EP1243785A2 - Fuel injection system for internal combustion engine - Google Patents
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- EP1243785A2 EP1243785A2 EP02004727A EP02004727A EP1243785A2 EP 1243785 A2 EP1243785 A2 EP 1243785A2 EP 02004727 A EP02004727 A EP 02004727A EP 02004727 A EP02004727 A EP 02004727A EP 1243785 A2 EP1243785 A2 EP 1243785A2
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- F02M2200/21—Fuel-injection apparatus with piezoelectric or magnetostrictive elements
Definitions
- the invention is based on one Fuel injection device for internal combustion engines the type of claim 1.
- Such a fuel injection device is from the Known literature, for example through the specialist book Diesel engine management, 2nd edition, Vieweg publishing house, page 299.
- This fuel injector points to everyone Cylinder of the internal combustion engine one each Fuel pump, a fuel injector and that Fuel injector with the fuel pump connecting line.
- the fuel pump has an in a lifting movement driven pump piston, the one Pump working space limited.
- There is a near the fuel pump Control valve arranged through which a connection of the Pump work space is controlled with a relief space.
- the fuel injection valve has an injection valve member on, controlled by the at least one injection opening is and that by the fuel pump in the Pump workspace generated pressure against a closing force in Opening direction is movable.
- the control valve can the time and duration of the opening of the Fuel injector are controlled, the The time of opening is determined by the fact that Control valve of the pump work space from the relief space is separated and thus the fuel pump in the Pump work space generated high pressure acts.
- To close of the fuel injector is controlled by the control valve the pump workspace of the fuel pump with the Relief chamber connected so that no in the pump work room High pressure works more and the fuel injector through the closing force acting on the injection valve member is closed.
- the control valve is through the line separate and relatively far from the fuel injector remotely located so that when you open the connection the pump work space with the relief space through the Control valve pressure on fuel injector only decelerates and the fuel injector drops accordingly only closes with a delay, so that the Closing time and the duration of the opening of the Fuel injector can only be determined inaccurately.
- a brief opening and closing of the Fuel injector for one to one Main injection pre-injected and Post-injection is therefore difficult to implement.
- the fuel injection device with the Features according to claim 1 has the advantage that through the second control valve a quick one instantaneous closing of the fuel injector is made possible, in particular to enable a postponed to a main injection Pre-injection and post-injection is required.
- To the The fuel injector is closed by the second control valve in the pressure chamber of the Fuel injector set a high pressure through which the injection valve member in the closing direction is applied.
- FIG. 1 shows a Fuel injection device for an internal combustion engine in a schematic representation according to a first Embodiment
- Figure 2 shows a pressure curve Injection openings of a fuel injector Fuel injector according to the first Embodiment
- Figure 3 the Fuel injector according to a second Embodiment
- Figure 4 on a pressure curve Injection openings of the fuel injector
- Figure 5 the A fuel injector according to a third Embodiment
- Figure 6 the A fuel injector according to a fourth Embodiment.
- FIGs 1, 3, 5 and 6 is one Fuel injection device for an internal combustion engine shown a motor vehicle.
- the Fuel injection device is a so-called pump-line-nozzle system trained and assigns for each cylinder the internal combustion engine each have a fuel pump 10 Fuel injector 12 and one that Fuel injection valve 12 with the fuel pump 10 connecting line 14 on.
- the fuel pump 10 has a pump piston 18 tightly guided in a cylinder 16 on by a cam 20 of a camshaft Internal combustion engine is driven in one stroke.
- the pump piston 18 delimits one in the cylinder 16 Pump working chamber 22, in which the pump piston 18 Fuel is compressed under high pressure.
- the Pump workspace 22 becomes fuel from a Fuel tank 24 supplied, for example by means of a low pressure pump, not shown.
- the fuel injector 12 is separate from the Fuel pump 10 arranged and via line 14 with connected to the pump work space 22.
- the Fuel injection valve 12 has a valve body 26 on, which can be formed in several parts, in which a piston-shaped injection valve member 28 in a bore 30 is guided longitudinally.
- the valve body 26 instructs its the combustion chamber of the cylinder of the internal combustion engine facing end region at least one, preferably several Injection openings 32 on.
- the injection valve member 28 has at its end area facing the combustion chamber for example, approximately conical sealing surface 34, which with a valve seat 36 formed in the valve body 26 cooperates, from or after which the injection openings 32 lead away.
- valve body 26 is between the Injection valve member 28 and bore 30 to valve seat 36 towards an annular space 38, which is characterized by a radial Widening the bore 30 into the injection valve member 28 surrounding pressure chamber 40 passes.
- the Injection valve member 28 has in the area of pressure chamber 40 a pressure shoulder 42.
- a biased Closing spring 44 At the end facing away from the combustion chamber of the injection valve member 28 engages a biased Closing spring 44 through which the injection valve member 28 is pressed towards the valve seat 36.
- the closing spring 44 is arranged in a spring chamber 46 of the valve body 26, the connects to the bore 30. To the spring chamber 46 closes at the end facing away from the bore 30 in Valve body 26 to a further bore 48 in the one Piston 50 is guided tightly with the Injection valve member 28 is connected.
- the piston 50 limited with its end face facing away from the spring chamber 46 a control pressure chamber 52 in the valve body 26.
- a channel 54 is formed, in which the line 14 for Fuel pump 10 opens, which opens into the pressure chamber 40 and from which a connection 56 to the control pressure chamber 52 branches.
- the fuel injector has a close to that First control valve 60 arranged on fuel pump 10, that can be integrated into the fuel pump 10, for example can.
- a connection is established by the first control valve 60 59 of the pump work space 22 with a relief space controlled, the relief space for example the Fuel reservoir 24 or other area, in which there is a little pressure.
- the first control valve 60 is electrically controllable and has an actuator 61, which can be an electromagnet or a piezo actuator which is electrically controlled and through which a valve member of the control valve 60 is movable.
- the first control valve 60 can be pressure balanced or not pressure balanced be trained.
- the first control valve 60 is designed as a 2/2 valve.
- a first switching position of the control valve 60 is by this is the connection 59 of the pump workspace 22
- the Control valve 60 the connection 59 of the pump work chamber 22 separated with the relief chamber 24, so that in Pump working chamber 22 during the delivery stroke of the pump piston 18 Can build high pressure.
- the fuel injector also has a near fuel injector 12 arranged second control valve 64 through which one Connection 63 of the control pressure chamber 52 of the Fuel injection valve 12 with a relief space is controlled, the relief space of Fuel reservoir 24 or other area, in which there is a little pressure.
- the second control valve 64 is electrically controllable and has an actuator 65, which can be an electromagnet or a piezo actuator which is electrically controlled and through which a valve member of the control valve 64 is movable.
- the second control valve 64 is designed as a 2/2 valve, in a first Switching position through the control valve 64, the connection 63 of the control pressure chamber 52 opened with the relief chamber 24 and in a second switching position, the connection 63 of the control pressure chamber 52 with the relief chamber 24 is.
- the second control valve 64 is preferred pressure-balanced.
- connection 56 of the Control pressure chamber 52 with the channel 54 is a throttle point 57 arranged.
- connection 63 of control pressure chamber 52 with the relief chamber 24 is also a throttle point 58 arranged.
- the first control valve 60 is located in uncontrolled, that is, de-energized, in its Switch position in which the connection 59 of the Pump work room 22 opened with the relief chamber 24 is.
- the second control valve 64 is not in FIG controlled, that is, de-energized, in its Switch position in which the connection 63 of the Control pressure chamber 52 is opened with the relief chamber 24.
- the function of Fuel injector according to the first Exemplary embodiment explained.
- the control valves 60.64 are controlled by an electrical control device 68 driven.
- the first is the suction stroke of the pump piston 18 Control valve 60 opened so that the pump working space 22nd is connected to the relief chamber 24. If the Injection should start, so is the first control valve 60 by appropriate control by the Control device 68 closed so that the Pump working space 22 is separated from the relief space 24 and builds up in this high pressure.
- the one in the pump work room 22 prevailing pressure acts via line 14 and the channel 54 in the valve body 26 also in the pressure chamber 40.
- the second Control valve 64 is opened by control device 68 held so that there is no high pressure in the control pressure chamber 52 can build, but this towards the relief chamber 24 is broken down.
- Throttling points 57.58 ensure that that from the channel 54 only a small amount of fuel in the Relief chamber 24 can flow away.
- the injection valve member 28 against the force of the closing spring 44 moves in the opening direction 29, so that this releases the injection openings 32 and Fuel is injected into the combustion chamber of the cylinder.
- the second control valve 64 can during the pilot injection and remain open during the main injection so that the control pressure chamber 52 is connected to the relief chamber 24 is. It can also be provided that the second Control valve 64 is closed after the pre-injection, so that from the control pressure chamber 52 no more fuel in the relief chamber 24 can flow off and in Control pressure chamber 52 the same pressure as in the pump work space 22 and builds up in the pressure chamber 40. Will for the Main injection of the first control valve 60 again closed, the second control valve 64 can still be kept closed so that it is in the control pressure chamber 52 the same high pressure as in the pump work room 22 and in Builds up pressure chamber 40.
- the second one Control valve 64 closed, so that the control pressure chamber 52nd is separated from the relief chamber 24 and in this the High pressure of the pump workspace 22 builds up.
- the first control valve 60 can remain closed or opened.
- the second Control valve 64 opened again, so that the control pressure chamber 52 is relieved and the fuel injection valve 12 through still in the pump work chamber 22 and in the pressure chamber 40 prevailing high pressure opens again.
- the post-injection is shown in Figure 2 as injection phase III.
- the Post-injection takes place at high pressure, which is caused by the corresponding profile of the cam 20 is generated.
- the first Control valve 60 is during post injection closed. To end the fuel injection the first control valve 60 opened so that the Pump workspace 22 is relieved and that Fuel injector 12 by the force of the Closing spring 44 closes.
- the second control valve 64 can yourself in its closed or open position are located.
- the first control valve 160 has one electrically controllable actuator 161 in the form of a Electromagnet or a piezo actuator through which a Valve member of the control valve 160 is movable.
- the Control valve 160 is designed as a 2/3 valve and can thus occupy three switch positions. In a first Switch position is the connection through the control valve 160 59 of the pump working space 22 with the relief space 24 full open.
- a second switch position is the Control valve 160 the connection 59 of the pump work space 22 with the relief chamber 24 via a throttled passage open and in a third switch position Connection 59 of the pump workspace 22 with the Relief chamber 24 separated by the control valve 160.
- the second switching position of the control valve 160 can thereby achieved that the valve member by means of the actuator 161 only executes a partial stroke and only one smaller flow cross section opens than in the first Switching position.
- the control of the first control valve 160 through the control device 68 is basically the same as described above in the first embodiment, the control valve 160 at the beginning of the main injection is brought into its second switching position, in which the Pump workspace 22 a throttled connection with the Relief chamber 24 has.
- FIG 5 shows the fuel injection device according to FIG shown a third embodiment in which the basic structure as in the first or second Embodiment is and only the second Control valve 164 is modified.
- the second control valve 164 is designed as a 2/2 valve, but this is different from the first and second exemplary embodiment in not controlled, that is, de-energized state of his Actuator 165, is in its switching position in which the Connection 63 of the control pressure chamber 52 with the Relief chamber 24 is separated. This is over Security reasons advantageous to in the event of an interruption the electrical connection between the second Control valve 164 and control device 68 ensure that the fuel injector 12 due to the building up in the control pressure chamber 52 High pressure cannot open.
- the fuel injection device according to FIG a fourth embodiment shown in which the basic structure is again the same as for the above-described embodiments and only the arrangement of the second control valve 264 is modified.
- the second control valve 264 is in the connection 56 of the Control pressure chamber 52 arranged with the channel 54 and as a 2/2 valve educated.
- connection 63 of the Control pressure chamber 52 with the relief chamber 24 is one Throttle point 58 arranged.
- the first control valve 160 can be a 2/2 valve or as shown in Figure 6 a 2/3 valve his.
- Fuel injector according to the fourth Embodiment to achieve a pressure curve like him shown in Figure 4 is explained.
- the first control valve 160 through the Control device 68 closed so that the Pump working space 22 is separated from the relief space 24 and high pressure builds up in the pump work room 22.
- the second Control valve 264 is also closed so that the Control pressure chamber 52 from channel 54 and thus from Pump work space 22 is separated and via connection 63 is relieved to the relief space 24.
- the Pressure chamber 40 of the fuel injection valve 12 acting High pressure opens fuel injector 12 by whose injection valve member 28 against the force of Closing spring 44 is moved in the opening direction 29.
- the first control valve 160 opened so that the pump working space 22 with the Relief chamber 24 is connected, whereby the pressure in Pump work chamber 22 and in the pressure chamber 40 drops in such a way that the fuel injector 12 due to the force of the Closing spring 44, which on the injection valve member 28th acting pressure exceeds closes.
- the second control valve 264 are opened so that the Control pressure chamber 52 with the channel 54 and thus the Pump work space 22 is connected.
- the first control valve 160 through the control device 68 into its second Switch position brought in which the pump work chamber 22 has a throttled connection to the relief chamber 24, so that there is only a reduced one in the pump working space 22 Can build pressure.
- the second control valve 264 is closed, so that the control pressure chamber 52 to Relief chamber 24 is relieved.
- the Fuel injection valve 12 opens through the pressure chamber 40 prevailing pressure and there is one Low pressure fuel injection.
- the first control valve 160 by the controller 68 in brought its closed switching position, so that in Pump work space 22 the full high pressure corresponding to that Cam 20 profile builds up.
- the Control device 68 opens the second control valve 264, so that the high pressure of the pump workspace 22 in Control pressure chamber 52 acts, the force of the closing spring 44th supported by the piston 50, so that Injection valve member 28 is moved in the closing direction and the fuel injector 12 closes.
- second control valve 264 by the control device 68 closed again, so that the control pressure chamber 52 for Relief chamber 24 is relieved and that Injection valve member 28 due to that in the pressure chamber 40 prevailing high pressure is moved in the opening direction 29 and the fuel injector 12 opens.
- the Post-injection takes place at high pressure and is thereby ended that the first control valve 160 by the Control device 68 is opened so that the pressure in Pump working space 22 degrades into the relief space 24.
- the control device 68 can also do this second control valve 264 are opened so that the Closing of the fuel injector 12 supports becomes.
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Anspruchs 1.The invention is based on one Fuel injection device for internal combustion engines the type of claim 1.
Eine solche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist aus der Literatur bekannt, beispielsweise durch das Fachbuch Dieselmotor-Management, 2.Auflage, Verlag Vieweg, Seite 299. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine jeweils eine Kraftstoffpumpe, ein Kraftstoffeinspritzventil und eine das Kraftstoffeinspritzventil mit der Kraftstoffpumpe verbindende Leitung auf. Die Kraftstoffpumpe weist einen in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben auf, der einen Pumpenarbeitsraum begrenzt. Nahe der Kraftstoffpumpe ist ein Steuerventil angeordnet, durch das eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums mit einem Entlastungsraum gesteuert wird. Das Kraftstoffeinspritzventil weist ein Einspritzventilglied auf, durch das wenigstens eine Einspritzöffnung gesteuert wird und das durch den von der Kraftstoffpumpe im Pumpenarbeitsraum erzeugten Druck gegen eine Schließkraft in Öffnungsrichtung bewegbar ist. Durch das Steuerventil kann der Zeitpunkt und die Dauer der Öffnung des Kraftstoffeinspritzventils gesteuert werden, wobei der Zeitpunkt der Öffnung dadurch bestimmt wird, daß durch das Steuerventil der Pumpenarbeitsraum vom Entlastungsraum getrennt wird und somit der von der Kraftstoffpumpe im Pumpenarbeitsraum erzeugte Hochdruck wirkt. Zum Schließen des Kraftstoffeinspritzventils wird durch das Steuerventil der Pumpenarbeitsraum der Kraftstoffpumpe mit dem Entlastungsraum verbunden, so daß im Pumpenarbeitsraum kein Hochdruck mehr wirkt und das Kraftstoffeinspritzventil durch die auf das Einspritzventilglied wirkende Schließkraft geschlossen wird. Das Steuerventil ist durch die Leitung getrennt und relativ weit vom Kraftstoffeinspritzventil entfernt angeordnet, so daß bei einem Öffnen der Verbindung des Pumpenarbeitsraums mit dem Entlastungsraum durch das Steuerventil der Druck am Kraftstoffeinspritzventil nur verzögert abfällt und das Kraftstoffeinspritzventil entsprechend erst mit Verzögerung schließt, so daß der Schließzeitpunkt und die Dauer der Öffnung des Kraftstoffeinspritzventils nur ungenau bestimmt werden kann. Ein kurzzeitiges Öffnen und Schließen des Kraftstoffeinspritzventils für eine zu einer Haupteinspritzung zeitlich versetzte Voreinspritzung und Nacheinspritzung ist somit nur schwer zu realisieren.Such a fuel injection device is from the Known literature, for example through the specialist book Diesel engine management, 2nd edition, Vieweg publishing house, page 299. This fuel injector points to everyone Cylinder of the internal combustion engine one each Fuel pump, a fuel injector and that Fuel injector with the fuel pump connecting line. The fuel pump has an in a lifting movement driven pump piston, the one Pump working space limited. There is a near the fuel pump Control valve arranged through which a connection of the Pump work space is controlled with a relief space. The fuel injection valve has an injection valve member on, controlled by the at least one injection opening is and that by the fuel pump in the Pump workspace generated pressure against a closing force in Opening direction is movable. Through the control valve can the time and duration of the opening of the Fuel injector are controlled, the The time of opening is determined by the fact that Control valve of the pump work space from the relief space is separated and thus the fuel pump in the Pump work space generated high pressure acts. To close of the fuel injector is controlled by the control valve the pump workspace of the fuel pump with the Relief chamber connected so that no in the pump work room High pressure works more and the fuel injector through the closing force acting on the injection valve member is closed. The control valve is through the line separate and relatively far from the fuel injector remotely located so that when you open the connection the pump work space with the relief space through the Control valve pressure on fuel injector only decelerates and the fuel injector drops accordingly only closes with a delay, so that the Closing time and the duration of the opening of the Fuel injector can only be determined inaccurately. A brief opening and closing of the Fuel injector for one to one Main injection pre-injected and Post-injection is therefore difficult to implement.
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch das zweite Steuerventil ein schnelles verzögerungsfreies Schließen des Kraftstoffeinspritzventils ermöglicht ist, wie es insbesondere zur Ermöglichung einer zu einer Haupteinspritzung zeitlich versetzten Voreinspritzung und Nacheinspritzung erforderlich ist. Zum Schließen des Kraftstoffeinspritzventils wird durch das zweite Steuerventil im Druckraum des Kraftstoffeinspritzventils ein hoher Druck eingestellt, durch den das Einspritzventilglied in Schließrichtung beaufschlagt wird. The fuel injection device according to the invention with the Features according to claim 1 has the advantage that through the second control valve a quick one instantaneous closing of the fuel injector is made possible, in particular to enable a postponed to a main injection Pre-injection and post-injection is required. To the The fuel injector is closed by the second control valve in the pressure chamber of the Fuel injector set a high pressure through which the injection valve member in the closing direction is applied.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben.In the dependent claims are advantageous Refinements and developments of the invention Fuel injector specified.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Figur 2 einen Druckverlauf an Einspritzöffnungen eines Kraftstoffeinspritzventils der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, Figur 3 die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, Figur 4 einen Druckverlauf an Einspritzöffnungen des Kraftstoffeinspritzventils der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, Figur 5 die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel und Figur 6 die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.Several embodiments of the invention are in the Drawing shown and in the description below explained in more detail. 1 shows a Fuel injection device for an internal combustion engine in a schematic representation according to a first Embodiment, Figure 2 shows a pressure curve Injection openings of a fuel injector Fuel injector according to the first Embodiment, Figure 3 the Fuel injector according to a second Embodiment, Figure 4 on a pressure curve Injection openings of the fuel injector Fuel injector according to the second Embodiment, Figure 5 the A fuel injector according to a third Embodiment and Figure 6 the A fuel injector according to a fourth Embodiment.
In den Figuren 1, 3, 5 und 6 ist eine
Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine
eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die
Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist als sogenanntes Pumpe-Leitung-Düse-System
ausgebildet und weist für jeden Zylinder
der Brennkraftmaschine jeweils eine Kraftstoffpumpe 10, ein
Kraftstoffeinspritzventil 12 und eine das
Kraftstoffeinspritzventil 12 mit der Kraftstoffpumpe 10
verbindende Leitung 14 auf. Die Kraftstoffpumpe 10 weist
einen in einem Zylinder 16 dicht geführten Pumpenkolben 18
auf, der durch einen Nocken 20 einer Nockenwelle der
Brennkraftmaschine in einer Hubbewegung angetrieben wird.
Der Pumpenkolben 18 begrenzt im Zylinder 16 einen
Pumpenarbeitsraum 22, in dem durch den Pumpenkolben 18
Kraftstoff unter Hochdruck verdichtet wird. Dem
Pumpenarbeitsraum 22 wird Kraftstoff aus einem
Kraftstoffvorratsbehälter 24 zugeführt, beispielsweise
mittels einer nicht dargestellten Niederdruckpumpe.In Figures 1, 3, 5 and 6 is one
Fuel injection device for an internal combustion engine
shown a motor vehicle. The
Fuel injection device is a so-called pump-line-nozzle system
trained and assigns for each cylinder
the internal combustion engine each have a
Das Kraftstoffeinspritzventil 12 ist getrennt von der
Kraftstoffpumpe 10 angeordnet und über die Leitung 14 mit
dem Pumpenarbeitsraum 22 verbunden. Das
Kraftstoffeinspritzventil 12 weist einen Ventilkörper 26
auf, der mehrteilig ausgebildet sein kann, in dem ein
kolbenförmiges Einspritzventilglied 28 in einer Bohrung 30
längsverschiebbar geführt ist. Der Ventilkörper 26 weist an
seinem dem Brennraum des Zylinders der Brennkraftmaschine
zugewandten Endbereich wenigstens eine, vorzugsweise mehrere
Einspritzöffnungen 32 auf. Das Einspritzventilglied 28 weist
an seinem dem Brennraum zugewandten Endbereich eine
beispielsweise etwa kegelförmige Dichtfläche 34 auf, die mit
einem im Ventilkörper 26 ausgebildeten Ventilsitz 36
zusammenwirkt, von dem oder nach dem die Einspritzöffnungen
32 abführen. Im Ventilkörper 26 ist zwischen dem
Einspritzventilglied 28 und der Bohrung 30 zum Ventilsitz 36
hin ein Ringraum 38 vorhanden, der durch eine radiale
Erweiterung der Bohrung 30 in einen das Einspritzventilglied
28 umgebenden Druckraum 40 übergeht. Das
Einspritzventilglied 28 weist im Bereich des Druckraums 40
eine Druckschulter 42 auf. Am dem Brennraum abgewandten Ende
des Einspritzventilglieds 28 greift eine vorgespannte
Schließfeder 44 an, durch die das Einspritzventilglied 28
zum Ventilsitz 36 hin gedrückt wird. Die Schließfeder 44 ist
in einem Federraum 46 des Ventilkörpers 26 angeordnet, der
sich an die Bohrung 30 anschließt. An den Federraum 46
schließt sich an dessen der Bohrung 30 abgewandtem Ende im
Ventilkörper 26 eine weitere Bohrung 48 an, in der ein
Kolben 50 dicht geführt ist, der mit dem
Einspritzventilglied 28 verbunden ist. Der Kolben 50
begrenzt mit seiner dem Federraum 46 abgewandten Stirnfläche
einen Steuerdruckraum 52 im Ventilkörper 26. Im Ventilkörper
26 ist ein Kanal 54 ausgebildet, in den die Leitung 14 zur
Kraftstoffpumpe 10 mündet, der in den Druckraum 40 mündet
und von dem eine Verbindung 56 zum Steuerdruckraum 52
abzweigt.The
Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist ein nahe der
Kraftstoffpumpe 10 angeordnetes erstes Steuerventil 60 auf,
das beispielsweise in die Kraftstoffpumpe 10 integriert sein
kann. Durch das erste Steuerventil 60 wird eine Verbindung
59 des Pumpenarbeitsraums 22 mit einem Entlastungsraum
gesteuert, wobei der Entlastungsraum beispielsweise der
Kraftstoffvorratsbehälter 24 ist oder ein anderer Bereich,
in dem ein geringer Druck herrscht. Das erste Steuerventil
60 ist elektrisch steuerbar und weist einen Aktor 61 auf,
der ein Elektromagnet oder ein Piezoaktor sein kann, der
elektrisch angesteuert wird und durch den ein Ventilglied
des Steuerventils 60 bewegbar ist. Das erste Steuerventil 60
kann druckausgeglichen oder nicht druckausgeglichen
ausgebildet sein.The fuel injector has a close to that
Bei einem in Figur 1 dargestellten ersten
Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist
das erste Steuerventil 60 als ein 2/2-Ventil ausgebildet. In
einer ersten Schaltstellung des Steuerventils 60 wird durch
dieses die Verbindung 59 des Pumpenarbeitsraums 22 der
Kraftstoffpumpe 10 mit dem Entlastungsraum 24 geöffnet, so
daß sich im Pumpenarbeitsraum 22 kein Hochdruck aufbauen
kann. In einer zweiten Schaltstellung wird durch das
Steuerventil 60 die Verbindung 59 des Pumpenarbeitsraums 22
mit dem Entlastungsraum 24 getrennt, so daß sich im
Pumpenarbeitsraum 22 beim Förderhub des Pumpenkolbens 18
Hochdruck aufbauen kann. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung
weist außerdem ein nahe dem Kraftstoffeinspritzventil 12
angeordnetes zweites Steuerventil 64 auf, durch das eine
Verbindung 63 des Steuerdruckraums 52 des
Kraftstoffeinspritzventils 12 mit einem Entlastungsraum
gesteuert wird, wobei der Entlastungsraum der
Kraftstoffvorratsbehälter 24 ist oder ein anderer Bereich,
in dem ein geringer Druck herrscht. Das zweite Steuerventil
64 ist elektrisch steuerbar und weist einen Aktor 65 auf,
der ein Elektromagnet oder ein Piezoaktor sein kann, der
elektrisch angesteuert wird und durch den ein Ventilglied
des Steuerventils 64 bewegbar ist. Das zweite Steuerventil
64 ist als 2/2-Ventil ausgebildet, wobei in einer ersten
Schaltstellung durch das Steuerventil 64 die Verbindung 63
des Steuerdruckraums 52 mit dem Entlastungsraum 24 geöffnet
ist und in einer zweiten Schaltstellung die Verbindung 63
des Steuerdruckraums 52 mit dem Entlastungsraum 24 getrennt
ist. Das zweite Steuerventil 64 ist vorzugsweise
druckausgeglichen ausgebildet. In der Verbindung 56 des
Steuerdruckraums 52 mit dem Kanal 54 ist eine Drosselstelle
57 angeordnet. In der Verbindung 63 des Steuerdruckraums 52
mit dem Entlastungsraum 24 ist ebenfalls eine Drosselstelle
58 angeordnet. Das erste Steuerventil 60 befindet sich in
nicht angesteuertem, das heißt stromlosem Zustand, in seiner
Schaltstellung, in der die Verbindung 59 des
Pumpenarbeitsraums 22 mit dem Entlastungsraum 24 geöffnet
ist. Das zweite Steuerventil 64 befindet sich in nicht
angesteuertem, das heißt stromlosem Zustand, in seiner
Schaltstellung, in der die Verbindung 63 des
Steuerdruckraums 52 mit dem Entlastungsraum 24 geöffnet ist. In a first shown in Figure 1
Embodiment of the fuel injector is
the
Nachfolgend wird die Funktion der
Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel erläutert. Die Steuerventile 60,64
werden durch eine elektrische Steuereinrichtung 68
angesteuert. Beim Saughub des Pumpenkolbens 18 ist das erste
Steuerventil 60 geöffnet, so daß der Pumpenarbeitsraum 22
mit dem Entlastungsraum 24 verbunden ist. Wenn die
Einspritzung beginnen soll, so wird das erste Steuerventil
60 durch entsprechende Ansteuerung durch die
Steuereinrichtung 68 geschlossen, so daß der
Pumpenarbeitsraum 22 vom Entlastungsraum 24 getrennt ist und
sich in diesem Hochdruck aufbaut. Der im Pumpenarbeitsraum
22 herrschende Druck wirkt über die Leitung 14 und den Kanal
54 im Ventilkörper 26 auch im Druckraum 40. Das zweite
Steuerventil 64 wird durch die Steuereinrichtung 68 geöffnet
gehalten, so daß sich im Steuerdruckraum 52 kein Hochdruck
aufbauen kann, sondern dieser zum Entlastungsraum 24 hin
abgebaut wird. Durch die Drosselstellen 57,58 wird erreicht,
daß aus dem Kanal 54 nur eine geringe Krafstoffmenge in den
Entlastungsraum 24 abfließen kann. Durch den im Druckraum 40
auf die Druckschulter 42 des Einspritzventilglieds 28
wirkenden Hochdruck wird das Einspritzventilglied 28 gegen
die Kraft der Schließfeder 44 in Öffnungsrichtung 29 bewegt,
so daß dieses die Einspritzöffnungen 32 freigibt und
Kraftstoff in den Brennraum des Zylinders eingespritzt wird.The function of
Fuel injector according to the first
Exemplary embodiment explained. The control valves 60.64
are controlled by an
Nachfolgend wird das erste Steuerventil 60 durch die
Steuereinrichtung 68 wieder geschlossen, so daß aus dem
Pumpenarbeitsraum 22 Kraftstoff in den Entlastungsraum 24
abfließen kann und der Hochdruck abgebaut wird. Entsprechend
sinkt auch der Druck im Druckraum 40 des
Kraftstoffeinspritzventils 12, so daß das
Einspritzventilglied 28 durch die Kraft der Schließfeder 44
mit seiner Dichtfläche 34 in Anlage an den Ventilsitz 36
bewegt wird und die Einspritzöffnungen 32 verschließt, so
daß die Einspritzung unterbrochen wird. Bedingt durch das
Profil des Nockens 20, der die Hubbewegung des Pumpenkolbens
18 bewirkt, baut sich während der ersten Einspritzphase, die
eine Voreinspritzung ist, nur ein relativ geringer Druck im
Pumpenarbeitsraum 22 und damit im Druckraum 40 des
Kraftstoffeinspritzventils 12 auf, so daß die
Voreinspritzung mit einem entsprechend geringen Druck und
mit einer geringen Menge erfolgt. In Figur 2 ist der Verlauf
des Drucks p an den Einspritzöffnungen 32 des
Kraftstoffeinspritzventils 12 über der Zeit t während eines
vollständigen Einspritzzyklus dargestellt. Die Phase I
stellt dabei die Voreinspritzung dar.Subsequently, the
Nachfolgend wird das erste Steuerventil 60 durch die
Steuereinrichtung 68 wieder geschlossen, so daß sich im
Pumpenarbeitsraum 22 und im Druckraum 40 des
Kraftstoffeinspritzventils 12 entsprechend dem Profil des
Nockens 20 Hochdruck aufbaut. Durch den Hochdruck wird das
Kraftstoffeinspritzventil 12 wieder geöffnet und es erfolgt
eine Kraftstoffeinspritzung mit einer Haupteinspritzung mit
höherem Einspritzdruck und größerer Einspritzmenge durch die
Einspritzöffnungen 32 in den Brennraum des Zylinders als bei
der vorhergehenden Voreinspritzung. Der Verlauf des Drucks
an den Einspritzöffnungen 32 während der Haupteinspritzung
ist mit der Phase II in Figur 2 dargestellt.Subsequently, the
Das zweite Steuerventil 64 kann während der Voreinspritzung
und während der Haupteinspritzung geöffnet bleiben, so daß
der Steuerdruckraum 52 mit dem Entlastungsraum 24 verbunden
ist. Es kann auch vorgesehen sein, daß das zweite
Steuerventil 64 nach der Voreinspritzung geschlossen wird,
so daß aus dem Steuerdruckraum 52 kein Kraftstoff mehr in
den Entlastungsraum 24 abfließen kann und sich im
Steuerdruckraum 52 derselbe Druck wie im Pumpenarbeitsraum
22 und im Druckraum 40 aufbaut. Wird für die
Haupteinspritzung des erste Steuerventil 60 wieder
geschlossen, so kann das zweite Steuerventil 64 noch
geschlossen gehalten werden, so daß sich im Steuerdruckraum
52 derselbe Hochdruck wie im Pumpenarbeitsraum 22 und im
Druckraum 40 aufbaut. Durch den Hochdruck im Steuerdruckraum
52 wird auf den Kolben 50 und damit das Einspritzventilglied
28 zusätzlich zu der Kraft der Schließfeder 44 eine in
Schließrichtung, das heißt entgegen der Öffnungsrichtung 29,
auf das Einspritzventilglied 28 wirkende Kraft erzeugt, so
daß das Einspritzventilglied 28 mit seiner Dichtfläche 34 in
Anlage am Ventilsitz 36 gehalten wird und die
Einspritzöffnungen 32 verschließt, so daß keine Einspritzung
erfolgt. Der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 und im Druckraum
40 baut sich entsprechend dem Profil des Nockens 20 auf.
Erst wenn das zweite Steuerventil 64 geöffnet wird und somit
der Hochdruck im Steuerdruckraum 52 in den Entlastungsraum
24 abgebaut wird kann das Kraftstoffeinspritzventil 12
öffnen, indem das Einspritzventilglied 28 durch den im
Druckraum 40 herrschenden Hochdruck gegen die Kraft der
Schließfeder 44 in Öffnungsrichtung 29 bewegt wird. Durch
die verzögerte Öffnung des zweiten Steuerventils 64 kann
somit der Öffnungsdruck des Kraftstoffeinspritzventils 12
erhöht werden, wie dies in Figur 2 mit gstricheltem Verlauf
für die Haupteinspritzphase II dargestellt ist.The
Zur Beendigung der Haupteinspritzung wird das zweite
Steuerventil 64 geschlossen, so daß der Steuerdruckraum 52
vom Entlastungsraum 24 getrennt ist und sich in diesem der
Hochdruck des Pumpenarbeitsraums 22 aufbaut. Durch den hohen
Druck im Steuerdruckraum 52 wird das
Kraftstoffeinspritzventil 12 geschlossen und die
Kraftstoffeinspritzung unterbrochen. Das erste Steuerventil
60 kann dabei geschlossen bleiben oder geöffnet werden. Für
eine Nacheinspritzung von Kraftstoff wird das zweite
Steuerventil 64 wieder geöffnet, so daß der Steuerdruckraum
52 entlastet wird und das Kraftstoffeinspritzventil 12 durch
den im Pumpenarbeitsraum 22 und im Druckraum 40 noch
herrschenden Hochdruck wieder öffnet. Die Nacheinspritzung
ist in Figur 2 als Einspritzphase III dargestellt. Die
Nacheinspritzung erfolgt mit hohem Druck, der durch das
entsprechende Profil des Nockens 20 erzeugt wird. Das erste
Steuerventil 60 ist während der Nacheinspritzung
geschlossen. Zur Beendigung der Kraftstoffeinspritzung wird
das erste Steuerventil 60 geöffnet, so daß der
Pumpenarbeitsraum 22 entlastet wird und das
Kraftstoffeinspritzventil 12 durch die Kraft der
Schließfeder 44 schließt. Das zweite Steuerventil 64 kann
sich dabei in seiner geschlossenen oder geöffneten Stellung
befinden.To finish the main injection, the second one
In Figur 3 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß
einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der
Aufbau im wesentlichen gleich ist wie beim ersten
Ausführungsbeispiel und lediglich das erste Steuerventil 160
modifiziert ist. Das erste Steuerventil 160 weist einen
elektrisch ansteuerbaren Aktor 161 in Form eines
Elektromagneten oder eines Piezoaktors auf, durch den ein
Ventilglied des Steuerventils 160 bewegbar ist. Das
Steuerventil 160 ist als 2/3-Ventil ausgebildet und kann
somit drei Schaltstellungen einnehmen. In einer ersten
Schaltstellung ist durch das Steuerventil 160 die Verbindung
59 des Pumpenarbeitsraums 22 mit dem Entlastungsraum 24 voll
geöffnet. In einer zweiten Schaltstellung ist durch das
Steuerventil 160 die Verbindung 59 des Pumpenarbeitsraums 22
mit dem Entlastungsraum 24 über einen gedrosselten Durchgang
geöffnet und in einer dritten Schaltstellung ist die
Verbindung 59 des Pumpenarbeitsraums 22 mit dem
Entlastungsraum 24 durch das Steuerventil 160 getrennt. Die
zweite Schaltstellung des Steuerventils 160 kann dadurch
erreicht werden, daß dessen Ventilglied mittels des Aktors
161 nur einen Teilhub ausführt und dabei nur einen
geringeren Durchflußquerschnitt öffnet als in der ersten
Schaltstellung. Die Ansteuerung des ersten Steuerventils 160
durch die Steuereinrichtung 68 ist prinzipiell gleich wie
vorstehend beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben,
wobei das Steuerventil 160 zu Beginn der Haupteinspritzung
in seine zweite Schaltstellung gebracht wird, in der der
Pumpenarbeitsraum 22 eine gedrosselte Verbindung mit dem
Entlastungsraum 24 aufweist. Durch diese gedrosselte
Verbindung wird erreicht, daß ein Teil des vom Pumpenkolben
18 geförderten Kraftstoffs in den Entlastungsraum 24
abfließt und hierdurch der Druck im Pumpenarbeitsraum 22 nur
eine geringere Höhe erreicht als bei ganz geschlossenem
Steuerventil 160. Hierdurch wird erreicht, daß die
Kraftstoffeinspritzung zu Beginn der Haupteinspritzung nur
mit einem relativ geringen Druck erfolgt, wie dies in Figur
4, in der wiederum der Verlauf des Drucks an den
Einspritzöffnungen 32 des Kraftstoffeinspritzventils 12
dargestellt ist, verdeutlicht ist. Zu einem bestimmten
Zeitpunkt wird das erste Steuerventil 160 durch die
Steuereinrichtung 68 in seine dritte Schaltstellung
gebracht, in der der Pumpenarbeitsraum 22 vom
Entlastungsraum 24 getrennt ist und sich im
Pumpenarbeitsraum 22 und somit an den Einspritzöffnungen 32
des Kraftstoffeinspritzventils 12 der volle Hochdruck
entsprechend dem Profil des Nockens 20 einstellt. Der
Zeitpunkt des vollen Druckanstiegs im Pumpenarbeitsraum 22
wird durch den Zeitpunkt des Schließens des ersten
Steuerventils 160 bestimmt.The fuel injection device according to FIG
shown a second embodiment in which the
Structure is essentially the same as the first
Embodiment and only the
Die übrige Ansteuerung des ersten Steuerventils 160 und des
zweiten Steuerventils 64 durch die Steuereinrichtung 68 ist
gleich wie beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, so
daß sich der Druckverlauf an den Einspritzöffnungen 32 gemäß
Figur 4 ergibt mit der Voreinspritzphase I, der
Haupteinspritzphase II mit gestuftem Druckaufbau und der
Nacheinspritzphase III. Durch ein verzögertes Öffnen des
zweiten Steuerventils 64 kann wiederum der Öffnungsdruck des
Kraftstoffeinspritzventils 12 erhöht werden, wie dies in
Figur 4 mit gstricheltem Verlauf für die Haupteinspritzphase
II dargestellt ist.The remaining control of the
In Figur 5 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß
einem dritten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der
grundsätzliche Aufbau wie beim ersten oder zweiten
Ausführungsbeispiel ist und lediglich das zweite
Steuerventil 164 modifiziert ist. Das zweite Steuerventil
164 ist als 2/2-Ventil ausgebildet, wobei dieses sich jedoch
abweichend zum ersten und zweiten Ausführungsbeispiel in
nicht angesteuertem, das heißt stromlosem Zustand seines
Aktors 165, in seiner Schaltstellung befindet, in der die
Verbindung 63 des Steuerdruckraums 52 mit dem
Entlastungsraum 24 getrennt ist. Dies ist aus
Sicherheitsgründen vorteilhaft, um bei einer Unterbrechung
der elektrischen Verbindung zwischen dem zweiten
Steuerventil 164 und der Steuereinrichtung 68
sicherzustellen, daß das Kraftstoffeinspritzventil 12
infolge des sich im Steuerdruckraum 52 aufbauenden
Hochdrucks nicht öffnen kann.5 shows the fuel injection device according to FIG
shown a third embodiment in which the
basic structure as in the first or second
Embodiment is and only the
In Figur 6 ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß
einem vierten Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der
grundsätzliche Aufbau wiederum gleich ist wie bei den
vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen und lediglich
die Anordnung des zweiten Steuerventils 264 modifiziert ist.
Das zweite Steuerventil 264 ist in der Verbindung 56 des
Steuerdruckraums 52 mit dem Kanal 54 angeordnet und als 2/2-Ventil
ausgebildet. In der Verbindung 63 des
Steuerdruckraums 52 mit dem Entlastungsraum 24 ist eine
Drosselstelle 58 angeordnet. Durch das zweite Steuerventil
264 wird die Verbindung 56 des Steuerdruckraums 52 mit dem
Kanal 54 und damit mit dem Pumpenarbeitsraum 22 der
Kraftstoffpumpe 10 gesteuert. Das erste Steuerventil 160
kann ein 2/2-Ventil oder wie in Figur 6 dargestellt ein 2/3-Ventil
sein.The fuel injection device according to FIG
a fourth embodiment shown in which the
basic structure is again the same as for the
above-described embodiments and only
the arrangement of the
Nachfolgend wird die Funktion der
Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel zur Erzielung eines Druckverlaufs wie er
in Figur 4 dargestellt ist erläutert. Für eine
Voreinspritzung gemäß der Phase I des Druckverlaufs in Figur
4 wird das erste Steuerventil 160 durch die
Steuereinrichtung 68 geschlossen, so daß der
Pumpenarbeitsraum 22 vom Entlastungsraum 24 getrennt ist und
sich im Pumpenarbeitsraum 22 Hochdruck aufbaut. Das zweite
Steuerventil 264 wird ebenfalls geschlossen, so daß der
Steuerdruckraum 52 vom Kanal 54 und damit vom
Pumpenarbeitsraum 22 getrennt ist und über die Verbindung 63
zum Entlastungsraum 24 hin entlastet ist. Infolge des im
Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12 wirkenden
Hochdrucks öffnet das Kraftstoffeinspritzventil 12, indem
dessen Einspritzventilglied 28 gegen die Kraft der
Schließfeder 44 in Öffnungsrichtung 29 bewegt wird. Für die
Beendigung der Voreinspritzung wird das erste Steuerventil
160 geöffnet, so daß der Pumpenarbeitsraum 22 mit dem
Entlastungsraum 24 verbunden ist, wodurch der Druck im
Pumpenarbeitsraum 22 und im Druckraum 40 derart abfällt, daß
das Kraftstoffeinspritzventil 12 infolge der Kraft der
Schließfeder 44, die die auf das Einspritzventilglied 28
wirkende Druckkraft übersteigt, schließt. Zusätzlich kann
auch das zweite Steuerventil 264 geöffnet werden, so daß der
Steuerdruckraum 52 mit dem Kanal 54 und damit dem
Pumpenarbeitsraum 22 verbunden ist. The function of
Fuel injector according to the fourth
Embodiment to achieve a pressure curve like him
shown in Figure 4 is explained. For one
Pre-injection according to phase I of the pressure curve in FIG
4, the
Für die Haupteinspritzung gemäß der Phase II des
Druckverlaufs in Figur 4 wird das erste Steuerventil 160
durch die Steuereinrichtung 68 in seine zweite
Schaltstellung gebracht, in der der Pumpenarbeitsraum 22 die
gedrosselte Verbindung mit dem Entlastungsraum 24 aufweist,
so daß sich im Pumpenarbeitsraum 22 nur ein reduzierter
Druck aufbauen kann. Das zweite Steuerventil 264 ist
geschlossen, so daß der Steuerdruckraum 52 zum
Entlastungsraum 24 hin entlastet ist. Das
Kraftstoffeinspritzventil 12 öffnet durch den im Druckraum
40 herrschenden Druck und es erfolgt eine
Kraftstoffeinspritzung mit geringem Druck. Nachfolgend wird
das erste Steuerventil 160 durch die Steuereinrichtung 68 in
seine geschlossene Schaltstellung gebracht, so daß sich im
Pumpenarbeitsraum 22 der volle Hochdruck entsprechend dem
Profil des Nockens 20 aufbaut. Hierbei erfolgt eine
Kraftstoffeinspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil
12 mit hohem Druck.For the main injection according to phase II of the
4, the
Zur Beendigung der Haupteinspritzung wird durch die
Steuereinrichtung 68 das zweite Steuerventil 264 geöffnet,
so daß der Hochdruck des Pumpenarbeitsraums 22 im
Steuerdruckraum 52 wirkt, der die Kraft der Schließfeder 44
über den Kolben 50 unterstützt, so daß das
Einspritzventilglied 28 in Schließrichtung bewegt wird und
das Kraftstoffeinspritzventil 12 schließt. Für eine
Nacheinspritzung gemäß der Phase III in Figur 4 wird das
zweite Steuerventil 264 durch die Steuereinrichtung 68
wieder geschlossen, so daß der Steuerdruckraum 52 zum
Entlastungsraum 24 hin entlastet ist und das
Einspritzventilglied 28 bedingt durch den im Druckraum 40
herrschenden Hochdruck in Öffnungsrichtung 29 bewegt wird
und das Kraftstoffeinspritzventil 12 öffnet. Die
Nacheinspritzung erfolgt mit hohem Druck und wird dadurch
beendet, daß das erste Steuerventil 160 durch die
Steuereinrichtung 68 geöffnet wird, so daß sich der Druck im
Pumpenarbeitsraum 22 in den Entlastungsraum 24 abbaut.
Zusätzlich kann durch die Steuereinrichtung 68 auch das
zweite Steuerventil 264 geöffnet werden, so daß das
Schließen des Kraftstoffeinspritzventils 12 unterstützt
wird.To complete the main injection, the
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