengenverlauf β ist in Fig. 4b dargestellt. Der Vorteil dieses Systems gegenüber jenem in Fig. 4 besteht darin, daß die Einspritzung erst nach Beendigung des Einblasevorganges erfolgt und daß durch die gegebene Konstellation der Druck- und Flächenverhältnisse ein etwas geringeres Druckniveau auf der Hochdruckseite eingehalten werden kann, wodurch die Leistung der Kraftstoffpumpe reduziert werden kann.The needle stroke S and injection quantity curve β is shown in FIG. 4b. The advantage of this system compared to that in Fig. 4 is that the injection takes place only after the end of the blowing process and that due to the given constellation of pressure and area ratios, a somewhat lower pressure level can be maintained on the high pressure side, which reduces the performance of the fuel pump can be.

Anstatt der dargestellten Niederdruck-Versorgungseinheit mit einer Konstantförderpumpe kann auch eine Hochdruckeinheit mit einer Kolbenpumpe verwendet werden, wodurch der Druckverstärker entfällt. Weiterhin kann auch eine unstetig fördernde Hochdruckstempelpumpe mit elektronischem Steuereingriff verwendet werden. Die Ventilhubgeschwindigkeit wird dabei in allen Fällen durch die in der Rücklaufleitung 77 befindliche Durchflußregeleinheit 100 geregelt.Instead of the low-pressure supply unit shown with a constant feed pump, a high-pressure unit with a piston pump can also be used, which eliminates the pressure booster. Furthermore, one can also be discontinuous promotional high pressure stamp pump with electronic control intervention can be used. The valve stroke speed is regulated in all cases by the flow control unit 100 located in the return line 77.

Unter "Hochdruck" werden dabei in allen erwähnten Fällen Drücke über 10 bar verstanden.In all of the cases mentioned, “high pressure” is understood to mean pressures above 10 bar.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus einer Vereinfachung der Einrichtung nach Fig. 4. So können die Membran 69 oder ein allfälliger Kolben mit der Fläche A₁ und die den Dosierkolben treibende Feder 78 entfallen, wenn das benötigte hydraulische Übersetzungsverhältnis durch einen entsprechenden Querschnitt A₄ des Kolbens 14 im Einblaseventil 2 sichergestellt wird, wie in Fig. 5 dargestellt ist. Der Dosierkolben 66 mit der Fläche A₂ hat in diesem Fall ausschließlich eine Dosierfunktion. Das Ventil 16 des Einblaseventils 2 beginnt sich bei dieser Ausführung dann zu heben, wenn das Dreiweg-Magnetventil 71 die Leitung von der Konstantförderpumpe 5′ zum Dosierkolben freigibt. Das Ventil 16 bewegt sich in der Folge bis zu seinem Hubanschlag im Ventilkörper. Die darauf folgende Einspritzphase wird ebenso wie die Offenhaltedauer des Einblaseventils 2 durch Umschalten des Dreiwegventils 71 beendet, wobei der Raum 67 in die Rücklaufleitung 77 zum Tank 28 entlastet wird. Anschließend wird die Druckleitung 35 über das Rückschlag- und in diesem Falle auch Druckreduzierventil 76 gefüllt und der Dosierkolben 66 in seine Ausgangsstellung zurückgeschoben. Der Druckabfall über das Ventil 76 bzw. dessen Öffnungsdruck muß bei dieser Ausführung so groß sein, daß das Einblaseventil 2 durch den Fülldruck mit Sicherheit nicht geöffnet wird.A further advantage results from a simplification of the device according to FIG. 4. Thus, the membrane 69 or a possible piston with the surface A 1 and the spring 78 driving the metering piston can be omitted if the required hydraulic transmission ratio is achieved by a corresponding cross section A₄ of the piston 14 is ensured in the injection valve 2, as shown in Fig. 5. The metering piston 66 with the area A₂ has only a metering function in this case. The valve 16 of the injection valve 2 begins to lift in this embodiment when the three-way solenoid valve 71 releases the line from the constant feed pump 5 'to the metering piston. The valve 16 subsequently moves up to its stroke stop in the valve body. The subsequent injection phase, like the hold-open period of the injection valve 2, is ended by switching over the three-way valve 71, the space 67 in the return line 77 to the tank 28 being relieved. The pressure line 35 is then filled via the check valve and in this case also the pressure reducing valve 76 and the metering piston 66 is pushed back into its starting position. The pressure drop across the valve 76 or its opening pressure must be so great in this embodiment that the injection valve 2 is certainly not opened by the filling pressure.

In Fig. 6 ist eine Variante der Einrichtung nach Fig. 5 dargestellt. Mit Hilfe einer von einer nicht dargestellten Steuereinheit kontrollierten Durchflußregeleinheit 79 kann die Nadelhubgeschwindigkeit gesteuert werden, wie in Fig. 7 für die Durchflußraten α, β und µ dargestellt ist. Die Einspritzung der jeweils erforderlichen Kraftstoffmenge erfolgt bei kleinen Nadelhubgeschwindigkeiten (Teillast) später als bei hohen Nadelhubgeschwindigkeiten (Vollast). Dies ergibt den Vorteil, daß bei hohen Lasten ein Teil des Kraftstoffes direkt im selben Zyklus in den Brennraum gelangt und damit die Innenkühlung erhöht, wogegen bei Teillast der gesamte Kraftstoff im Speicher vorverdampft und damit geringstmögliche Emissionen sicherstellt. Weiters dient die variable Nadelhubgeschwindigkeit der Steuerung des Eintrittsimpulses des Gasstrahls in den Brennraum und damit der Steuerung der Ladungsschichtung, die ihrerseits einen Einfluß auf das Emissionsverhalten des Motors hat.FIG. 6 shows a variant of the device according to FIG. 5. With the aid of a flow control unit 79 controlled by a control unit (not shown), the needle stroke speed can be controlled, as shown in FIG. 7 for the flow rates α, β and μ. The required amount of fuel is injected later at low needle stroke speeds (partial load) than at high needle stroke speeds (full load). This results in the advantage that at high loads part of the fuel enters the combustion chamber directly in the same cycle and thus increases the internal cooling, whereas at partial load the entire fuel is pre-evaporated in the accumulator and thus ensures the lowest possible emissions. Furthermore, the variable needle stroke speed serves to control the entry pulse of the gas jet into the combustion chamber and thus to control the charge stratification, which in turn has an influence on the emission behavior of the engine.

In Fig. 8 ist eine Ausführung des Einblasesystems in Abwandlung jenes in Fig. 5 dargestellt, bei dem der Nadelhub des Einblaseventils 2 proportional zur eingespritzten Kraftstoffmenge variabel ist (Simultansteuerung). Dies ergibt im Vergleich zu den Ausführungen ohne variablen Nadelhub Vorteile im Bezug auf den Betrieb des Motors bei geringen Lasten bzw. bei Vollast, wobei sinngemäß die unter Fig. 6 und 7 stehenden Aussagen gelten.FIG. 8 shows an embodiment of the injection system in a modification of that in FIG. 5, in which the needle stroke of the injection valve 2 is variable in proportion to the amount of fuel injected (simultaneous control). In comparison to the versions without a variable needle stroke, this results in advantages with regard to the operation of the motor at low loads or at full load, the statements under FIGS. 6 and 7 correspondingly applying.

Bei der Ausführungsvariante nach Fig. 8 weist der Kolben 14 des Einblaseventils 2 einen Absatz 80 auf, welcher mit der Wand des Gehäuses 13 einen Ringraum 81 bildet. Der Absatz ist in Schließrichtung des Ventils 16 auf einer Ringfläche A₆ mit Druck beaufschlagbar, wobei der Ringraum einerseits mit dem ventilabgewandten Raum 20 unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils 82 und anderseits über das Rückschlagventil 32 mit dem ventilseitigen Raum 18 verbunden ist.8, the piston 14 of the injection valve 2 has a shoulder 80, which forms an annular space 81 with the wall of the housing 13. The shoulder can be pressurized in the closing direction of the valve 16 on an annular surface A₆, the annular space being connected on the one hand to the space 20 facing away from the valve with the interposition of a check valve 82 and on the other hand via the check valve 32 to the space 18 on the valve side.

Der Ringraum 81 mit der wirksamen Fläche A₆ wird über das Rückschlagventil 82 mit Systemdruck beaufschlagt. Bei Einspritzbeginn, d.h., wenn der Dosierkolben zu fördern beginnt, bewegt sich in der Folge der Kolben 14 des Einblaseventils 2 nach unten, und das Ventil 16 öffnet. Gleichzeitig wird aus dem Ringraum 81 Kraftstoff verdrängt und über das Rückschlagventil 32 in den Gasspeicherraum 4 eingespritzt. Das Ventil 16 des Einblaseventils 2 öffnet nur so weit, als es der durch den Dosierkolben 66 geförderten Einspritzmenge entspricht, wodurch ein mit steigender Motorlast zunehmender Betrag des Ventilhubes verwirklicht wird.The annular space 81 with the effective area A₆ is subjected to system pressure via the check valve 82. At the start of injection, i.e. when the metering piston begins to deliver, the piston 14 of the injection valve 2 subsequently moves downward and the valve 16 opens. At the same time, fuel is displaced from the annular space 81 and injected into the gas storage space 4 via the check valve 32. The valve 16 of the injection valve 2 opens only to the extent that it corresponds to the injection quantity conveyed by the metering piston 66, as a result of which an increase in the valve lift with increasing engine load is realized.

Bei der Ausführung des Einblaseventils nach Fig. 8 wird die gesamte Einspritzmenge zu Beginn der Einblasephase während des Öffnungsvorganges in den Gasraum 4 des Einblaseventils 2 eingespritzt, wie in den Diagrammen in Fig. 9 dargestellt ist. Zu dieser Zeit strömt Gas aus dem Gasspeicher 4 in den Brennraum 3 des Motors, sodaß ein Großteil des eingespritzten Kraftstoffes unmittelbar mit der Gasströmung in den Brennraum transportiert wird (V...Vollast, T...Teillast).8 is the the entire injection quantity at the beginning of the injection phase during the opening process is injected into the gas space 4 of the injection valve 2, as shown in the diagrams in FIG. 9. At this time, gas flows from the gas accumulator 4 into the combustion chamber 3 of the engine, so that a large part of the injected fuel is transported directly into the combustion chamber with the gas flow (V ... full load, T ... part load).

Bei der in Fig. 10 dargestellten Ausführung, dessen Kolben 14 einen in Öffnungsrichtung des Ventils 16 beaufschlagbaren Absatz 83 aufweist, erfolgt dagegen die Einspritzung in den Gasspeicher am Ende der Aufladephase des Gasspeichers 4 während des Schließvorganges des Ventils 16. Zu dieser Zeit strömt Gas vom Brennraum 3 in den Gasspeicher 4, sodaß der eingespritzte Kraftstoff bis zum nachfolgenden Zyklus im Speicher verbleibt, wie im Diagramm nach Fig. 11 dargestellt.In the embodiment shown in FIG. 10, the piston 14 of which has a shoulder 83 which can be acted upon in the opening direction of the valve 16, the injection into the gas reservoir takes place at the end of the charging phase of the gas reservoir 4 during the closing process of the valve 16. At this time, gas flows from Combustion chamber 3 in the gas accumulator 4, so that the injected fuel remains in the accumulator until the subsequent cycle, as shown in the diagram in FIG. 11.

Die entsprechenden, dem jeweiligen Druck im Niederdrucksystem ausgesetzten, Flächen sind so ausgelegt, daß das hydraulische Übersetzungsverhältnis und damit die Druckerhöhung in der Einspritzleitung so groß ist, daß über die Fläche A₄ des Kolbens 14 sämtliche Druckkräfte, Druckabfälle über Rückschlagventile und Reibungskräfte im Einblaseventil überwunden werden.The corresponding areas exposed to the respective pressure in the low pressure system are designed so that the hydraulic transmission ratio and thus the pressure increase in the injection line is so large that all pressure forces, pressure drops via check valves and frictional forces in the injection valve are overcome via the area A₄ of the piston .

Die pro Zylindereinheit erforderlichen Dosierkolben mit variablem Hub sowie die zugehörigen Dreiweg-Magnetventile können wie in Fig. 4, 5 6, 8 und 10 dargestellt, in einem vom Einblaseventil 2 unabhängigen Steuerblock zusammengefaßt und über Leitungen mit dem jeweiligen Einblaseventil verbunden sein. Dadurch wird ein Vorteil bei der Justierung und Synchronisation der Dosierkolben erreicht. Es ist jedoch genauso möglich, jedes Einblaseventil 2 mit einer Dosiereinrichtung auszustatten, wobei der Antrieb zur Verstellung der Anschläge der Dosierkolben am Zylinderkopf des Motors zu liegen kommt. Erstere Ausführung ergibt Vorteile bei Motoren mit mehr als einer Zylinderreihe, letztere bei Motoren mit nur einer Zylinderreihe.The metering pistons with variable stroke required for each cylinder unit and the associated three-way solenoid valves can, as shown in FIGS. 4, 5, 6, 8 and 10, be combined in a control block independent of the injection valve 2 and connected to the respective injection valve via lines. This provides an advantage in the adjustment and synchronization of the metering pistons. However, it is equally possible to equip each injection valve 2 with a metering device, the drive for adjusting the stops of the metering pistons coming to rest on the cylinder head of the engine. The former version offers advantages for engines with more than one row of cylinders, the latter for engines with only one row of cylinders.

Die Einblaseventile mit variablem Ventilhub können ihrer Bauart nach auch in Verbindung mit Hochdruckstempelpumpen, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, verwendet werden.The injection valves with variable valve lift can your Type can also be used in connection with high pressure ram pumps, as shown in FIGS. 1 and 2.

Bei allen Ausführungen kann zur Hitzeisolierung die Feder 15 des Einblaseventils 2 in einer vom ventilseitigen Raum 18 durch eine Zwischenwand 84 getrennten Federkammer 85 angeordnet sein. Die Federkammer kann dabei eine Entlastungsleitung 91 (Leckölleitung) in den Niederdruckbereich aufweisen.In all versions, the spring 15 of the injection valve 2 can be arranged in a spring chamber 85 separated from the valve-side space 18 by an intermediate wall 84 for heat insulation. The spring chamber can have a relief line 91 (leakage oil line) in the low pressure range.

In Fig. 12 ist eine weitere Ausführung eines Gemischeinblasesystems mit variabler Nadelhubgeschwindigkeit dargestellt. Dabei ist im Gehäuse 13 des Einblaseventils 2 eine Dosiereinrichtung 64′ mit einem Dosierraum 68′ angeordnet, deren Dosierkolben 66′ koaxial zum Kolben 14 des Einblaseventils 2 angeordnet ist und mit diesem in Eingriff steht. Der ventilabgewandte Raum 20 des Einblaseventils 2 dient gleichzeitig als antriebsseitiger Raum der Dosiereinrichtung 64′, wobei der Dosierraum 68′ einerseits über ein Reduzierventil 86 mit dem ventilabgewandten Raum 20 und anderseits über das Rückschlagventil 32 mit dem ventilseitigen Raum 18 in Verbindung steht. Bei dieser Ausführung erreicht die Ventilnadel nur bei Vollast ihren Anschlag, während sie in der Teillast, abhängig von der Ventilhubgeschwindigkeit, nur einen Teil ihres Weges zurücklegt. Der Ventilhub ist der eingespritzten Kraftstoffmenge proportional, und die Einspritzung erfolgt während der Schließbewegung der Ventilnadel.FIG. 12 shows a further embodiment of a mixture injection system with a variable needle stroke speed. In this case, a metering device 64 'with a metering chamber 68' is arranged in the housing 13 of the injection valve 2, the metering piston 66 'of which is arranged coaxially with the piston 14 of the injection valve 2 and is in engagement therewith. The valve-facing space 20 of the injection valve 2 also serves as the drive-side space of the dosing device 64 ', the dosing space 68' on the one hand via a reducing valve 86 with the valve-facing space 20 and on the other hand via the check valve 32 with the valve-side space 18 in connection. In this version, the valve needle only reaches its stop at full load, while in partial load, depending on the valve stroke speed, it only covers part of its way. The valve lift is proportional to the amount of fuel injected, and the injection takes place during the closing movement of the valve needle.

Die Druckerzeugungseinheit besteht aus einer Konstantförderpumpe 5′ (ca. 6 bar) einem Druckbegrenzungsventil 74 mit dem Öffnungsdruck p₂ und einer elektronisch angesteuerten Durchflußregeleinheit 79 im Hauptstrom. Letztere kann z.B. eine Drossel variablen Querschnittes oder ähnliches sein. Das Einblaseventil 2 besteht aus einem Ventil 16, welches über seinen Schaft 17 von einer Membran 87 (wie dargestellt) oder von einem Kolben mit der Fläche A₁ angetrieben wird. Eine Schließfeder 15 hält das Ventil 16 in geschlossener Stellung. Sobald das Dreiweg-Magnetventil 71 öffnet und den ventilabgewandten Raum 20 mit dem Systemdruck p₂ beaufschlagt, beginnt sich das Ventil 16 zu öffnen. Dies geschieht mit einer Geschwindigkeit, die durch den durch die Durchflußregeleinheit 79 geregelten Kraftstoffluß in den Raum 20 sowie durch die Kraft der Schließfeder 15 bestimmt ist. Demnach öffnet das Ventil 16 bei großem Durchfluß schneller und umgekehrt. Der Durchfluß kann auch durch eine Druckregeleinheit 88 im Nebenstrom (entsprechend Fig. 14) geregelt werden.The pressure generating unit consists of a constant feed pump 5 '(about 6 bar), a pressure relief valve 74 with the opening pressure p₂ and an electronically controlled flow control unit 79 in the main flow. The latter can be, for example, a throttle of variable cross section or the like. The injection valve 2 consists of a valve 16 which is driven via its shaft 17 by a membrane 87 (as shown) or by a piston with the area A 1. A closing spring 15 holds the valve 16 in the closed position. As soon as the three-way solenoid valve 71 opens and acts on the valve-facing space 20 with the system pressure p₂, the valve 16 begins to open. This happens with one Speed which is determined by the fuel flow into the space 20 regulated by the flow control unit 79 and by the force of the closing spring 15. Accordingly, the valve 16 opens faster with large flow and vice versa. The flow can also be controlled by a pressure control unit 88 in the bypass flow (corresponding to FIG. 14).

Die fixe Drossel 89 zwischen Durchflußregeleinheit 79 und Magnetventil 71 begrenzt die maximale Hubgeschwindigkeit. Beim Öffnen des Einblaseventils 2 wird der Dosierraum 68′ über das Reduzierventil 86 mit Kraftstoff gefüllt. Der Fülldruck ist dabei kleiner als der Öffnungsdruck des Rückschlagventils 32 in der Verbindungsleitung 37. Die Öffnungsbewegung wird durch das Öffnen des Dreiweg-Ventils 71 beendet, wobei der obere Membranraum bzw. ventilabgewandte Raum 20 über eine Rücklaufleitung 77 in den Tank 28 entlastet wird. Eine Drossel 90 in der Rücklaufleitung 77 begrenzt die Schließgeschwindigkeit des Ventils 16.The fixed throttle 89 between the flow control unit 79 and the solenoid valve 71 limits the maximum lifting speed. When opening the injection valve 2, the metering chamber 68 'is filled with fuel via the reducing valve 86. The filling pressure is less than the opening pressure of the check valve 32 in the connecting line 37. The opening movement is ended by opening the three-way valve 71, the upper membrane space or space 20 facing away from the valve being relieved into the tank 28 via a return line 77. A throttle 90 in the return line 77 limits the closing speed of the valve 16.

Beim Schließvorgang verdrängt der Dosierkolben 66′ eine dem jeweiligen Hub entsprechende Kraftstoffmenge, die über das Rückschlagventil 32 in den Gasspeicher 4 eingespritzt wird. Die Einspritzung wird durch die Kraft der Schließfeder 15 und den auf den Ventilschaftquerschnitt wirkenden Gasdruck bewerkstelligt. Die beschriebene Funktionsweise kann durch entsprechende Umgestaltung des Dosierkolbens 66′ so abgewandelt werden, daß die Einspritzung anstatt während des Schließens während des Öffnens des Ventils erfolgt. Die erste Version wird vor allem bei Motoren angewandt, die strenge Emissionsbestimmungen zu erfüllen haben, da durch die Vorlagerung des Kraftstoffes im Gasspeicher 4 die Kohlenwasserstoffemissionen im Abgas sinken. Letztere Version ergibt bei Hochleitungsmotoren eine bessere Innenkühlung, da die Verdampfungswärme des direkt in den Zylinder gelangenden Kraftstoffes unmittelbar der Zylinderladung entzogen wird.During the closing process, the metering piston 66 'displaces a fuel quantity corresponding to the respective stroke, which is injected into the gas accumulator 4 via the check valve 32. The injection is brought about by the force of the closing spring 15 and the gas pressure acting on the valve stem cross section. The described mode of operation can be modified by a corresponding redesign of the metering piston 66 'so that the injection takes place instead of during the closing while the valve is being opened. The first version is used primarily in engines that have to meet strict emission regulations, since the storage of the fuel in the gas storage device 4 reduces the hydrocarbon emissions in the exhaust gas. The latter version results in better internal cooling in high-performance motors, since the heat of vaporization of the fuel entering the cylinder is extracted directly from the cylinder charge.

Der für den jeweiligen Betriebszustand erforderliche maximale Ventilhub ist durch die Ventilhubgeschwindigkeit und die Öffnungsdauer bestimmt, die durch die Elektronik über das Magnetventil 71 gesteuert wird. In Fig. 13 sind der Verlauf des Ventilhubes s und der Einspritzmenge β über dem Kurbelwinkel α dargestellt. Die Einspritzung erfolgt während des Schließhubes der Nadel und endet mit dem Aufsetzen des Ventiltellers am Ventilsitz, unabhängig von der eingespritzten Menge. Der Einspritzbeginn und damit die Einspritzmenge, ist durch die Neigung δ der Öffnungsgeraden a und µ der Schließgeraden b sowie der Öffnungsdauer des Ventils vom Einblasebeginn EB bis Einblaseende EE bestimmt. Die Einspritzrate ist durch die Neigung µ der Schließgeraden b bestimmt, die durch die Schließfederkraft die Gaskraft auf den Ventilschaftquerschnitt und den Querschnitt der Drossel 90 gegeben ist.The maximum valve lift required for the respective operating state is determined by the valve lift speed and the opening duration, which is controlled by the electronics via the solenoid valve 71. 13 shows the course of the valve lift s and the injection quantity β over the crank angle α. The injection takes place during the closing stroke of the needle and ends when the valve plate is placed on the valve seat, regardless of the amount injected. The start of injection and thus the injection quantity is determined by the inclination δ of the opening line a and µ of the closing line b and the opening time of the valve from the start of injection EB to the end of injection EE. The injection rate is determined by the inclination μ of the closing line b, which is given by the closing spring force, the gas force on the valve stem cross section and the cross section of the throttle 90.

In einer weiteren Ausführung ist in Fig. 14, wie bereits erwähnt, der Durchflußregler durch einen Druckregler 88 im Nebenstrom ersetzt. Dieser bestimmt im Zusammenwirken mit der Drossel 90 und dem Gegendruck im unteren Membranraum 92 die Neigung δ der Öffnungsgeraden a in Fig. 13. Die Druckbeaufschlagung des unteren Membranraumes ersetzt die Schließfeder 15 in Fig. 12. Damit ist bei einem Mehrzylindermotor automatisch eine Gleichstellung der Schließkraft und damit der Neigung µ der Schließgeraden b aller Ventile unabhängig von Toleranzen der Federkräfte erreicht. Dies ist von großer Bedeutung für die Gleichstellung der Einspritzmenge der einzelnen Zylinder. Das Ventil 94 regelt über die Leitung 93 den Druck im unteren Membranraum 92 beim Öffnungshub des Ventils 16 und damit für alle Ventile gleichzeitig die Neigung δ der Öffnungsgeraden a. In allen anderen Details entspricht die Funktionsweise jener der Einrichtung nach Fig. 12.In a further embodiment, as already mentioned in FIG. 14, the flow regulator is replaced by a pressure regulator 88 in the secondary flow. In cooperation with the throttle 90 and the counterpressure in the lower diaphragm space 92, this determines the inclination δ of the opening line a in FIG. 13. The pressurization of the lower diaphragm space replaces the closing spring 15 in FIG. 12. Thus, in the case of a multi-cylinder engine, the closing force is automatically equalized and thus the inclination µ of the closing line b of all valves regardless of the tolerances of the spring forces. This is of great importance for the equalization of the injection quantity of the individual cylinders. The valve 94 regulates the pressure in the lower diaphragm space 92 during the opening stroke of the valve 16 via the line 93 and thus the inclination δ of the opening line a for all valves simultaneously. In all other details, the mode of operation corresponds to that of the device according to FIG. 12.

Der generelle Vorteil der Niederdrucktechnologie liegt in der Verbilligung des Gesamtsystems durch den Wegfall teurer Komponenten, wie der Stempelpumpe und der Hochdruck-Magnetventile. Die Dosiereinrichtung über einen Kolben sichert dabei eine sehr genaue Dosierung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge unabhängig von etwaigen Toleranzen in den Durchflußeigenschaften oder Schaltzeiten der Magnetventile, sodaß die Herstellungskosten letzterer ebenfalls reduziert werden können.The general advantage of low-pressure technology is that the entire system becomes cheaper due to the elimination of expensive components such as the stamp pump and the high-pressure solenoid valves. The metering device via a piston ensures a very precise metering of the amount of fuel to be injected, regardless of any tolerances in the flow properties or switching times of the solenoid valves, so that the production costs of the solenoid valves can also be reduced.

Fig. 15 zeigt die vereinfachte Darstellung eines Einblaseventils 2 wie oben beschrieben. Es besteht aus dem Ventil 16, welches mit seinem Schaft 17 in einem zweiteiligen Gehäuse 13 verschiebbar gelagert ist. Das Ventil 16 wird von seiner Schließfeder 15 in Schließposition gehalten. Der ventilzugewandte Raum 20 wird mit Kraftstoffdruck beaufschlagt, wodurch das Ventil 16 öffnet. Der Gasspeicher 4 bzw. der ventilabgewandte Raum 18 ist gegen den oberen Druckraum 20 durch eine elastomere Dichtung 95 (z.B. O-Ring) abgedichtet. Zum Schutz dieser Dichtung vor den hohen Gastemperaturen wird der in den Gasspeicher 4 einzuspritzende Kraftstoff unmittelbar unter der Dichtung 95 in einem konzentrisch zum Ventilschaft 17 angeordneten Ringspalt 94 der Ventilführung eingespritzt. Der Kraftstoff gelangt durch diesen Ringspalt 94 in den Gasspeicher 4, wo er verdampft. Durch die Enge des Spaltes wird der Gaszutritt zur Dichtung 95 entgegen der Strömungsrichtung des Kraftstoffes verhindert, sodaß praktisch keine Verschmutzung oder Überhitzung der Dichtung auftreten kann.15 shows the simplified illustration of a blow-in valve 2 as described above. It consists of the valve 16, which is displaceably mounted with its shaft 17 in a two-part housing 13. The valve 16 is held in its closed position by its closing spring 15. The valve-facing space 20 is pressurized with fuel pressure, whereby the valve 16 opens. The gas reservoir 4 or the space 18 facing away from the valve is sealed off from the upper pressure space 20 by an elastomeric seal 95 (for example an O-ring). To protect this seal from the high gas temperatures, the fuel to be injected into the gas accumulator 4 is injected directly under the seal 95 into an annular gap 94 of the valve guide arranged concentrically with the valve stem 17. The fuel passes through this annular gap 94 into the gas accumulator 4, where it evaporates. Due to the narrowness of the gap, gas access to the seal 95 against the direction of flow of the fuel is prevented, so that practically no contamination or overheating of the seal can occur.

Eine weitere Ausführung der Ventilschaftdichtung bezieht sich auf Ausführungen des Einblasesystems nach Fig. 1 bis 6 mit "Folgesteuerung". Dabei wird, wie erwähnt, durch Beaufschlagung des ventilabgewandten Raumes 20 und damit des wirksamen Querschnittes der Ventilnadel, das Ventil 16 bis zu seinem Anschlag geöffnet. In der Folge steigt der Druck weiter über den Öffnungsdruck des Rückschlagventils 32 an und es wird Kraftstoff in den Gasspeicher eingespritzt. Das Rückschlagventil 32 kann nun durch eine in Fig. 16 dargestellte Dichtung 96 ersetzt werden, die von unten nach oben gegen einen hohen Druck und von oben nach unten gegen einen wesentlich geringeren Druck abdichtet. Bei Überschreiten des zur Öffnung des Ventils notwendigen Kraftstoffdruckes nach Anschlag des Ventils bei voller Öffnung wird die z.B. durch eine Schlauchfeder 98 eingestellte radiale Dichtkraft Fr an der Dichtlippe 97 überschritten, und es kommt zum Überströmen von Kraftstoff. Dabei erhöht sich die Dichtkraft auf Fr+ΔFr, sodaß sich ein Gleichgewicht bei der radialen Spaltweite W einstellt. Die Spaltweite W liegt im Bereich von tausendstel bis zu wenigen hundertstel mm, sodaß die Dichtung 96 eine große Anzahl von Lastspielen ohne Verschleiß ertragen kann. Nach erfolgter Einspritzung bei Druckabfall im ventilabgewandten Raum 20 schließt die Dichtlippe 97 wieder, sodaß kein Rückströmen von Gasen erfolgen kann.Another version of the valve stem seal relates to versions of the injection system according to FIGS. 1 to 6 with "sequential control". As mentioned, the valve 16 is opened up to its stop by acting on the valve-facing space 20 and thus the effective cross section of the valve needle. As a result, the pressure continues to rise above the opening pressure of the check valve 32 and fuel is injected into the gas accumulator. The check valve 32 can now be replaced by a seal 96 shown in FIG. 16, which seals against a high pressure from bottom to top and against a substantially lower pressure from top to bottom. If the fuel pressure required to open the valve is exceeded after the valve has stopped at full opening, the radial sealing force F r set on the sealing lip 97, for example by a hose spring 98, is exceeded and fuel overflows. The sealing force increases to F r + ΔF r , so that an equilibrium is established at the radial gap width W. The gap width W is in the range from a thousandth to a few hundredths of a millimeter, so that the seal 96 can withstand a large number of load cycles without wear. After the injection has taken place when the pressure in the space 20 facing away from the valve closes, the sealing lip 97 closes again, so that no backflow of gases can take place.

Claims (23)

1. Device for introducing fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine with a delivery device for the fuel, a blast valve (2) for withdrawing compressed gas from the cylinder and for blowing in the gas and the delivered fuel into the cylinder, with a chamber (18) associated with the valve for storing the gas, its valve (16) controlling the interchange of gas between the combustion chamber (3) and the chamber (18) associated with the valve, characterised in that the blast valve (2) has in addition to the chamber (18) associated with the valve a chamber (20) on the other side of the valve, that the valve (16) opens in the direction of the combustion chamber (3) of the engine and is actuated through a drive member (147; 87) bounding the chamber (20) away from the valve, and that the chamber (18) associated with the valve is connected through at least one non-return valve (32; 96) opening in the direction towards the chamber (18) associated with the valve to the chamber (20) away from the valve, into which a pressure generating unit (5; 5′) delivers fuel.
2. Device according to claim 1, characterised in that a piston pump (5) is provided, connected to the chamber (20) away from the valve through a pressure pipe (35), the chamber of the pump being in communication with the fuel tank (28) through a magnetic valve (60).
3. Device according to claim 2, characterised in that a second magnetic valve (61) is provided, arranged in an additional fuel pipe (62) connecting the fuel tank (28) to the pressure pipe(35). 47. Device according to claim 3, characterised in that there is arranged in the additional fuel pipe (62) a non-return valve (63 ) through which excess quantities of fuel flow back to the fuel tank (28).
5. Device according to claim 2, characterised in that the magnetic valve (60) is controlled for example by pulse-length modulated signals of the voltage applied to the winding of the magnetic valve (60) with at least two different current levels, whereby at least two different levels of pressure are obtainable.
6. Device according to claim 1, characterised in that a piston pump or constant delivery pump (5; 5′) is provided in conjunction with a hydraulic metering device (64), that the metering device (64) has a metering piston (66) which is guided in a housing (65) and which enters a chamber (67) arranged in the housing (65) at the drive end and enters a metering chamber (68), its stroke, defined by two stops, determining the quantity of fuel to be injected, that the metering chamber (68) is connected through a pressure pipe (35) to that chamber (20) of the blast valve (2) which faces away from the valve and the chamber (67) at the drive end is connected through a magnetic valve (71) to the output of the piston pump or constant-delivery pump (5; 5′), and that to fill the metering chamber (68) there is provided a pipe (75) leading from the pump (5; 5′), opening into the pressure pipe (35) and equipped with a non-return valve (76).
7. Device according to claim 6, characterised in that using a constant delivery pump (5′), for example a roller cell or gear pump, the part of the metering piston (66) which enters the chamber (67) at the drive end of the metering device (64) has a larger surface area A₁ exposed to pressure than that part having the surface A₂ which forms a wall of the metering chamber (68), so that a hydraulic boosting of the injection pressure in the ratio A₁/A₂ is achieved.
8. Device according to claim 7, characterised in that the chamber (67) at the drive end is defined by a diaphragm (69) actuating the metering piston (66) and exposed to system pressure.
9. Device according to claim 7, characterised in that the chamber (67) at the drive end is divided by a diaphragm (69) actuating the metering piston (66) into an annular chamber (73) into which opens the pipe (72) from the magnetic valve (71) and a spring chamber for receiving the injection spring (78).
10. Device according to one of claims 6 to 9, characterised in that a stop which limits the stroke of the metering piston (66) is adjustable and is formed by an eccentric (70) co-operating with an adjusting motor.
11. Device according to claim 6, characterised in that there is arranged in the pipe to the chamber (67) at the drive end of the metering device (64) an electrically actuated flow-regulating unit ( 79), by which the velocity of the stroke of the valve (16) in the blast valve (2) is controlled.
12. Device according to claim 6, characterised in that the piston (14) of the blast valve (2), for achieving a variable valve stroke, has a shoulder (80) which co-operates with the wall of the housing (13) to form an annular chamber (81), the shoulder (80) being exposed to pressure in the direction of closing of the valve (16), and that the annular chamber (81) communicates, with the interposition of a non-return valve (82), on the one hand with the chamber (20) away from the valve and on the other hand through the non-return valve (32) with the chamber (18) towards the valve
13. Device according to claim 6, characterised in that the piston (14) of the blast valve (2) , for achieving a variable valve stroke, has a shoulder (83) which co-operates with the wall of the housing to form an annular chamber (81), the shoulder (83) being exposed to pressure in the direction of opening of the valve (16), and that the annular chamber (81) communicates, with the interposition of a non-return valve (82), on the one hand with the pressure pipe (35) and on the other hand through the non-return valve (32) with the chamber (18) towards the valve.
14. Device according to one of claims 1 to 13 characterised in that a compression or tension spring (15) of the blast valve (2) is arranged in a spring chamber (85, 85′) separated from the chamber (18) which is towards the valve by a partition wall (84) which has an opening for the valve stem (17).
15. Device according to one of claims 1 to 13, characterised in that the gas pressure in the combustion chamber (3) of the internal combustion engine acting on the valve cross-section serves exclusively for closing the valve (16).
16. Device according to claim 1, characterised in that there is arranged in the housing (13) of the blast valve (2) a metering device (64′) having a metering chamber (68′) of which the metering piston (66′) is arranged co-axially with respect to the piston (14) of the blast valve (2) and is in engagement with the latter, that the chamber (20) of the blast valve (2) which faces away from the valve serves simultaneously as the chamber at the drive end of the metering device (64′) , that the metering chamber (68′) communicates on the one hand through a reducing valve (86) with the chamber (20) away from the valve and on the other hand through the non-return valve (32) with the chamber (18) towards the valve, and that the chamber (20) away from the valve is connected to the fuel feed pipe (35) from the pressure-generating unit.
17. Device according to claim 16, characterised in that the pressure generating unit comprises a constant delivery pump (5′), an electronically controlled flow-regulating unit (79) connected to it and a pressure-limiting valve (74) arranged on the outlet side of the pump, a three-way magnetic valve (71) being provided, connecting the chamber (20) away from the valve in one position to the flow-regulating unit (79) and in another position to a return flow pipe (77) leading into the fuel tank (28).
18. Device according to claim 17, characterised in that a respective fixed restriction (89,90) is arranged in the pipe (35) between the flow-regulating unit (79) and the three-way magnetic valve (71) as well as in the return flow pipe (77) to the fuel tank (28).
19. Device according to claim 17, characterised in that in place of the series-connected flow-regulating unit (79) there is an electronically controlled pressure-regulating unit (88) arranged in parallel with the constant delivery pump (5′).
20. Device according to one of claims 16 to 19, characterised in that the chamber (20) of the blast valve (2) away from the valve is defined at the valve end by a diaphragm (87) which is arranged perpendicular to the axis of the valve and which actuates on the one hand the metering piston (66′) and on the other hand the blast valve (2).
21. Device according to claim 20, characterised in that the lower diaphragm chamber (92) is exposed to pressure through a separate pressure pipe (93) leading from the constant delivery pump.
22. Device according to one of claims 1 to 21, characterised in that the connecting pipe (37) leading into the chamber (18) of the insufflation valve (2) which is towards the valve opens into an annular gap (94) which is arranged concentrically with respect to the valve stem (17) and from which the fuel emerges into the gas reservoir (4) in the direction of the valve (16).
23. Device according to one of claims 1 to 22, characterised in that the chamber (20) away from the valve is connected to the chamber (18) towards the valve through a continuous annular gap (94) arranged concentrically with respect to the valve stem (17), a seal embracing the valve stem (17) and provided with a pre-loading element, e.g. a garter spring (98), being arranged in a widened portion of the annular gap (94) as a non-return valve.
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