EP1144843B1 - Injector for a fuel injection system for internal combustion engines, with hydraulic prestressing of the pressure booster - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an injector for a Fuel injection system for internal combustion engines with a Pressure intensifier), a first in a first Guide bore guided first piston and one in one second guide bore guided second piston, wherein the first piston and the second piston a at least under a supply pressure pressure chamber limit, and with a leakage oil return and being the first Piston is actuated by an actuator and the second piston at least indirectly, the actuator of a control valve operated and a fuel injection system for Internal combustion engine according to the preamble of claim 12.
- the second piston of the hydraulic pressure booster so far by a spring, For example, a plate spring, against the actuator of the Control valve pressed.
- the invention is based on the object, an injector for a fuel injection system for internal combustion engines with a pressure intensifier with improved To provide operating behavior.
- an injector for a fuel injection system for internal combustion engines with a pressure booster having a first guided in a first guide bore and a first piston guided in a second guide bore second piston, wherein the first piston and the second piston at least one Limit supply pressure standing pressure chamber, and with a leakage oil return, wherein the first piston is actuated by an actuator and the second piston at least indirectly actuates the actuator of a control valve, the second guide bore is hydraulically connected to the leak oil return and wherein the pressure p 1 in the leakage oil return less than the supply pressure.
- control valve Due to the low pressure level in the injector directly after The control valve also improves the performance arranged between the control room and control valve Outlet throttle.
- the first guide bore, the first piston and the housing in particular with a Bellows, sealed against the environment, so no Leaks arise and the supply pressure in the pressure chamber stays high.
- the Supply pressure in the pressure chamber by a in the of Housing, bellows and first piston formed space opening supply line is provided so that all lines (31, 25, 27) and spaces (34, 17, 29) always be traversed by fuel.
- a pressure-holding valve is arranged in the supply line, so that the pressure p 2 in the supply line, in particular to 50 bar, is limited.
- Another embodiment has a recess on the second guide bore, which with the leakage oil return in Connection stands, so that the control and leakage quantities be easily stated.
- the outlet side of the opens Control valve in the leak oil return, so that the Tax amount is dissipated.
- the actuator a piezo actuator, so that large control forces are available.
- Another embodiment provides the housing, the Control valve and the actuator in a holding body assemble, so that on the one hand manufacture and assembly be relieved and on the other hand a backlash-free and prestressed connection of the components is achieved.
- a Inventive injector with a hydraulic Pressure Translator shown in a two-part housing 1 and 3 .
- a first guide bore 5 and a second Guide bore 7 arranged coaxially with each other.
- the second guide bore 7 carries a second piston 11 and a plunger 13.
- the second piston 11 acts on the Plunger 13 on the spherical actuator 15 of the not illustrated control valve of the injector.
- the first piston 9 and the second piston 11 define one Pressure chamber 17 of a hydraulic pressure booster 19.
- the first piston 9 is a piezoelectric actuator 21 acts. If the Piezoactuator 21 is actuated, he presses the first piston. 9 in the direction of the arrow in the pressure chamber 17. Once the by increasing pressure in the pressure chamber 17 is sufficient to the in the pressure chamber 17 projecting end face of the second piston 11th to exert a hydraulic force that is greater than that hydraulic force, which is under control pressure
- a supply line 31 in which a supply pressure p 2 prevails, indirectly supplies the pressure chamber 17 with fuel via a bore in the housing 1 and a bellows 33.
- the housing 1 and the first piston 9 are sealed by the bellows 33 against the environment.
- the supply line 31 opens into the space defined by the housing 1, the first piston 9 and bellows 33 space (34) and fills it with under pressure p 2 fuel.
- Through the annular gap between the first guide bore 5 and the first piston 9 fuel passes into the pressure chamber 17, so that it is always filled with fuel and also at least approximately a pressure of the amount p 2 in the pressure chamber 17 prevails.
- the bellows in contrast to the prior art, is only statically pressurized. This results in a possible indication of the supply pressure p 2 , without the bellows 33 having to be changed, and thus an increase in the bias voltage of the piezo actuator.
- the supply pressure p 2 may be, for example, 50 bar.
- the entire injector consisting of piezoelectric actuator 21, Pressure Translator 19 and the not shown Control valve and the actual injector are from a holding body 35 held together.
- the from the Supply line 31 through the holding body 35 flowing Fuel is through two O-rings between Holding body 35 and housing 1 are arranged, it prevented to flow into the environment.
- a pressure-holding valve 37th arranged, which ensures that in the Supply line 31 and the with the supply line 31 17 hydraulically related rooms Pressure intensifier 19 a permissible maximum pressure never is exceeded. As soon as this maximum pressure is reached opens, the pressure-holding valve 37.
- the outlet side of Pressure holding valve 37 may, for example, with the Leakage oil return 25 in connection.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Injektor für ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit einem Druckübersetzer), der einen ersten in einer ersten Führungsbohrung geführten ersten Kolben und einen in einer zweiten Führungsbohrung geführten zweiten Kolben aufweist, wobei der erste Kolben und der zweite Kolben einen mindestens unter einem Versorgungsdruck stehenden Druckraum begrenzen, und mit einem Leckölrücklauf und wobei der erste Kolben von einem Aktor betätigt wird und der zweite Kolben mindestens mittelbar das Stellglied eines Steuerventils betätigt und ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12.The invention relates to an injector for a Fuel injection system for internal combustion engines with a Pressure intensifier), a first in a first Guide bore guided first piston and one in one second guide bore guided second piston, wherein the first piston and the second piston a at least under a supply pressure pressure chamber limit, and with a leakage oil return and being the first Piston is actuated by an actuator and the second piston at least indirectly, the actuator of a control valve operated and a fuel injection system for Internal combustion engine according to the preamble of claim 12.
Um einen definierten Betriebszustand des Injektors und in Folge desen ein gutes Betriebsverhalten und vor allem ein günstiges Startverhalten der Brennkraftmaschine gewährleisten zu können, wird der zweite Kolben des hydraulischen Druckübersetzers bislang durch eine Feder, beispielsweise eine Tellerfeder, gegen das Stellglied des Steuerventils gepresst. To a defined operating condition of the injector and in Follow a good operating behavior and above all a favorable starting behavior of the internal combustion engine To be able to guarantee, the second piston of the hydraulic pressure booster so far by a spring, For example, a plate spring, against the actuator of the Control valve pressed.
Durch diese Anordnung wird gewährleistet, dass der zweite Kolben des hydraulischen Druckübersetzers stets eine definierte Lage einnimmt, allerdings können Lufteinschlüsse odgl. dazu führen, dass trotzdem kein definierter Betriebszustand des Injektors vorliegt und insbesondere das Startverhalten der Brennkraftmaschine mangelhaft ist.This arrangement ensures that the second Piston of the hydraulic intensifier always a defined location occupies, however, air pockets or the like. cause, nevertheless, no defined Operating state of the injector is present and in particular the Starting behavior of the internal combustion engine is poor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Injektor für ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit einem Druckübersetzer mit verbessertem Betriebsverhalten bereitzustellen.The invention is based on the object, an injector for a fuel injection system for internal combustion engines with a pressure intensifier with improved To provide operating behavior.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Injektor für ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit einem Druckübersetzer, der einen ersten in einer ersten Führungsbohrung geführten ersten Kolben und einen in einer zweiten Führungsbohrung geführten zweiten Kolben aufweist, wobei der erste Kolben und der zweite Kolben einen mindestens unter einem Versorgungsdruck stehenden Druckraum begrenzen, und mit einem Leckölrücklauf, wobei der erste Kolben von einem Aktor betätigt wird und der zweite Kolben mindestens mittelbar das Stellglied eines Steuerventils betätigt, wobei die zweite Führungsbohrung mit dem Leckölrücklauf hydraulisch in Verbindung steht und wobei der Druck p1 im Leckölrücklauf geringer als der Versorgungsdruck ist.This object is achieved by an injector for a fuel injection system for internal combustion engines with a pressure booster having a first guided in a first guide bore and a first piston guided in a second guide bore second piston, wherein the first piston and the second piston at least one Limit supply pressure standing pressure chamber, and with a leakage oil return, wherein the first piston is actuated by an actuator and the second piston at least indirectly actuates the actuator of a control valve, the second guide bore is hydraulically connected to the leak oil return and wherein the pressure p 1 in the leakage oil return less than the supply pressure.
Durch die herrschende Druckdifferenz zwischen Druckraum und Leckölrücklauf wirkt auf den zweiten Kolben stets eine hydraulische Kraft, welche den zweiten Kolben auf des Stellglied des Steuerventils presst. Dadurch wird nicht nur eine definierte Lage des zweiten Kolbens des hydraulischen Druckübersetzers gewährleistet, sondern zusätzlich erfolgt ein steter Austausch des im Druckübersetzer vorhandenen Kraftstoffs, bzw. evtl. vorhandener Lufteinschlüsse. Dadurch verbessert sich das Betriebsverhaltern und insbesondere das Startverhalten der Brennkraftmaschine.Due to the prevailing pressure difference between pressure chamber and Leakage oil return always affects the second piston hydraulic force, which the second piston on the Actuator of the control valve presses. This will not only a defined position of the second piston of the hydraulic Pressure intensifier guaranteed, but additionally takes place a constant exchange of existing in the pressure intensifier Fuel, or possibly existing air pockets. This improves the operational behavior and in particular the starting behavior of the internal combustion engine.
Aufgrund des niedrigen Druckniveaus im Injektor direkt nach dem Steuerventil verbessert sich auch das Betriebsverhalten der zwischen Steuerraum und Steuerventil angeordneten Ablaufdrossel.Due to the low pressure level in the injector directly after The control valve also improves the performance arranged between the control room and control valve Outlet throttle.
Bei Varianten der Erfindung sind die erste Führungsbohrung, der erste Kolben und das Gehäuse, insbesondere mit einem Faltenbalg, gegen die Umgebung abgedichtet, so dass keine Leckagen entstehen und der Versorgungsdruck im Druckraum hoch bleibt.In variants of the invention, the first guide bore, the first piston and the housing, in particular with a Bellows, sealed against the environment, so no Leaks arise and the supply pressure in the pressure chamber stays high.
In Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Versorgungsdruck im Druckraum durch eine in den von Gehäuse, Faltenbalg und erstem Kolben gebildeten Raum mündende Versorgungsleitung bereitgestellt wird, so dass sämtliche Leitungen (31, 25, 27) und Räume (34, 17, 29) stets von Kraftstoff durchströmt werden.In addition to the invention it is provided that the Supply pressure in the pressure chamber by a in the of Housing, bellows and first piston formed space opening supply line is provided so that all lines (31, 25, 27) and spaces (34, 17, 29) always be traversed by fuel.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in der Versorgungsleitung ein Druckhalteventil angeordnet, so dass der Druck p2 in der Versorgungsleitung, insbesondere auf 50 bar, begrenzt ist.In a further embodiment of the invention, a pressure-holding valve is arranged in the supply line, so that the pressure p 2 in the supply line, in particular to 50 bar, is limited.
Eine andere Ausführungsform weist eine Ausnehmung an der zweiten Führungsbohrung auf, die mit dem Leckölrücklauf in Verbindung steht, so dass die Steuer- und Leckagemengen problemlos angeführt werden können.Another embodiment has a recess on the second guide bore, which with the leakage oil return in Connection stands, so that the control and leakage quantities be easily stated.
Bei einer weiteren Variante der Erfindung betätigt der zweite Kolben das Stellglied des Steuerventils über einen Stößel, so dass die Abschnitte der zweiten Führungsbohrung, welche zweiten Kolben und Stößel führen, nicht genau fluchten müssen und unterschiedliche Toleranzen möglich sind.In a further variant of the invention actuates the second piston, the actuator of the control valve via a Plunger so that the sections of the second guide bore, which second pistons and tappets do not exactly must be aligned and different tolerances possible are.
In Ergänzung der Erfindung mündet die Auslassseite des Steuerventils in den Leckölrücklauf, so dass die Steuermenge abgeführt wird.In addition to the invention, the outlet side of the opens Control valve in the leak oil return, so that the Tax amount is dissipated.
Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Aktor ein Piezo-Aktor, so dass große Steuerkräfte verfügbar sind.In another embodiment of the invention, the actuator a piezo actuator, so that large control forces are available.
Eine andere Ausführungsform sieht vor, das Gehäuse, das Steuerventil und der Aktor in einem Haltekörper zu montieren, so dass einerseits Herstellung und Montage erleichtert werden und andererseits eine spielfreie und vorgespannte Verbindung der Bauteile erreicht wird.Another embodiment provides the housing, the Control valve and the actuator in a holding body assemble, so that on the one hand manufacture and assembly be relieved and on the other hand a backlash-free and prestressed connection of the components is achieved.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch gelöst, durch ein Kraftscoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe, mit einem Hochdruck-Kraftstoffspeicher und mit mindestens einem Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, so dass die erfindungsgemäßen Vorteile auch bei diesem Kraftstoffeinspritzsystem zum Tragen kommen.The object mentioned above is also solved by a Kraftcoffeinspritzsystem for internal combustion engines with a High pressure fuel pump, with a high pressure fuel accumulator and with at least one injector after one of claims 1 to 11, so that the inventive Advantages also with this fuel injection system for Wear come.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar. Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden näher beschrieben. kommen. Further advantages and advantageous embodiments of Invention are the following description, the Drawing and claims removed. Embodiments of the subject of the invention are in the drawing shown and closer in the following described. come.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Injektors mit einem hydraulischem
Druckübersetzer dargestellt. In einem zweiteiligen Gehäuse
1 und 3 sind eine erste Führungsbohrung 5 und eine zweite
Führungsbohrung 7 koaxial zueinander angeordnet. In der
ersten Führungsbohrung 5 ist ein erster Kolben 9 geführt.
Die zweite Führungsbohrung 7 führt einen zweiten Kolben 11
und einen Stößel 13. Der zweite Kolben 11 wirkt über den
Stößel 13 auf das kugelförmige Stellglied 15 des nicht
dargestellten Steuerventils des Injektors. Durch die
zweiteilige Ausführung von zweitem Kolben 11 und Stößel 13
müssen die beiden Abschnitte der zweiten Führungsbohrung 7
nicht genau miteinander fluchten; außerdem kann das Spiel
zwischen zweitem Kolben 11 und zweiter Führungsbohrung 7
sowie Stößel 13 und zweiter Führungsbohrung 7 verschieden
gewählt werden.In the drawing, an embodiment of a
Inventive injector with a hydraulic
Pressure Translator shown. In a two-part housing
1 and 3 are a first guide bore 5 and a second
Guide bore 7 arranged coaxially with each other. In the
Der erste Kolben 9 und der zweite Kolben 11 begrenzen einen
Druckraum 17 eines hydraulischen Druckübersetzers 19. Auf
den ersten Kolben 9 wirkt ein Piezoaktor 21. Wenn der
Piezoaktor 21 betätigt wird, drückt er den ersten Kolben 9
in Pfeilrichtung in den Druckraum 17. Sobald der dadurch
ansteigende Druck im Druckraum 17 ausreicht, um auf die in
den Druckraum 17 ragende Stirnfläche des zweiten Kolbens 11
eine hydraulische Kraft auszuüben, die größer ist als die
hydraulische Kraft, die der unter Steuerdruck stehende
Kraftstoff im Steuerraum 23 auf das Stellglied 15 ausübt,
öffnet das Stellglied 15 und stellt eine hydraulische
Verbindung zwischen Steuerraum 23 und einem Leckölrücklauf
25 her. Diese Verbindung erfolgt über einen Abschnitt der
zweiten Führungsbohrung 7, eine Verbindungsleitung 27 und
eine Ausnehmung 29 der zweiten Führungsbohrung 7. Dadurch
sinkt der Druck im Steuerraum 23 und die nicht dargestellte
Einspritzdüse öffnet. The
Sobald die Betätigung des Piezoaktors 21 endet, bewegt sich
dieser zusammen mit dem ersten Kolben 9 entgegen der
Pfeilrichtung in seine Ausgangslage zurück. Dadurch sinkt
der Druck im Druckraum 17. Eine Versorgungsleitung 31, in
der ein Versorgungsdruck p 2 herrscht, versorgt über eine
Bohrung im Gehäuse 1 und einem Faltenbalg 33 mittelbar den
Druckraum 17 mit Kraftstoff.As soon as the actuation of the
Das Gehäuse 1 und der erste Kolben 9 sind durch den
Faltenbalg 33 gegen die Umgebung abgedichtet. Die
Versorgungsleitung 31 mündet in den von Gehäuse 1, erstem
Kolben 9 und Faltenbalg 33 begrenzten Raum (34) und füllt
diesen mit unter dem Druck p 2 stehenden Kraftstoff. Durch
den Ringspalt zwischen erster Führungsbohrung 5 und erstem
Kolben 9 gelangt Kraftstoff in den Druckraum 17, so dass
dieser stets mit Kraftstoff gefüllt ist und auch mindestens
annähernd ein Druck vom Betrag p 2 im Druckraum 17 herrscht.The housing 1 and the
In der Ausnehmung 29 herrscht ebenso wie im Leckölrücklauf
25 ein Druck p 1, der kleiner als der Versorgungsdruck p 2
ist. In Folge dessen wirkt auf den zweiten Kolben 11 eine
hydraulische Kraft mit Richtung vom Piezoaktor 21 zum
Stellglied 23. Als Folge dieser Kraftwirkung werden der
zweite Kolben 11 und das Stellglied 13 auf das Stellglied
23 gepresst, so dass kein Spiel zwischen zweitem Kolben 11,
Stößel 13 und Stellglied 15 entstehen kann. Der
Druckübersetzer 19 ist vielmehr vorgespannt.In the
Da in der Ausnehmung 29 nur der Druck p 1 herrscht, strömt
Kraftstoff aus dem Druckraum 17 durch den Ringspalt
zwischen zweiter Führungsbohrung 7 und zweitem Kolben 11 in
die Ausnehmung 29. Neben dem oben genannten Effekt, dass
die Druckdifferenz zwischen Druckraum 17 und Ausnehmung 29
den Kolben spielfrei mit dem Stellglied 15 verbindet, führt
der beschriebene Strom des Kraftstoffs von der
Versorgungsleitung 31 bis zum Leckölrücklauf 25 dazu, dass
der gesamte Druckübersetzer stets von frischem und relativ
kühlem Kraftstoff durchströmt wird, so dass die Gefahr von
Fressern verringert wird und außerdem eventuell vorhandene
Luft oder Dampfblasen stets aus dem Druckübersetzer 19 in
den Leckölrücklauf 25 befördert werden.Since only the pressure p 1 prevails in the
Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Ausführung ist auch,
dass der Faltenbalg, im Gegensatz zum Stand der Technik,
nur statisch mit Druck beaufschlagt wird. Daraus resultiert
eine mögliche Angebung des Versorgungsdrucks p 2, ohne dass
der Faltenbalg 33 verändert werden müsste, und damit eine
Erhöhung der Vorspannung des Piezo-Aktors. Der
Versorgungsdruck p 2 kann beispielsweise 50 bar betragen.Another advantage of the design according to the invention is that the bellows, in contrast to the prior art, is only statically pressurized. This results in a possible indication of the supply pressure p 2 , without the
Der gesamte Injektor bestehend aus Piezoaktor 21,
Druckübersetzer 19 sowie das nicht dargestellte
Steuerventil und die eigentliche Einspritzdüse werden von
einem Haltekörper 35 zusammengehalten. Der aus der
Versorgungsleitung 31 durch den Haltekörper 35 strömende
Kraftstoff wird durch zwei O-Ringe, die zwischen
Haltekörper 35 und Gehäuse 1 angeordnet sind, daran
gehindert, in die Umgebung zu strömen.The entire injector consisting of
In der Versorgungsleitung 31 ist ein Druckhalteventil 37
angeordnet, welches dafür sorgt, dass in der
Versorgungsleitung 31 und den mit der Versorgungsleitung 31
hydraulisch in Verbindung stehenden Räumen 17 des
Druckübersetzers 19 ein zulässiger Maximaldruck nie
überschritten wird. Sobald dieser Maximaldruck erreicht
wird, öffnet das Druckhalteventil 37. Die Auslassseite des
Druckhalteventils 37 kann beispielsweise mit dem
Leckölrücklauf 25 in Verbindung stehen.In the
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All in the description, the following claims and The features shown in the drawing can both individually as well as in any combination with each other be essential to the invention.
Claims (12)
- Injector for a fuel injection system for internal combustion engines having a pressure transformer (19) which has a first piston (9) which is guided in a first guide bore (5) and a second piston (11) which is guided in a second guide bore (7), the first piston (9) and the second piston (11) bounding a pressure space (17) which is at least at a supply pressure p2 and having a leakage oil return flow, the first piston (9) being activated by an actuator (21) and the second piston (11) at least indirectly activating the actuator element (15) of a control valve, characterized in that the second guide bore (7) is connected hydraulically to the leakage oil return flow (25), and in that the pressure p1 in the leakage oil return flow (25) is lower than the supply pressure p2.
- Injector according to Claim 1, characterized in that the first guide bore (5), the first piston (9) and the housing (1, 3) are sealed off from the surroundings (3) .
- Injector according to Claim 2, characterized in that the first guide bore (5), the first piston (9) and the housing (1, 3) are sealed off from the surroundings by means of a folding bellows (33).
- Injector according to Claim 3, characterized in that the supply pressure in the pressure space (17) is made available by a supply line (31) which opens into the space (34) which is formed by the housing (1, 3), folding bellows (33) and first piston.
- Injector according to Claim 4, characterized in that a pressure-maintaining valve (37) is arranged in the supply line (31).
- Injection nozzle according to Claim 5, characterized in that the pressure-maintaining valve (37) limits the pressure p2 in the supply line (31) to 50 bar.
- Injector according to one of the preceding claims, characterized in that a recess (29) which is connected to the leakage oil return flow (25) is provided at the second guide bore (7).
- Injector according to one of the preceding claims, characterized in that the second piston (11) activates the actuator element (15) of the control valve by means of a tappet (13).
- Injector according to one of the preceding claims, characterized in that the outlet side of the control valve opens into the leakage oil return flow (25).
- Injector according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator is a piezo-actuator (21).
- Injector according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (1, 3), the control valve and the actuator (21) are mounted in a mounting element (35).
- Fuel injection system for internal combustion engines having a high-pressure fuel pump, having a high-pressure fuel accumulator and having at least one injector according to one of Claims 1 to 11.
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