EP1247978A2 - Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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EP1247978A2
EP1247978A2 EP02007620A EP02007620A EP1247978A2 EP 1247978 A2 EP1247978 A2 EP 1247978A2 EP 02007620 A EP02007620 A EP 02007620A EP 02007620 A EP02007620 A EP 02007620A EP 1247978 A2 EP1247978 A2 EP 1247978A2
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EP
European Patent Office
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pressure
piston
fuel
injection system
fuel injection
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EP02007620A
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English (en)
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EP1247978A3 (de
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Michael Dr. Willmann
Albert Kloos
Gerd Huber
Paul Neumeier
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Rolls Royce Solutions GmbH
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MTU Friedrichshafen GmbH
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    • F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection system for an internal combustion engine according to the Preamble of claim 1.
  • DE 197 34 354 A1 describes a fuel injection system for one Internal combustion engine of this type is known, which is a pressure control valve for time-dependent Modulation of the amount of fuel injected during the injection process.
  • an adjustment device is provided Control of this modulation valve is provided, which a fuel on both sides contains loaded piston.
  • This controls a valve needle body Modulation valve due to a resultant force difference on both sides of the Piston acting pressure forces. It is double-acting on the front Piston a fuel under high pressure in the opening direction of the Modulation valve pressurized first pressure chamber and on the back of the two sides acting piston a second pressure chamber acted upon by fuel in the closing direction intended.
  • the second pressure chamber is on both sides during the shift acting piston in the sense of opening the modulation valve via one with a Throttle point provided drain channel relieved of pressure.
  • a storage injection device of a similar type is known from DE 199 30 276 A1 which to implement a second pressure level in the fuel injector high pressure fuel supplying high pressure fuel line Switch valve is provided.
  • the switching valve When the switching valve is closed, the fuel injector is activated a residual pressure supplied via a between the switching valve and the Pressure maintaining valve provided in the high-pressure fuel line is held.
  • the object of the invention is to provide an improved fuel injection system in which there is the possibility of shaping the injection pressure curve.
  • the invention provides a fuel injection system for an internal combustion engine, especially a diesel engine.
  • the fuel injection system includes one via a high-pressure fuel line with fuel held under high pressure supplied fuel injector for injecting the fuel into the combustion chamber Internal combustion engine during an injection process. Furthermore, one in the High pressure fuel line upstream of the fuel injector pressure control valve Control of the pressure of the fuel injected during the injection process intended.
  • the pressure control valve contains a freely displaceable one bilaterally effective pistons and one in the flow path of the High pressure fuel line switched slide to open and close the Flow cross-section of the flow path of the high-pressure fuel line in Depends on the position of the piston.
  • a control valve is used to set the pressures in the first and / or second pressure chamber in the sense of a displacement of the piston in the opening or Closing direction provided.
  • the fuel injection system is the first one provided at the front of the piston Pressure chamber via a first flow connection with the upstream side of the High pressure fuel line in connection, and that at the rear of the piston
  • the second pressure chamber provided is connected to the through a second flow connection downstream side of the high pressure fuel line.
  • the control valve is preferably used to adjust the pressure of the first pressure chamber intended.
  • control valve is in one of the first Pressure line connected discharge line provided.
  • the control valve includes a proportional actuator.
  • Such a proportional actuation device is particularly advantageously by a piezo actuator is formed.
  • An inlet throttle is preferably provided in the first flow connection connecting the first pressure chamber with the upstream side of the high-pressure fuel line. It is also advantageous if a damping throttle is provided in the second flow connection which is connected to the downstream side of the high-pressure fuel line.
  • the is on the Rear of the piston provided second pressure chamber with the downstream side of the high pressure fuel line connecting second flow connection as one in the Piston-extending flow channel is formed.
  • the second one provided on the rear of the piston Pressure chamber connecting to the downstream side of the high-pressure fuel line second flow connection can be designed as an external channel.
  • the slide is preferably formed in one piece with the piston, the first and second pressure chambers are provided at the ends of the piston and the slide in a central region of the piston is provided.
  • the second flow connection forming flow channel in the longitudinal direction of the piston of the second pressure chamber to the flow path of the high-pressure fuel line forming cross connection runs.
  • the figure shows a schematic block diagram of an embodiment of the fuel injection system according to the invention.
  • Reference numeral 1 denotes a fuel injector for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine, in particular a diesel engine, while an injection process.
  • the fuel injector 1 is kept under high pressure Fuel is supplied via a high-pressure fuel line 13.
  • the High-pressure fuel line 13 is connected to a line not specifically shown in the figure High-pressure accumulator connected, like an oil-elastic high-pressure accumulator works and in which the fuel by means of a, also not shown High-pressure pump is pumped from a fuel supply (common rail system).
  • the fuel injector 1 can be constructed in a conventional manner, comprising one Injection nozzle 28, which is provided in the fuel injector 1 when the load is released Control room 41 is opened.
  • the control room 41 is from the High-pressure fuel line 13 via a control pressure line 42, in which one Inlet throttle 4 is provided, fuel under high pressure is supplied.
  • a relief line 44 into which a Return throttle 10 is connected and which by means of a control valve 5 to a Leakage line 48 can be relieved of pressure, a control quantity R being generated.
  • the control valve 5 can be controlled via an actuating device 8, for example by means of a piezo actuator.
  • the fuel injector 1 is in the flow path of the high-pressure fuel line 13 upstream a pressure control valve 26 is provided.
  • This contains one free displaceable pistons 30 acting on both sides and, integrally formed with this, a slide 32 for opening and closing the passage cross section of the Flow path of the high pressure line 13 depending on the position of the piston 30.
  • Acting first pressure chamber 36 is provided, and on the back of the piston 30th is a second acting on the piston 30 in the closing direction of the slide 32 Pressure chamber 38 formed.
  • the first pressure chamber 36 provided on the front of the piston 30 is via a first flow connection 20 to the upstream side of FIG High-pressure fuel line 13 connected.
  • the one on the rear of the piston 30 The second pressure chamber provided is connected to the through a second flow connection downstream side of the high-pressure fuel line 13 in connection, which the Provides fuel to the fuel injector 1.
  • a control valve 14, 16 which is generally used to adjust the pressure conditions in the two pressure chambers 36, 38 in the sense of a displacement of the piston 30 in the opening or Closing direction is used in the embodiment shown in the figure Setting the pressure of the first pressure chamber 36 in an at the first pressure chamber 36 connected relief line 40 is provided.
  • the control valve also includes a proportional actuator 16 which is proportional Opening and closing the valve body 14 of the control valve 14, 16 via a predetermined setting range allowed.
  • the proportional actuator 16 is in particular formed by a piezo actuator.
  • a Inlet throttle 18 is provided, via which the first pressure chamber 36 from the High-pressure fuel line 13 with a predetermined amount of fuel per unit time is filled. From the ratio of the first via the first flow connection 20 Pressure chamber 36 inflowing amount of fuel and the discharge line 40 and the control valve 14, 16 flowing fuel quantity, the pressure in the first Pressure chamber 36, which acts on the piston 30 in the opening direction of the slide 32.
  • Pressure chamber 38 with the downstream side of the high-pressure fuel line 13 connecting second flow connection is provided as a flow channel 22 which in the piston 30 is formed centrally in its longitudinal direction and from which second pressure chamber 38 to the flow path of the high-pressure fuel line 13 leads cross connection.
  • this second flow connection is as an external channel 24 formed, which outside of the piston 30 from the second pressure chamber 38 to the downstream side of the high-pressure fuel line 13 leads.
  • the fuel injection system on the high-pressure fuel line 13 High pressure fuel as working fluid above that in the first Flow throttle 20 provided inlet throttle 18 to the first pressure chamber 36 fed.
  • the valve body of the control valve 14, 16 (2/2-valve) by the Piezo actuator 16 is controlled, any pressure in the first pressure chamber 36 can be set.
  • This pressure represents the benchmark for the proportionately working Pressure control valve 26.
  • the in the flow path of the high-pressure fuel line 13th switched slide 32 assumes a position that is from the pressure balance in the first and second pressure chambers 36, 38 is defined on the piston 30 acting on both sides.

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Abstract

Es wird ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Dieselmotor beschrieben. Das Kraftstoffeinspritzsystem umfasst einen, von typischerweise mehreren, über eine Kraftstoffhochdruckleitung (13) mit unter hohem Druck vorgehaltenem Kraftstoff versorgten Kraftstoffinjektor (1) zum Einspritzen des Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine während eines Einspritzvorgangs. In der Kraftstoffhochdruckleitung (13) ist dem Kraftstoffinjektor (1) vorgeschaltet ein Drucksteuerventil (26) zur Steuerung des Drucks des während des Einspritzvorgangs eingespritzten Kraftstoffs vorgesehen. Erfindungsgemäß enthält das Drucksteuerventil (26) einen frei verschieblichen beidseitig wirkenden Kolben (30) und einen in den Strömungsweg der Kraftstoffhochdruckleitung (13) geschalteten Schieber (32) zum Öffnen und Schließen des Durchgangsquerschnitts des Strömungsweges der Kraftstoffhochdruckleitung (13) in Abhängigkeit von der Lage des Kolbens (30). An der Vorderseite des Kolbens (30) ist ein diesen in Öffnungsrichtung des Schiebers (32) beaufschlagender erster Druckraum (36) vorgesehen und an der Rückseite des Kolbens (30) ist ein diesen in Schließrichtung des Schiebers (32) beaufschlagender zweiter Druckraum (38) vorgesehen. Ein Stellventil (14, 16) dient zum Einstellen der Drücke im ersten und/oder zweiten Druckraum (36, 38) im Sinne einer Verschiebung des Kolbens (30) in Öffnungs- oder Schließstellung. Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzsystem ermöglicht eine proportionale Ansteuerung des Kraftstoffeinspritzdrucks während des Einspritzvorgangs über einen weiten Einstellbereich.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Dieselmotoren, sind Kraftstoffeinspritzsysteme bekannt, die einen, üblicherweise von mehreren, über eine Kraftstoffhochdruckleitung mit unter hohem Druck vorgehaltenem Kraftstoff versorgten Kraftstoffinjektor zum Einspritzen des Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine während eines Einspritzvorgangs enthalten. Zusätzlich kann bei einem solchen Kraftstoffeinspritzsystem ein in der Kraftstoffhochdruckleitung dem Kraftstoffinjektor vorgeschaltetes Drucksteuerventil zur Steuerung des Drucks des während des Einspritzvorgangs in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzten Kraftstoffs vorgesehen sein.
So ist aus der DE 197 34 354 A1 ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine dieser Art bekannt, welches ein Drucksteuerventil zur zeitabhängigen Modulation der während des Einspritzvorgangs eingespritzten Kraftstoffmenge aufweist. Gemäß einem der dort beschriebenen Ausführungsbeispiele ist eine Verstelleinrichtung zur Steuerung dieses Modulationsventils vorgesehen, welche einen beidseitig von Kraftstoff beaufschlagten Kolben enthält. Dieser steuert einen Ventilnadelkörper des Modulationsventils aufgrund einer resultierenden Kraftdifferenz der an beiden Seiten des Kolbens wirkenden Druckkräfte. Dabei ist auf der Vorderseite des beidseitig wirkenden Kolbens ein von unter hohem Druck stehenden Kraftstoff in Öffnungsrichtung des Modulationsventils beaufschlagter erster Druckraum und auf der Rückseite des beidseitig wirkenden Kolbens ein von Kraftstoff in Schließrichtung beaufschlagter zweiter Druckraum vorgesehen. Der zweite Druckraum wird während der Verschiebung des beidseitig wirkenden Kolbens im Sinne eines Öffnens des Modulationsventils über einen mit einer Drosselstelle versehenen Ablaufkanal druckentlastet.
Aus der DE 199 30 276 A1 ist eine Speichereinspritzeinrichtung ähnlicher Art bekannt, bei welchem zur Realisierung eines zweiten Druckniveaus in der den Kraftstoffinjektor mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff versorgenden Kraftstoffhochdruckleitung ein Schaltventil vorgesehen ist. Bei geschlossenem Schaltventil wird der Kraftstoffinjektor mit einem Restdruck versorgt, der über ein zwischen dem Schaltventil und dem Kraftstoffinjektor in der Kraftstoffhochdruckleitung vorgesehenes Druckhalteventil gehalten wird.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Kraftstoff-Einspritzsystem zu schaffen, bei dem die Möglichkeit der Formung des Einspritzdruckverlaufs besteht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Anspruch 1 angegebene Kraftstoffeinspritzsystem gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Durch die Erfindung wird ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Dieselmotor, geschaffen. Das Kraftstoffeinspritzsystem enthält einen über eine Kraftstoffhochdruckleitung mit unter hohem Druck vorgehaltenem Kraftstoff versorgten Kraftstoffinjektor zum Einspritzen des Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine während eines Einspritzvorgangs. Weiterhin ist ein in der Kraftstoffhochdruckleitung dem Kraftstoffinjektor vorgeschaltetes Drucksteuerventil zur Steuerung des Drucks des während des Einspritzvorgangs eingespritzten Kraftstoffs vorgesehen. Erfindungsgemäß enthält das Drucksteuerventil einen frei verschieblichen beidseitig wirksamen Kolben und einen in den Strömungsweg der Kraftstoffhochdruckleitung geschalteten Schieber zum Öffnen und Schließen des Durchgangsquerschnitts des Strömungsweges der Kraftstoffhochdruckleitung in Abhängigkeit von der Lage des Kolbens. An der Vorderseite des Kolbens ist ein den Kolben in Öffnungsrichtung des Schiebers beaufschlagender erster Druckraum und an der Rückseite des Kolbens ein den Kolben in Schließrichtung des Schiebers beaufschlagender zweiter Druckraum ausgebildet. Ein Stellventil ist zum Einstellen der Drücke im ersten und/oder zweiten Druckraum im Sinne einer Verschiebung des Kolbens in Öffnungs- oder Schließrichtung vorgesehen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems steht der an der Vorderseite des Kolbens vorgesehene erste Druckraum über eine erste Strömungsverbindung mit der stromaufwärtigen Seite der Kraftstoffhochdruckleitung in Verbindung, und der an der Rückseite des Kolbens vorgesehene zweite Druckraum steht über eine zweite Strömungsverbindung mit der stromabwärtigen Seite der Kraftstoffhochdruckleitung in Verbindung.
Vorzugsweise ist das Stellventil zum Einstellen des Drucks des ersten Druckraums vorgesehen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Stellventil in einer an den ersten Druckraum angeschlossenen Entlastungsleitung vorgesehen.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems umfasst das Stellventil eine Proportionalbetätigungseinrichtung.
Eine solche Proportionalbetätigungseinrichtung ist insbesondere vorteilhafterweise durch einen Piezo-Aktor gebildet.
Vorzugsweise ist in der den ersten Druckraum mit der stromaufwärtigen Seite der Kraftstoffhochdruckleitung in verbindenden ersten Strömungsverbindung eine Zulaufdrossel vorgesehen.
Weiterhin von Vorteil ist es, wenn in der mit der stromabwärtigen Seite der Kraftstoffhochdruckleitung in Verbindung stehenden zweiten Strömungsverbindung eine Dämpfungsdrossel vorgesehen ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die den an der Rückseite des Kolbens vorgesehenen zweiten Druckraum mit der stromabwärtigen Seite der Kraftstoffhochdruckleitung verbindende zweite Strömungsverbindung als ein in dem Kolben verlaufender Strömungskanal ausgebildet.
Alternativ dazu kann die den an der Rückseite des Kolbens vorgesehenen zweiten Druckraum mit der stromabwärtigen Seite der Kraftstoffhochdruckleitung verbindende zweite Strömungsverbindung als ein außenliegender Kanal ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist der Schieber einstückig mit dem Kolben ausgebildet, wobei die ersten und zweiten Druckräume an den Enden des Kolbens vorgesehen sind und der Schieber in einem Mittelbereich des Kolbens vorgesehen ist.
Bei der letztgenannten Ausführungsform ist es insbesondere von Vorteil, wenn der Strömungsweg der Kraftstoffhochdruckleitung eine Querverbindung durch den Mittelbereich des Kolbens bildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der die zweite Strömungsverbindung bildende Strömungskanal in Längsrichtung des Kolbens von dem zweiten Druckraum zu der den Strömungsweg der Kraftstoffhochdruckleitung bildenden Querverbindung verläuft.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.
Die Figur zeigt ein schematisiertes Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems.
Das Bezugszeichen 1 bedeutet einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, während eines Einspritzvorgangs. Dem Kraftstoffinjektor 1 wird unter hohem Druck vorgehaltener Kraftstoff über eine Kraftstoffhochdruckleitung 13 zugeführt. Die Kraftstoffhochdruckleitung 13 ist an einen in der Figur nicht eigens dargestellten Hochdruckspeicher angeschlossen, der nach Art eines ölelastischen Hochdruckspeichers arbeitet und in den der Kraftstoff mittels einer, ebenfalls nicht dargestellten Hochdruckpumpe aus einem Kraftstoffvorrat gefördert wird (Common-Rail-System).
Der Kraftstoffinjektor 1 kann in herkömmlicher Weise aufgebaut sein, umfassend eine Einspritzdüse 28, welche bei Entlastung eines in dem Kraftstoffinjektor 1 vorgesehenen Steuerraums 41 geöffnet wird. Dem Steuerraum 41 wird von der Kraftstoffhochdruckleitung 13 über eine Steuerdruckleitung 42, in welcher eine Zulaufdrossel 4 vorgesehen ist, unter hohem Druck stehender Kraftstoff zugeführt. Weiterhin mit dem Steuerraum 41 verbunden ist eine Entlastungsleitung 44, in welche eine Rücklaufdrossel 10 geschaltet ist und die mittels eines Steuerventils 5 zu einer Leckageleitung 48 druckentlastbar ist, wobei eine Steuermenge R anfällt. Das Steuerventil 5 ist über eine Betätigungseinrichtung 8 steuerbar, beispielsweise mittels eines Piezo-Aktors. Beim Öffnen der Düse 28 des Kraftstoffinjektors 1 wird der über die Kraftstoffhochdruckleitung 13 zugeführte Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt.
In dem Strömungsweg der Kraftstoffhochdruckleitung 13 ist dem Kraftstoffinjektor 1 vorgeschaltet ein Drucksteuerventil 26 vorgesehen. Dieses enthält einen frei verschieblichen beidseitig wirksamen Kolben 30 und, einstückig mit diesem ausgebildet, einen Schieber 32 zum Öffnen und Schließen des Durchgangsquerschnitts des Strömungsweges der Hochdruckleitung 13 in Abhängigkeit von der Lage des Kolbens 30. An der Vorderseite des Kolbens 30 ist ein diesen in Öffnungsrichtung des Schiebers 32 beaufschlagender erster Druckraum 36 vorgesehen, und an der Rückseite des Kolbens 30 ist ein den Kolben 30 in Schließrichtung des Schiebers 32 beaufschlagender zweiter Druckraum 38 ausgebildet.
Der an der Vorderseite des Kolbens 30 vorgesehene erste Druckraum 36 ist über eine erste Strömungsverbindung 20 mit der stromaufwärtigen Seite der Kraftstoffhochdruckleitung 13 verbunden. Der an der Rückseite des Kolbens 30 vorgesehene zweite Druckraum steht über eine zweite Strömungsverbindung mit der stromabwärtigen Seite der Kraftstoffhochdruckleitung 13 in Verbindung, welche den Kraftstoff zu dem Kraftstoffinjektor 1 liefert.
Ein Stellventil 14, 16, welches allgemein zum Einstellen der Druckverhältnisse in den beiden Druckräumen 36, 38 im Sinne einer Verschiebung des Kolbens 30 in Öffnungsoder Schließrichtung dient, ist bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel zum Einstellen des Drucks des ersten Druckraums 36 in einer an den ersten Druckraum 36 angeschlossenen Entlastungsleitung 40 vorgesehen. Mittels eines Ventilkörpers 14 des Stellventils 14, 16 ist der erste Druckraum 36 über die Entlastungsleitung 40 zu einer Leckageleitung 46 druckentlastbar, wobei eine Steuermenge R anfällt. Das Stellventil enthält weiterhin eine Proportionalbetätigungseinrichtung 16, welche ein proportionales Öffnen und Schließens des Ventilkörpers 14 des Stellventils 14, 16 über einen vorgegebenen Stellbereich gestattet. Die Proportionalbetätigungseinrichtung 16 ist insbesondere durch einen Piezo-Aktor gebildet.
In der den ersten Druckraum 36 mit der stromaufwärtigen Seite der Kraftstoffhochdruckleitung 13 verbindenden ersten Strömungsverbindung ist eine Zulaufdrossel 18 vorgesehen, über die der erste Druckraum 36 von der Kraftstoffhochdruckleitung 13 mit einer vorgegebenen Kraftstoffmenge pro Zeiteinheit befüllt wird. Aus dem Verhältnis der über die erste Strömungsverbindung 20 dem ersten Druckraum 36 zuströmenden Kraftstoffmenge und der über die Entlastungsleitung 40 und das Stellventil 14, 16 abfließenden Kraftstoffmenge ergibt sich der Druck im ersten Druckraum 36, welcher den Kolben 30 in Öffnungsrichtung des Schiebers 32 beaufschlagt.
In der zweiten Strömungsverbindung 22; 24, über welche der zweite Druckraum 38 mit der stromabwärtigen Seite der Kraftstoffhochdruckleitung 13 in Verbindung steht, ist eine Dämpfungsdrossel 27 vorgesehen, welche eine Dämpfung der aus dem zweiten Druckraum 38 zu der stromabwärtigen Seite der Kraftstoffhochdruckleitung 13 bei einer Verschiebung des Kolbens 30 zu- oder abfließenden Kraftstoffmenge bewirkt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel, welches in der Figur mit durchgezogenen Linien dargestellt ist, ist die den an der Rückseite des Kolbens 30 vorgesehenen zweiten Druckraum 38 mit der stromabwärtigen Seite der Kraftstoffhochdruckleitung 13 verbindende zweite Strömungsverbindung als ein Strömungskanal 22 vorgesehen, der in dem Kolben 30 zentral in dessen Längsrichtung verlaufend ausgebildet ist und von dem zweiten Druckraum 38 zu der den Strömungsweg der Kraftstoffhochdruckleitung 13 bildenden Querverbindung führt.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel, welches in der Figur mit gestrichelten Linien dargestellt ist, ist diese zweite Strömungsverbindung als ein außenliegender Kanal 24 ausgebildet, welcher außerhalb des Kolbens 30 von dem zweiten Druckraum 38 zu der stromabwärtigen Seite der Kraftstoffhochdruckleitung 13 führt.
Beim Betrieb des Kraftstoffeinspritzsystems wird der an der Kraftstoffhochdruckleitung 13 unter hohem Druck anstehende Kraftstoff als Arbeitsfluid über die in der ersten Strömungsverbindung 20 vorgesehene Zulaufdrossel 18 dem ersten Druckraum 36 zugeführt. Mittels des Ventilkörpers des Stellventils 14, 16 (2/2-Ventil), das von dem Piezo-Aktor 16 gesteuert wird, kann in dem ersten Druckraum 36 ein beliebiger Druck eingestellt werden. Dieser Druck stellt die Führungsgröße für das proportional arbeitende Drucksteuerventil 26 dar. Der in den Strömungsweg der Kraftstoffhochdruckleitung 13 geschaltete Schieber 32 nimmt eine Stellung ein, die aus der Druckbilanz in den ersten und zweiten Druckräumen 36, 38 an dem beidseitig wirkenden Kolben 30 definiert ist. Daraus ergibt sich eine Verschiebung des Kolbens 30 und damit des einstückig mit diesem ausgebildeten Schiebers 32 so lange, bis ein Druckgleichgewicht zwischen dem ersten Druckraum 36 und dem zweiten Druckraum 38 eingestellt ist. Herrscht im ersten Druckraum 36 ein Überdruck gegenüber dem zweiten Druckraum 38, so bewegt sich der Kolben 30 und zusammen mit diesem der Schieber 32 in Öffnungsrichtung zu dem zweiten Druckraum 38, der Schieber 32 öffnet den Strömungsweg der Kraftstoffhochdruckleitung 13 und sorgt damit wieder für einen Druckausgleich auf höherem Niveau. Damit ist der für den Einspritzvorgang maßgebliche Druck auf der stromabwärtigen Seite des Drucksteuerventils 36 gleichzeitig die Regelgröße für das Proportionalventil 26. Auf diese Weise ist es möglich, nur durch Veränderung der Ansteuerung des Drucksteuerventils 26 über den Piezo-Aktor 16 nahezu beliebige Einspritzverläufe darzustellen.
Bezugszeichenliste
1
Kraftstoffinjektor
4
Zulaufdrossel
5
Steuerventil
8
Aktor
10
Rücklaufdrossel
13
Kraftstoffhochdruckleitung
14
Stellventil
16
Aktor
18
Zulaufdrossel
20
erste Strömungsverbindung
22
zweite Strömungsverbindung
24
zweite Strömungsverbindung
26
Drucksteuerventil
27
Dämpfungsdrossel
29
Dämpfungsdrossel
30
Kolben
32
Schieber
34
Steuerkanten
36
erster Druckraum
38
zweiter Druckraum
40
Entlastungsleitung
41
Steuerraum
42
Steuerdruckleitung
44
Entlastungsleitung
46
Leckageleitung
48
Leckageleitung
R
Steuermenge

Claims (13)

  1. Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Dieselmotor, mit einem über eine Kraftstoffhochdruckleitung (13) mit unter hohem Druck vorgehaltenem Kraftstoff versorgten Kraftstoffinjektor (1) zum Einspritzen des Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine während eines Einspritzvorgangs und mit einem in der Kraftstoffhochdruckleitung (13) dem Kraftstoffinjektor (1) vorgeschalteten Drucksteuerventil (26) zur Steuerung des Drucks des während des Einspritzvorgangs eingespritzten Kraftstoffs, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucksteuerventil (26) einen frei verschieblichen beidseitig wirksamen Kolben (30) und einen in den Strömungsweg der Kraftstoffhochdruckleitung (13) geschalteten Schieber (32) zum Vergrößern (Öffnen) und Verkleinern (Schließen) des Durchgangsquerschnitts des Strömungsweges der Kraftstoffhochdruckleitung in Abhängigkeit von der Lage des Kolbens (30) enthält, wobei an der Vorderseite des Kolbens (30) ein den Kolben (30) in Öffnungsrichtung des Schiebers (32) beaufschlagender erster Druckraum (36) und an der Rückseite des Kolbens (30) ein den Kolben (30) in Schließrichtung des Schiebers (32) beaufschlagender zweiter Druckraum (38) ausgebildet ist, und dass ein Stellventil (14, 16) zum Einstellen der Drücke im ersten und/oder zweiten Druckraum (36, 38) im Sinne einer Verschiebung des Kolbens (30) in Öffnungs- oder Schließrichtung vorgesehen ist.
  2. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der an der Vorderseite des Kolbens (30) vorgesehene erste Druckraum (36) über eine erste Strömungsverbindung (20) mit der stromaufwärtigen Seite der Kraftstoffhochdruckleitung (13) in Verbindung steht, und dass der an der Rückseite des Kolbens (30) vorgesehene zweite Druckraum (38) über eine zweite Strömungsverbindung (22; 24) mit der stromabwärtigen Seite der Kraftstoffhochdruckleitung (13) in Verbindung steht.
  3. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellventil (14, 16) zum Einstellen des Drucks des ersten Druckraums (36) vorgesehen ist.
  4. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellventil (14, 16) in einer an den ersten Druckraum (36) angeschlossenen Entlastungsleitung (40) vorgesehen ist.
  5. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellventil (14, 16) eine Proportionalbetätigungseinrichtung (16) umfasst.
  6. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Proportionalbetätigungseinrichtung (16) ein Piezo-Aktor ist.
  7. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der den ersten Druckraum (36) mit der stromaufwärtigen Seite der Kraftstoffhochdruckleitung (13) verbindenden ersten Strömungsverbindung (20) eine Zulaufdrossel (18) vorgesehen ist.
  8. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der mit der stromabwärtigen Seite der Kraftstoffhochdruckleitung (13) in Verbindung stehenden zweiten Strömungsverbindung (22; 24) eine Dämpfungsdrossel (27) vorgesehen ist.
  9. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die den an der Rückseite des Kolbens (30) vorgesehenen zweiten Druckraum (38) mit der stromabwärtigen Seite der Kraftstoffhochdruckleitung (13) verbindende zweite Strömungsverbindung als ein in dem Kolben (30) verlaufender Strömungskanal (22) ausgebildet ist.
  10. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die den an der Rückseite des Kolbens (30) vorgesehenen zweiten Druckraum (38) mit der stromabwärtigen Seite der Kraftstoffhochdruckleitung (13) verbindende zweite Strömungsverbindung als ein außenliegender Kanal (24) ausgebildet ist.
  11. Kraftstoffeinspritzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (32) einstückig mit dem Kolben (30) ausgebildet ist, wobei die ersten und zweiten Druckräume (36, 38) an den Enden des Kolbens (30) vorgesehen sind und der Schieber (32) in einem Mittelbereich des Kolbens (30) vorgesehen ist.
  12. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsweg der Kraftstoffhochdruckleitung (13) eine Querverbindung durch den Mittelbereich des Kolbens (30) bildet.
  13. Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 9 in Verbindung mit Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der die zweite Strömungsverbindung (22) bildende Strömungskanal in Längsrichtung des Kolbens (30) von dem zweiten Druckraum (38) zu der den Strömungsweg der Kraftstoffhochdruckleitung (13) bildenden Querverbindung verläuft.
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