EP0742365B1 - Fuel injection device - Google Patents

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EP0742365B1
EP0742365B1 EP96107096A EP96107096A EP0742365B1 EP 0742365 B1 EP0742365 B1 EP 0742365B1 EP 96107096 A EP96107096 A EP 96107096A EP 96107096 A EP96107096 A EP 96107096A EP 0742365 B1 EP0742365 B1 EP 0742365B1
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EP
European Patent Office
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piston
fuel
control
pump element
fuel injection
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Aaltje Keuning
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/20—Varying fuel delivery in quantity or timing
    • F02M59/32—Varying fuel delivery in quantity or timing fuel delivery being controlled by means of fuel-displaced auxiliary pistons, which effect injection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M59/20—Varying fuel delivery in quantity or timing
    • F02M59/24—Varying fuel delivery in quantity or timing with constant-length-stroke pistons having variable effective portion of stroke
    • F02M59/26—Varying fuel delivery in quantity or timing with constant-length-stroke pistons having variable effective portion of stroke caused by movements of pistons relative to their cylinders
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    • F02M59/26—Varying fuel delivery in quantity or timing with constant-length-stroke pistons having variable effective portion of stroke caused by movements of pistons relative to their cylinders
    • F02M59/265—Varying fuel delivery in quantity or timing with constant-length-stroke pistons having variable effective portion of stroke caused by movements of pistons relative to their cylinders characterised by the arrangement or form of spill port of spill contour on the piston
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    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/38—Pumps characterised by adaptations to special uses or conditions

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection device according to the preamble of the main claim.
  • Fuel injectors are e.g. B. for Diesel engines both in stationary systems and in Ship area used. These are fuel injectors with a fuel supply connected and introduce an injector accurately measured amount of fuel under pressure.
  • Injection piston pumps are known, for example driven by the camshaft of an engine and where a quantity control, for example via a control edge.
  • a quantity control for example via a control edge.
  • Rotation of the pump piston with the one arranged on it Control edge over a rule linkage, and this The type of control has proven to be very robust.
  • a disadvantage of this injection pump is that failure of the electronic control of the pistons the pump element from an operating position in an emergency position must be turned, the mechanical regulation exclusively in this Emergency position works.
  • transitioning from the Normal position to the emergency position is a regulation of Injection pump not possible and it can happen that the adjustment of the piston positioning in an emergency does not work because e.g. B. the Piston adjustment mechanism jams or gets stuck since it has not been operated for a long time.
  • the invention is therefore based on the object To create fuel injection system for engines which is an electronic control and a mechanical one Control allowed, the mechanical system of the electronic control system is superior, so that z. B. in the event of failure of the electronic system Transition from electronic to mechanical Stepless control, d. H. immediately, without additional measures or devices required are.
  • a fuel injector suggested that normally electronic control of the fuel supply to the fuel injector, being the electronic control system but always a mechanical control system is higher and therefore in the event of a failure of the electronic control without any delay the actual control of the fuel injection quantities makes.
  • This fuel injector consists of essentially from a first piston 1, a second piston 2, the first and second pistons 1 and 2 movably arranged in a cylinder 3 or 3A are.
  • the first piston 1 is a first fuel inlet 4 assigned and the second piston 2 is a second Associated with fuel inlet 5; at the liquid inlet 4 it can be a supply line, about the z. B. fuel the workspace of the Cylinder 3 is supplied. However, it can also another liquid to the working space of the cylinder 3 are supplied, this liquid advantageously better lubricating properties and has hydraulic properties than the known ones Fuels.
  • an appropriate Liquid with better lubricating properties and hydraulic properties is, the mechanical load of the Piston 1, cylinder 3 and control edges 11 of the piston 1, in particular the cavitation on the control edge 11. This will make it usable and extended life of these components.
  • the piston 1 is controlled via a Cam 8, which is arranged on a camshaft 9 is, the stroke of the cam 8 for example one shown only schematically in the drawing Push rod 10 is transmitted.
  • a control edge 11 is formed on the first piston 1, the one for regulating the amount of fuel is used, and the piston 1 together with the control edge 11 is represented by a schematically Control linkage 12 moves to thereby control to allow the fuel flow.
  • the first piston 1 has one with the reference symbol 14 marked stroke and the outlet of the by the first piston 1 is applied amount of fuel made by a control valve 15.
  • the control valve 15 is controlled electronically, the open or the closing of the control valve 15 of a computer or microcomputer 21 is regulated, d. H. the computer determines the time when the control valve 15 opened or closed again can be. Through this electronic Control of the control valve 15 is an optimal Regulation of the fuel supply to the Injector 7 allows.
  • a check valve 20 arranged so that fuel in the lower area of the Cylinder 3 is supplied only via the 1st fuel inlet 4 can be.
  • an overflow valve 22 is arranged so that the Feed pressure over the piston 1 is guaranteed.
  • the second piston 2 Downstream of the first piston 1, i.e. H. in the direction the injection nozzle 7, the second piston 2 is arranged, the one indicated by reference numeral 16 Hub executes. As mentioned above, is above of the second piston 2, a second fuel inlet 5 provided, the one located at top dead center second piston 2 by a spring 17 again is pushed down into its starting position.
  • the second piston 2 on other Place as arranged from the drawing emerges, for example, it is possible the second Piston 2 with a corresponding cylinder in to arrange the injector 7 or in the fuel line 6. It is also possible to build pressure in the fuel line 6, and thus the delivery rate, to be influenced in time by special Piston designs 2.
  • Fuel injector In normal operation, the mode of operation is as shown Fuel injector as follows:
  • the pressure in the fuel supply system 4, 5 is relative low.
  • the pressure at which the relief valve 22 opens, is slightly higher than the fuel supply pressure, however much less than that of Piston 1 generate pressure.
  • control linkage 12 In the operating state shown there is the control linkage 12 is always at the maximum position Performance unless due to a impending overspeed or a so-called "Back-up" operating situation the rule linkage a lower power is set.
  • the rule linkage 12 is from an external speed controller and / or a maximum controller set.
  • Control valve 15 which can be a solenoid valve, automatically close and would also be in the further course of the different operating states closed. In this state it would be above the moving piston 1 form a fuel column, when moving the first one back and forth Piston 1 a corresponding lifting of the piston 2 would cause. If the piston 2 on his top dead center, the piston 2 is due the spring 17 pressed down again and at a new lifting of the first piston 1 and the amount of fuel above is forced the movably mounted piston 2 is raised again. In the displacement above the piston 2 still through the second fuel inlet Fuel supplied, which then via the nozzle 7 in the combustion chamber of the engine is injected.
  • the proposed System even then an injection of Allows fuel, even if the electronics is not functional. If the Electronics becomes fuel injection only by the mechanically controlled injection piston pump carried out and controlled. If however the electronic system is functional, is by the control of the control valve 15th the start of funding and the Delivery rates of the injector controlled, each according to engine and operating conditions, and due to this computer-controlled control of fuel injection times and quantities become special favorable consumption values of the drive motor reached.
  • An advantage of the proposed invention is that a relatively simple and inexpensive retrofit from conventional systems to the proposed System is possible because of structural changes essentially only the addition of the second Piston 2 and the addition of the control valve 15 is required. There is no need for elaborate Arrange devices around the piston from one operating position to the other operating position to twist and it is not necessary against the piston cylinder of the first pump element to replace correspondingly trained components.
  • Another advantage of the proposed system is that when using a liquid with good Lubrication properties of the piston 1 together with the Control edge 11 before aggressive and abrasive Fuel is protected and therefore a longer one Lifetime has than the known injection pumps.
  • Another advantage of the proposed invention is that the principle described is also used can be used for fine control at Control of the intake and exhaust valves of the engine in order Emission values and performance have a positive impact can.
  • fuel instead of fuel, one can Liquid for actuating a valve via the proposed device are promoted, wherein also in this case the mechanical position of the Piston 1 electronically by means of the control edge regulated state.
  • Control is regulated electronically.
  • At this electronic control can be the same or one additional calculator or computing element used be, as for the injection device described above.
  • For the actuation of a valve it is also possible to remove a pestle directly from the Actuate or operate piston 2 to the Transfer movement of the piston 2 to the valve. It is understood that when using the proposed device for controlling the Valve movement the control edge 11 of the piston 1 in their training the special requirements for Valve control corresponds.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.The invention relates to a fuel injection device according to the preamble of the main claim.

Kraftstoffeinspritzvorrichtungen werden z. B. für Dieselmotoren sowohl in Stationäranlagen als auch im Schiffsbereich verwendet. Dabei sind diese Kraftstoffeinspritzvorrichtungen mit einem Kraftstoffvorrat verbunden und führen Einspritzdüsen eine genau bemessene Menge an Kraftstoff unter Druck zu.Fuel injectors are e.g. B. for Diesel engines both in stationary systems and in Ship area used. These are fuel injectors with a fuel supply connected and introduce an injector accurately measured amount of fuel under pressure.

Bekannt sind Einspritzkolbenpumpen, die beispielsweise über die Nockenwelle eines Motors angetrieben werden und bei denen eine Mengensteuerung beispielsweise über eine Steuerkante erfolgt. Bei diesen konventionellen Pumpenelementen erfolgt eine Drehung des Pumpenkolbens mit der daran angeordneten Steuerkante über ein Regel gestänge, und diese Art der Steuerung hat sich als sehr robust erwiesen. Injection piston pumps are known, for example driven by the camshaft of an engine and where a quantity control, for example via a control edge. At These conventional pump elements are used Rotation of the pump piston with the one arranged on it Control edge over a rule linkage, and this The type of control has proven to be very robust.

Es sind auch elektronische Steuerungen für die Einspritzmengen von Einspritzpumpen bekannt, die den Vorteil haben, daß sie insbesondere beim Förderbeginn der Einspritzpumpe eine besonders angepaßte Mengensteuerung vornehmen können und den herkömmlichen mechanischen Einspritzpumpen in diesem Aspekt überlegen sind; nachteilhaft bei diesen elektronischen Einspritzpumpensystemen ist, daß die Gefahr besteht, daß sie z. B. bei einem Zusammenbruch des elektronischen Systems nicht mehr funktionsfähig sind. Ein Stillstand des Motors bei einem Versagen der Kraftstoffeinspritzpumpe kann sich äußerst ungünstig auswirken, beispielsweise bei Schiffen, die bei ausgefallenem Schiffsmotor in Seenot geraten können. Somit werden aufgrund der strengen Sicherheitsvorschriften elektronische Kraftstoffmengensteuerungen für Schiffsantriebe häufig nicht zugelassen.There are also electronic controls for the injection quantities known from injection pumps that the Have the advantage that they are particularly useful when funding begins the injection pump a specially adapted Can control quantity and the conventional mechanical injection pumps in this aspect are superior; disadvantageous with these electronic Injection pump systems is that of danger there is that z. B. in a collapse of electronic system no longer works are. The engine stops if there is a failure The fuel injection pump can be extremely inconvenient impact, for example on ships that in distress if the ship engine fails can. Thus, due to the strict safety regulations electronic fuel quantity controls often not approved for ship propulsion systems.

Aus der gattungsbildenden DE-OS 39 16 516 ist eine Einspritzpumpe für Brennmaschinen bekannt, die ein Pumpenelement aufweist, das sowohl mechanisch als auch über ein elektronisch regelbares Steuerventil regelbar ist, um zum einen die Vorteile der fein dosierbaren elektronischen Ansteuerung zu ermöglichen, als auch in Notfällen, d. h. beim Ausfall des elektronischen Systems, über eine robuste mechanische Regelung zu verfügen.From the generic DE-OS 39 16 516 is one Injection pump for internal combustion engines known to the one Has pump element that is both mechanical and also via an electronically controllable control valve is adjustable to firstly take advantage of the fine meterable electronic control enable, as well as in emergencies, d. H. at the Failure of the electronic system, via a robust mechanical regulation.

Nachteilhaft bei dieser Einspritzpumpe ist, daß bei einem Ausfall der elektronischen Regelung der Kolben des Pumpenelementes von einer Betriebstellung in eine Notstellung gedreht werden muß, wobei die mechanische Regelung ausschließlich in dieser Notstellung funktioniert. Beim Übergang von der Normalstellung zur Notstellung ist eine Regelung der Einspritzpumpe nicht möglich, und es kann passieren, daß die Verstellung der Kolbenpositionierung in einem Notfall nicht funktioniert, da z. B. der Kolben-Verstellmechanismus klemmt bzw. sich festgesetzt hat, da er lange Zeit nicht betätigt wurde.A disadvantage of this injection pump is that failure of the electronic control of the pistons the pump element from an operating position in an emergency position must be turned, the mechanical regulation exclusively in this Emergency position works. When transitioning from the Normal position to the emergency position is a regulation of Injection pump not possible and it can happen that the adjustment of the piston positioning in an emergency does not work because e.g. B. the Piston adjustment mechanism jams or gets stuck since it has not been operated for a long time.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffeinspritzsystem für Motoren zu schaffen, das eine elektronische Regelung und eine mechanische Steuerung erlaubt, wobei das mechanische System dem elektronischen Steuerungssystem übergeordnet ist, so daß z. B. bei Ausfall des elektronischen Systems der Übergang von der elektronischen zur mechanischen Steuerung stufenlos, d. h. unmittelbar, erfolgt, ohne daß zusätzliche Maßnahmen bzw.Vorrichtungen erforderlich sind.The invention is therefore based on the object To create fuel injection system for engines which is an electronic control and a mechanical one Control allowed, the mechanical system of the electronic control system is superior, so that z. B. in the event of failure of the electronic system Transition from electronic to mechanical Stepless control, d. H. immediately, without additional measures or devices required are.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Lehre des kennzeichnenden Teiles des Hauptanspruches gelöst.This object underlying the invention will through the teaching of the characteristic part of the Main claim solved.

Mit anderen Worten ausgedrückt wird eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung vorgeschlagen, das im Normalfall eine elektronische Steuerung der Kraftstoffzuleitung an die Kraftstoffeinspritzdüse ermöglicht, wobei dem elektronischen Steuerungssystem jedoch stets ein mechanisches Steuerungssystem übergeordnet ist und daher bei einem Ausfall der elektronischen Steuerung ohne jegliche Verzögerung die eigentliche Steuerung der Kraftstoffeinspritzmengen vornimmt.In other words, a fuel injector suggested that normally electronic control of the fuel supply to the fuel injector, being the electronic control system but always a mechanical control system is higher and therefore in the event of a failure of the electronic control without any delay the actual control of the fuel injection quantities makes.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erläutert. Advantageous embodiments of the invention are shown in the subclaims explained.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend in der Zeichnung dargestellt, in der eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung dargestellt ist. Diese Kraftstoffeinspritzvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem ersten Kolben 1, einem zweiten Kolben 2, wobei der erste und zweite Kolben 1 und 2 bewegbar in einem Zylinder 3 bzw. 3A angeordnet sind.An embodiment of the invention is as follows shown in the drawing, in the a fuel injector shown is. This fuel injector consists of essentially from a first piston 1, a second piston 2, the first and second pistons 1 and 2 movably arranged in a cylinder 3 or 3A are.

Dem ersten Kolben 1 ist ein erster Kraftstoffeinlaß 4 zugeordnet und dem zweiten Kolben 2 ist ein zweiter Kraftstoffeinlaß 5 zugeordnet; bei dem Flüssigkeitseinlaß 4 kann es sich um eine Zuleitung handeln, über die z. B. Kraftstoff dem Arbeitsraum des Zylinders 3 zugeführt wird. Es kann jedoch auch eine andere Flüssigkeit dem Arbeitsraum des Zylinders 3 zugeführt werden, wobei diese Flüssigkeit vorteilhafterweise bessere Schmiereigenschaften und hydraulische Eigenschaften hat als die bekannten Kraftstoffe. Durch die Verwendung einer entsprechenden Flüssigkeit, die mit besseren Schmiereigenschaften und hydraulischen Eigenschaften ausgestattet ist, wird die mechanische Belastung des Kolbens 1, des Zylinders 3 und von Steuerkanten 11 des Kolbens 1 reduziert, insbesondere die Kavitation an der Steuerkante 11. Dadurch wird die Einsatzfähigkeit und Lebensdauer dieser Bauteile verlängert. Im nachfolgenden Text wird lediglich im Sinne eines Ausführungsbeispieles von einem Kraftstoffeinlaß 4 ausgegangen, wobei jedoch im Sinne des oben gesagten auch andere Flüssigkeiten über die Zuleitung 4 dem Arbeitsraum des Zylinders 4 zugeführt werden können. Beide Kraftstoffeinlässe 4, 5 sind mit Rückschlagventilen 23, 24 ausgestattet, die ein Zurückfließen des Kraftstoffes verhindern. Der erste und zweite Kraftstoffeinlaß 4, 5 sind mit einem entsprechenden Kraftstoffvorrat verbunden. Von dem Zylinder 3A führt eine Kraftstoffleitung 6 zu einer Einspritzdüse 7.The first piston 1 is a first fuel inlet 4 assigned and the second piston 2 is a second Associated with fuel inlet 5; at the liquid inlet 4 it can be a supply line, about the z. B. fuel the workspace of the Cylinder 3 is supplied. However, it can also another liquid to the working space of the cylinder 3 are supplied, this liquid advantageously better lubricating properties and has hydraulic properties than the known ones Fuels. By using an appropriate Liquid with better lubricating properties and hydraulic properties is, the mechanical load of the Piston 1, cylinder 3 and control edges 11 of the piston 1, in particular the cavitation on the control edge 11. This will make it usable and extended life of these components. In the following text only in the sense of a Embodiment of a fuel inlet 4th assumed, however in the sense of the above also other liquids via the feed line 4 to the Working space of the cylinder 4 can be supplied. Both fuel inlets 4, 5 are with check valves 23, 24 equipped that flow back prevent the fuel. The first and second Fuel inlet 4, 5 are with a corresponding Fuel supply connected. From cylinder 3A leads a fuel line 6 to an injection nozzle 7.

Die Steuerung des Kolbens 1 erfolgt über einen Nocken 8, der auf einer Nockenwelle 9 angeordnet ist, wobei der Hub des Nockens 8 beispielsweise über eine in der Zeichnung lediglich schematisch dargestellte Stößelstange 10 übertragen wird.The piston 1 is controlled via a Cam 8, which is arranged on a camshaft 9 is, the stroke of the cam 8 for example one shown only schematically in the drawing Push rod 10 is transmitted.

Am ersten Kolben 1 ist eine Steuerkante 11 ausgebildet, die für die Regelung der Kraftstoffmenge verwendet wird, und der Kolben 1 mitsamt der Steuerkante 11 wird über ein schematisch dargestelltes Regelgestänge 12 bewegt, um dadurch eine Steuerung der Kraftstoffördermenge zu ermöglichen.A control edge 11 is formed on the first piston 1, the one for regulating the amount of fuel is used, and the piston 1 together with the control edge 11 is represented by a schematically Control linkage 12 moves to thereby control to allow the fuel flow.

Der erste Kolben 1 hat einen durch das Bezugszeichen 14 gekennzeichneten Hub und der Auslaß der durch den ersten Kolben 1 beaufschlagten Kraftstoffmenge wird durch ein Steuerventil 15 vorgenommen. Das Steuerventil 15 wird elektronisch gesteuert, wobei das öffnen bzw. das Schließen des Steuerventiles 15 von einem Computer bzw. Mikrorechner 21 geregelt wird, d. h. der Computer ermittelt den Zeitpunkt, an den das Steuerventil 15 geöffnet bzw. wieder geschlossen werden kann. Durch diese elektronische Ansteuerung des Steuerventiles 15 wird eine optimale Regelung der Kraftstoffzuleitung zu der Einspritzdüse 7 ermöglicht. Zwischen dem Zylinder 3 und dem Steuerventil 15 ist ein Rückschlagventil 20 angeordnet, damit Kraftstoff im unteren Bereich des Zylinders 3 nur über den 1. Kraftstoffeinlaß 4 zugeführt werden kann. Stromabwärts vom Steuerventil 15 ist ein Überströmventil 22 angeordnet, damit der Zufuhrdruck über dem Kolben 1 gewährleistet ist.The first piston 1 has one with the reference symbol 14 marked stroke and the outlet of the by the first piston 1 is applied amount of fuel made by a control valve 15. The control valve 15 is controlled electronically, the open or the closing of the control valve 15 of a computer or microcomputer 21 is regulated, d. H. the computer determines the time when the control valve 15 opened or closed again can be. Through this electronic Control of the control valve 15 is an optimal Regulation of the fuel supply to the Injector 7 allows. Between cylinder 3 and the control valve 15 is a check valve 20 arranged so that fuel in the lower area of the Cylinder 3 is supplied only via the 1st fuel inlet 4 can be. Downstream from the control valve 15 an overflow valve 22 is arranged so that the Feed pressure over the piston 1 is guaranteed.

Stromabwärts des ersten Kolbens 1, d. h. in Richtung der Einspritzdüse 7, ist der zweite Kolben 2 angeordnet, der einen mit Bezugszeichen 16 angezeigten Hub ausführt. Wie bereits oben erwähnt, ist oberhalb des zweiten Kolbens 2 ein zweiter Kraftstoffeinlaß 5 vorgesehen, wobei der sich im oberen Totpunkt befindliche zweite Kolben 2 durch eine Feder 17 wieder in seine Ausgangsstellung heruntergedrückt wird.Downstream of the first piston 1, i.e. H. in the direction the injection nozzle 7, the second piston 2 is arranged, the one indicated by reference numeral 16 Hub executes. As mentioned above, is above of the second piston 2, a second fuel inlet 5 provided, the one located at top dead center second piston 2 by a spring 17 again is pushed down into its starting position.

Da die Zeichnung lediglich ein Ausführungsbeispiel zeigt, kann auch der zweite Kolben 2 an anderer Stelle angeordnet sein als es aus der Zeichnung hervorgeht, beispielsweise ist es möglich, den zweiten Kolben 2 mit einem entsprechenden Zylinder in der Einspritzdüse 7 anzuordnen oder in der Kraftstoffleitung 6. Es ist auch möglich, den Druckaufbau in der Kraftstoffleitung 6, und damit die Fördermenge, zeitlich zu beeinflussen durch spezielle Bauformen des Kolbens 2.Since the drawing is only an embodiment shows, the second piston 2 on other Place as arranged from the drawing emerges, for example, it is possible the second Piston 2 with a corresponding cylinder in to arrange the injector 7 or in the fuel line 6. It is also possible to build pressure in the fuel line 6, and thus the delivery rate, to be influenced in time by special Piston designs 2.

Im Normalbetrieb ist die Funktionsweise der dargestellten Kraftstoffeinspritzvorrichtung wie folgt:In normal operation, the mode of operation is as shown Fuel injector as follows:

In der in der Zeichnung dargestellten Position befindet sich sowohl der erste Kolben 1 als auch der zweite Kolben 2 auf dem unteren Totpunkt. Das Steuerventil 15 ist geöffnet. Wenn sich die Nockenwelle 9, der durch den Pfeil 18 angedeuteten Richtung dreht, wird über die Stößelstange 10 der Kolben 1 nach oben bewegt und Kraftstoff, der sich oberhalb des ersten Kolbens 1 befindet, wird über das geöffnete Steuerventil 15 abgeführt. Der Kolben 2 befindet sich weiterhin an seinem unteren Totpunkt.Located in the position shown in the drawing both the first piston 1 and the second piston 2 at bottom dead center. The Control valve 15 is open. If the Camshaft 9, indicated by arrow 18 Direction turns, the push rod 10 of the Piston 1 moves up and fuel that is located above the first piston 1, is about the opened control valve 15 discharged. The piston 2 is still at its bottom Dead center.

Wenn durch den Nocken 8 der Kolben 1 weiter angehoben wird, schließt sich das Steuerventil 15 schlagartig, die dem ersten Kolben 1 zugeführte Kraftstoffmenge bewirkt bei einem weiteren Anheben des Kolbens 1, daß sich der Kolben 2 nach oben hin bewegt und damit eine bestimmte Fördermenge der Kraftstoffleitung 6 zugeführt wird. Während sich der Kolben 2 nach oben bewegt, ist das Rückschlagventil 23 des Kraftstoffeinlasses 5 bzw. der Zuführleitung gesperrt. Durch das weitere Anheben des zweiten Kolbens 2 wird der dem zweiten Kolben 2 zugeführte Kraftstoff durch die Kraftstoffleitung 6 der Einspritzdüse 7 zugeleitet, die den Kraftstoff in die Brennstoffkammer des Motors einspritzt.When the piston 1 is further raised by the cam 8 the control valve 15 closes abruptly, the first piston 1 supplied The amount of fuel causes a further increase of the piston 1, that the piston 2 towards the top moved and thus a certain output of Fuel line 6 is supplied. While the Piston 2 moved upwards is the check valve 23 of the fuel inlet 5 or the feed line blocked. By further lifting the second Piston 2 is supplied to the second piston 2 Fuel through the fuel line 6 of the Injector 7, which the fuel in injects the engine's fuel chamber.

Bei einer weiteren Bewegung der Nockenwelle 9 öffnet sich das Steuerventil 15 schlagartig und die im Bereich des ersten Kolbens 1 befindliche Kraftstoffmenge wird über das Steuerventil 15 abgeführt. Aufgrund des fehlenden Druckes an der Unterseite des zweiten Kolbens 2 kann sich der zweite Kolben 2 nicht weiter nach oben hin bewegen, auch aufgrund des Gegendruckes an der sekundären Kolbenseite des zweiten Kolbens 2. Daher wird nach Öffnen des Steuerventiles 15 kein Brennstoff mehr der Einspritzdüse 7 zugeleitet. Der erste Kolben 1 bewegt sich wieder entsprechend der Ausformung des Nockens 8 nach unten und die Fördermenge für den Bereich des ersten Kolbens 1 wird über das geöffnete Einlaßventil 4 zugeführt. Der Hubraum des ersten und zweiten Kolbens wird mit frischem Kraftstoff gefüllt, bis der zuvor beschriebene Anfangszustand wieder erreicht ist.With a further movement of the camshaft 9 opens the control valve 15 suddenly and in Area of the first piston 1 fuel quantity is discharged via the control valve 15. Due to the lack of pressure on the bottom of the second piston 2, the second piston 2 do not move further up, also due to of the back pressure on the secondary piston side of the second piston 2. Therefore, after opening the Control valve 15 no longer fuel the injector 7 forwarded. The first piston 1 moves again according to the shape of the cam 8 down and the flow rate for the area of first piston 1 is opened via the inlet valve 4 fed. The displacement of the first and second Piston is filled with fresh fuel until the initial state described above is reached again is.

Der Druck im Kraftstoffzufuhrsystem 4, 5 ist relativ gering. Der Druck, bei dem sich das überströmventil 22 öffnet, ist etwas höher als der Kraftstoffzufuhrdruck, jedoch wesentlich geringer als der vom Kolben 1 erzeugbare Druck.The pressure in the fuel supply system 4, 5 is relative low. The pressure at which the relief valve 22 opens, is slightly higher than the fuel supply pressure, however much less than that of Piston 1 generate pressure.

Bei dem dargestellten Betriebszustand befindet sich das Regelgestänge 12 stets auf der Stellung maximaler Leistung, es sei denn, daß aufgrund einer drohenden Überdrehzahl oder einer sogenannten "Back-up"-Betriebssituation das Regel gestänge auf eine geringere Leistung eingestellt wird. Das Regelgestänge 12 wird von einem Fremddrehzahlregler und/oder einem Maximalregler eingestellt.In the operating state shown there is the control linkage 12 is always at the maximum position Performance unless due to a impending overspeed or a so-called "Back-up" operating situation the rule linkage a lower power is set. The rule linkage 12 is from an external speed controller and / or a maximum controller set.

Sollte bei dem oben dargestellten Betrieb der Kraftstofeinspritzvorrichtung das elektronische System ausfallen, würde das Steuerventil 15 nicht mehr ordnungsgemäß arbeiten. Bei einer herkömmlichen elektronisch geregelten Kraftstoffeinspritzvorrichtung wäre eine Kraftstoffeinspritzung nicht mehr gewährleistet und aufgrund dessen käme es zu einem Stillstand des Motors, was beispielsweise bei einem Schiffsantrieb zu einem gefährlichen Stillstand, z. B. auf hoher See des angetriebenen Schiffes führen würde.Should in the operation of the fuel injector shown above the electronic system fail, the control valve 15 would no longer function properly work. With a conventional electronic regulated fuel injector fuel injection would no longer be guaranteed and because of that there would be a standstill of the engine, which is the case with a Ship propulsion to a dangerous standstill, e.g. B. on the high seas of the powered ship would lead.

Bei der aufgezeigten Kraftstoffeinspritzvorrichtung würde bei einem Fortfall der Elektronik das Steuerventil 15, das ein Magnetventil sein kann, automatisch schließen und wäre auch im weiteren Verlauf der unterschiedlichen Betriebszustände geschlossen. In diesem Zustand würde sich oberhalb des sich bewegenden Kolbens 1 eine Kraftstoffsäule bilden, die bei einem Hin- und Herbewegen des ersten Kolbens 1 eine entsprechende Anhebung des Kolbens 2 verursachen würde. Wenn sich der Kolben 2 an seinem oberen Totpunkt befindet, wird der Kolben 2 aufgrund der Feder 17 wieder nach unten gedrückt und bei einem erneuten Anheben des ersten Kolbens 1 und der darüber befindlichen Kraftstoffmenge wird zwangsweise der beweglich gelagerte Kolben 2 wieder angehoben. In den Hubraum oberhalb des Kolbens 2 wird nach wie vor über den zweiten Kraftstoffeinlaß Kraftstoff zugeführt, der dann über die Düse 7 in den Brennraum des Motors gespritzt wird.In the fuel injector shown if the electronics ceased to exist, Control valve 15, which can be a solenoid valve, automatically close and would also be in the further course of the different operating states closed. In this state it would be above the moving piston 1 form a fuel column, when moving the first one back and forth Piston 1 a corresponding lifting of the piston 2 would cause. If the piston 2 on his top dead center, the piston 2 is due the spring 17 pressed down again and at a new lifting of the first piston 1 and the amount of fuel above is forced the movably mounted piston 2 is raised again. In the displacement above the piston 2 still through the second fuel inlet Fuel supplied, which then via the nozzle 7 in the combustion chamber of the engine is injected.

Mit anderen Worten ausgedrückt wird mit dem vorgeschlagenen System auch dann ein Einspritzen von Kraftstoff ermöglicht, auch wenn die Elektronik nicht funktionsfähig ist. Bei einem Ausfall der Elektronik wird das Einspritzen des Kraftstoffes lediglich durch die mechanisch gesteuerte Einspritzkolbenpumpe durchgeführt und gesteuert. Wenn jedoch das elektronische System funktionsfähig ist, wird durch die Ansteuerung des Steuerventiles 15 durch einen Mikrorechner der Förderbeginn und die Fördermengen der Einspritzvorrichtung gesteuert, je nach Motor und Betriebsbedingungen, und aufgrund dieser rechnergesteuerten Kontrolle der Kraftstoffeinspritzzeiten und -mengen werden besonders günstige Verbrauchswerte des Antriebsmotors erreicht.In other words, the proposed System even then an injection of Allows fuel, even if the electronics is not functional. If the Electronics becomes fuel injection only by the mechanically controlled injection piston pump carried out and controlled. If however the electronic system is functional, is by the control of the control valve 15th the start of funding and the Delivery rates of the injector controlled, each according to engine and operating conditions, and due to this computer-controlled control of fuel injection times and quantities become special favorable consumption values of the drive motor reached.

Da der für die mechanische Steuerung vorgesehene Kolben stets mitläuft, auch wenn die Steuerung elektronisch über das Steuerventil 15 erfolgt, sind stets beide Betriebssysteme in Betrieb, d. h. wenn die elektronische Steuerung ausfallen sollte, so wäre eine unmittelbare ausschließliche mechanische Steuerung der Einspritzmenge möglich, so daß nahtlos von einer auf die andere Steuerungsart umgeschwenkt werden kann, wobei ein Zeitverlust zwischen dem einen Betriebsmodus und dem anderen nicht vorkommt und komplizierte Vorrichtungen für die Umschaltung von einem Modus zu dem anderen nicht notwendig sind.Because the one intended for mechanical control Piston always runs, even when the control takes place electronically via the control valve 15, are both operating systems always in operation, d. H. if the electronic control should fail, so would be an immediate exclusive mechanical Control of the injection quantity possible, so that seamless switched from one type of control to another can be, with a loss of time between the one operating mode and the other does not occur and complicated switching devices from one mode to another are not necessary.

Ein Vorteil der vorgeschlagenen Erfindung ist, daß eine relativ einfache und kostengünstige Nachrüstung von konventionellen Systemen auf das vorgeschlagene System möglich ist, da an baulichen Veränderungen im wesentlichen nur die Hizufügung des zweiten Kolbens 2 sowie die Hinzufügung des Steuerventiles 15 erforderlich ist. Es ist nicht notwendig, aufwendige Vorrichtungen anzuordnen, um den Kolben von einer Betriebsstellung in die andere Betriebsstellung zu verdrehen und es ist nicht notwendig, den Kolbenzylinder des ersten Pumpenelementes gegen entsprechend neuartig ausgebildete Bauteile auszutauschen.An advantage of the proposed invention is that a relatively simple and inexpensive retrofit from conventional systems to the proposed System is possible because of structural changes essentially only the addition of the second Piston 2 and the addition of the control valve 15 is required. There is no need for elaborate Arrange devices around the piston from one operating position to the other operating position to twist and it is not necessary against the piston cylinder of the first pump element to replace correspondingly trained components.

Ein weiterer Vorteil des vorgeschlagenen System ist, daß bei der Verwendung einer Flüssigkeit mit guten Schmiereigenschaften der Kolben 1 mitsamt der Steuerkante 11 vor aggressiven und abrassivem Kraftstoff geschützt ist und somit eine längere Lebensdauer hat als die bekannten Einspritzpumpen.Another advantage of the proposed system is that when using a liquid with good Lubrication properties of the piston 1 together with the Control edge 11 before aggressive and abrasive Fuel is protected and therefore a longer one Lifetime has than the known injection pumps.

Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Erfindung ist, daß das beschriebene Prinzip ebenfalls verwendet werden kann zur Feinregelung bei der Steuerung der Ein- und Auslaßventile des Motors, um Abgaswerte und Leistung positiv beeinflussen zu können. Dabei kann anstatt Kraftstoff, eine Flüssigkeit zur Betätigung eines Ventiles über die vorgeschlagene Vorrichtung gefördert werden, wobei auch in diesem Fall die mechanische Stellung des Kolbens 1 mittels der Steuerkante dem elektronisch geregelten Zustand übergeordnet ist. Es versteht sich jedoch, daß im normalen Betriebszustand die Steuerung elektronisch geregelt wird. Bei dieser elektronischen Steuerung kann der gleiche oder ein zusätzlicher Rechner bzw. Rechenelement verwendet werden, wie für die eingangs beschriebene Einspritzvorrichtung. Für die Betätigung eines Ventiles ist es ebenfalls möglich, einen Stößel direkt vom Kolben 2 betätigen bzw. bedienen zu lassen, um die Bewegung des Kolbens 2 auf das Ventil zu übertragen. Es versteht sich, daß bei der Verwendung der vorgeschlagenen Einrichtung zur Steuerung der Ventilbewegung die Steuerkante 11 des Kolbens 1 in ihrer Ausbildung den speziellen Ansprüchen für die Ventilsteuerung entspricht.Another advantage of the proposed invention is that the principle described is also used can be used for fine control at Control of the intake and exhaust valves of the engine in order Emission values and performance have a positive impact can. Instead of fuel, one can Liquid for actuating a valve via the proposed device are promoted, wherein also in this case the mechanical position of the Piston 1 electronically by means of the control edge regulated state. It understands however, that in the normal operating state Control is regulated electronically. At this electronic control can be the same or one additional calculator or computing element used be, as for the injection device described above. For the actuation of a valve it is also possible to remove a pestle directly from the Actuate or operate piston 2 to the Transfer movement of the piston 2 to the valve. It is understood that when using the proposed device for controlling the Valve movement the control edge 11 of the piston 1 in their training the special requirements for Valve control corresponds.

Claims (8)

  1. Fuel injection device with a fuel feed line and an injection nozzle, there being arranged upstream of the injection nozzle a first pump element (1, 3) with a piston which has a liquid feed line (4) and a liquid outlet line, the liquid flow rate being controllable by means of an electronically controlled control valve (15), and it being possible to control the first pump element (1, 3) by means of a mechanical control system (12) if the electronic control system (15) fails, characterized by a second pump element (2, 3A), which is arranged between the first pump element (1, 3) and the fuel injection nozzle (7), a piston (2) of the second pump element (2, 3A) being driven hydraulically by means of the liquid volume acted upon by the piston (1) of the first pump element (1, 3), and the second pump element (2, 3A) having a fuel feed line (5), which opens into the working space of the piston (2), and a fuel line (6) which leads off to the injection nozzle.
  2. Fuel injection device according to Claim 1, characterized by the arrangement of the electronic control valve (15) on an outgoing line of the first pump element.
  3. Fuel injection device according to Claim 1 or 2, characterized in that the first and the second pump elements are arranged immediately one behind the other.
  4. Fuel injection device according to Claim 1 or Claim 2, characterized in that the second pump element is arranged at the fuel injection nozzle (7).
  5. Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that, for the purpose of activating the control valve (15), the said valve is connected to a computer.
  6. Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized by the second pump element, which is connected by a connecting line to an inlet or exhaust valve of the engine to allow control of the inlet or exhaust valve.
  7. Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized by the second pump element, which is connected by a mechanical connection to an inlet or exhaust valve of an engine to allow control of the inlet or exhaust valve.
  8. Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized by the first pump element, the piston (1) of which is provided with a control edge (11) for mechanical fuel quantity control.
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