EP1252436A2 - Injection device and method for injecting a fluid - Google Patents

Injection device and method for injecting a fluid

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EP1252436A2
EP1252436A2 EP01911336A EP01911336A EP1252436A2 EP 1252436 A2 EP1252436 A2 EP 1252436A2 EP 01911336 A EP01911336 A EP 01911336A EP 01911336 A EP01911336 A EP 01911336A EP 1252436 A2 EP1252436 A2 EP 1252436A2
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EP
European Patent Office
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valve
pressure
injection
chamber
actuating element
Prior art date
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EP01911336A
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German (de)
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Bernd Mahr
Martin Kropp
Hans-Christoph Magel
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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    • F02M63/0215—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 for cutting-out pumps or injectors in case of abnormal operation of the engine or the injection apparatus, e.g. over-speed, break-down of fuel pumps or injectors ; for cutting-out pumps for stopping the engine by draining or closing fuel conduits
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    • F02M2200/70—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger
    • F02M2200/703—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic

Definitions

  • the invention relates to an injection device with an injection nozzle, a pressure booster for increasing a primary pressure, a valve device for actuating the pressure booster and an actuating element for actuating the valve device.
  • the invention further relates to a method for injecting fluid, in which an actuating element is activated, a valve device is actuated by the actuating element, a pressure booster for increasing a primary pressure is actuated by the valve device and an injection nozzle is opened.
  • a generic device and a generic method are known for example from EP 0 562 046 B1.
  • the basic requirement for such a system is to carry out the fuel injection with the greatest possible injection pressure.
  • a high injection pressure has a positive influence on the function of an engine; for example, pollutant emissions and fuel consumption are reduced.
  • a pressure booster is provided, which, by means of a hydraulic transmission, has a primary pressure, for example of a pressure Storage available pressure converts into the desired high injection pressure.
  • a suitable pressure increase can be set by the suitable choice of the areas to which force is applied and the counterforces of elastic means.
  • the pressure booster and the injection nozzle can be controlled in such a way that two 2/2-way valves are provided, each of which is controlled by two separate control elements. Separate control electronics must be provided for each control element. By suitably coordinating the control electronics, switching sequences can be achieved with which different injection processes can be implemented.
  • the apparatus solution described is complex.
  • Generic pressure intensification is particularly useful in connection with a common rail system.
  • the common rail accumulator injection With the common rail accumulator injection, the primary pressure generation and the injection are decoupled.
  • the injection pressure is generated independently of the engine speed and the injection quantity and made available for injection in the "rail" (fuel accumulator).
  • the pressure in the common rail is currently still limited to approx. 1600 bar, so that an increase in pressure is desirable for reasons of emissions and fuel consumption.
  • Pressure boosters with a transmission ratio of 1: 7 are currently known. A pressure booster in combination with a common rail system could therefore deliver particularly good results.
  • the injection device according to the invention is based on the prior art in that the valve device has at least a first 2/2 valve and a second 2/2 valve which can be actuated by the actuating element. Since the two 2/2 valves can be actuated by the same control element, the outlay on equipment is reduced at this point compared to the use of two separate valve controls, so that there is an overall improvement in the system.
  • the first 2/2 valve and the second 2/2 valve can preferably be actuated by the actuating element via a common hydraulic coupling space.
  • This measure also advantageously makes it possible to reduce the outlay in terms of apparatus for using two valves.
  • a single coupling space is sufficient since the 2/2 valves can be matched to one another in a suitable manner.
  • the hydraulic coupling space can also be a force-displacement translation and the compensation of tolerances, e.g. Changes in location serve.
  • the primary pressure is preferably provided by a common rail. It is thus possible to combine the advantages of a common rail system with the pressure-boosted injection device.
  • the common rail pressure which is currently limited to approx. 1600 bar, can be increased in pressure; thus emissions and fuel consumption are reduced. It is particularly advantageous if the injection system is stroke-controlled. There is thus a control chamber, via the relief of which the injector can be opened. "In this way it is possible to open the injector at a comparatively low pressure in the supply area of the injector, and thus an injection - for example a pre-injection - with little To carry out printing, for example with rail printing.
  • the first 2/2 valve In a first state, the first 2/2 valve preferably closes a control chamber for stroke control, and the first 2/2 valve opens the control chamber for stroke control in a second state. An actuation of the first 2/2 valve is therefore sufficient to initiate an injection.
  • the second 2/2 valve In a first state, the second 2/2 valve preferably separates a jerk space of the pressure booster from a return system, and the second 2/2 valve couples the jerk space of the pressure booster with the return system in a second state.
  • the jerk space thus represents a control space for the pressure booster.
  • the first 2/2-valve and the second 2/2-valve are matched to one another in such a way that the first 2/2-valve is activated by partially actuating the actuating element can be transferred from its first state to its second state and the second 2/2-valve can then be transferred from its first state to its second state by further actuation of the actuating element.
  • the stroke control provided by the first 2/2 valve can be used for a pre-injection at low rail pressure, while the actuation of the first valve with subsequent actuation of the second 2/2 valve is used for a main injection with increased pressure: ,
  • a separate control of the injection nozzle (stroke control) and the pressure build-up by the pressure booster is thus possible. This allows a varied shaping of the injection pressure curve.
  • a control chamber for the stroke control is advantageously connected to the first 2/2 valve via a first throttle, and the control chamber for the stroke control is connected to the supply area of the injection nozzle via a second throttle.
  • the opening speed of the nozzle needle in stroke-controlled injection can be determined by the flow difference of these throttles.
  • a working pressure chamber of the pressure booster is preferably connected to a high pressure chamber of the pressure booster via a non-return valve, via which the high pressure chamber is available.
  • a non-return valve via which the high pressure chamber is available.
  • a check valve prevents the high pressure from reaching the high pressure chamber of the pressure booster into the working pressure chamber of the pressure booster; on the other hand, the check valve enables the high pressure chamber to be filled from the working pressure chamber.
  • a throttle connected in series is advantageously provided. This measure creates a pressure difference between the working pressure chamber and the high pressure chamber in the event of an undesired, increased leakage flow in the injector, for example by needle clamps.
  • a working pressure chamber of the pressure booster is preferably connected via a non-return valve to a pressure chamber of the pressure booster, via which the pressure chamber can be relieved.
  • the pressure booster piston assumes its maximum stroke when there is a pressure difference between the working pressure chamber and the high-pressure chamber and closes the connecting line to the injector in this position. In this way, the corresponding injector is switched off in the event of damage.
  • a jerk space of the pressure booster can be filled from the working pressure space. This can be done using a choke, for example. A sudden increase in pressure in the back space is not permitted due to the throttle. However, it is possible to fill the back space via the throttle, so that the booster is ready for the next injection process.
  • the actuating element is arranged between the pressure booster and the valve device.
  • the first 2/2 valve can move into the vicinity of the injection nozzle, which avoids an unnecessary enlargement of the control room.
  • the actuating element is arranged between the first 2/2 valve and the second 2/2 valve.
  • the adjusting element can be arranged such that its movement is perpendicular to the longitudinal extension of the injection device. This also has advantages in With regard to minimizing the volume of the control room of the stroke control and also the pressure booster.
  • actuating element is arranged above the valve device and pressure booster. This variant offers the possibility of a very compact design.
  • the control element is preferably a piezo actuator.
  • Piezo actuators have proven themselves as electronically controllable control elements, especially since their structure is compact and they work reliably. Furthermore, the actuating function can be changed by changing the parameters (voltage, pulse duration) of the control.
  • control element and the valve device are realized by a solenoid valve with two valve bodies, a first valve body with a valve sealing seat and a second valve body with a valve sealing seat being arranged coaxially one inside the other.
  • first valve body is connected to the actuating element by a connecting member that is located within the second valve body. It is particularly preferred that the guidance of the first valve body lies outside the second valve body.
  • the invention is therefore not limited to the use of a piezo actuator. Rather, a compact and reliable variant can also be implemented on the basis of the specified embodiments with a solenoid valve.
  • the invention builds on the generic method according to claim 16 in that a first 2/2 valve and a second 2/2 valve of the valve device are actuated by the actuating element. Only a single control element and its preferably electronic control is required. loaned to operate both the first 2/2 valve and the second 2/2 valve.
  • first 2/2 valve and the second 2/2 valve are actuated by the actuating element via a common hydraulic coupling space.
  • the method according to the invention can be designed in a simple manner.
  • opening the first 2/2 valve causes low pressure injection
  • opening the second 2/2 valve causes higher pressure injection
  • the actuation of the first 2/2 valve is preferably used for the pre-injection.
  • An injection can thus be carried out with low pressure and a small injection quantity.
  • a first valve is opened by partially actuating the actuating element, pre-injection starting at low pressure and then closing the first valve by resetting the actuating element, so that the injection is stopped.
  • the method according to the invention is particularly advantageous in that a control chamber is relieved by partial actuation of the control element, so that the injection nozzle opens and an injection phase begins at low pressure, and then by further actuation of the control element, a pressure intensifier jerk space with a return system by opening the second 2/2 valve is connected, there is then a pressure increase in the injection pressure by the pressure booster, so that now an injection phase takes place at high pressure and then close the first 2/2 valve and the second 2/2 valve by resetting the control element so that the injection is ended.
  • a single actuating element communicates with two 2/2 valves via preferably a single coupling space.
  • the advantages of a stroke-controlled pre-injection are combined with the advantages of an increasing pressure curve during the main injection. It can also be useful that by actuating the actuating element, a pressure intensifier's back space is connected to a return flow system by opening the second 2/2 valve and the pressure intensifier is increasing pressure, and by further actuating the actuating element, a control space is relieved, so that the injector opens and there is an injection phase at high pressure.
  • post-injection can advantageously take place at a high pressure level: by downshifting from the second switching position to the first switching position only the injector is closed, while the booster remains active. Switching to the second switching position again opens the injector for post-injection at high pressure.
  • the high pressure chamber of the pressure booster is preferably filled via a check valve, via which it is connected to the working pressure chamber. Since there is a sufficient fluid reservoir in the working pressure chamber, it is useful to use this to fill the high pressure chamber via a check valve. Conversely, the high pressure from the high-pressure chamber cannot exceed the working pressure chamber of the pressure booster through the check valve; the pressure is fully used to control the injector.
  • a jerk space of the pressure booster is preferably filled from the working pressure space of the pressure booster. This can be done using a choke, for example.
  • the throttle thus permits filling and thus provision of the pressure booster for the next injection process; however, it avoids an undesired transmission of a rapid pressure change from the working pressure chamber of the pressure booster into the jerk chamber.
  • the method is particularly advantageous if the course of the actuation of the control element and / or the design of the valve switching forces is used to shape the course of an injection.
  • the system thus offers numerous possible variations, which can either be permanently installed through the design of the components or can also be changed in the process by controlling the control element.
  • the invention is characterized in particular by the fact that by using two 2/2 valves which are actuated by a common actuating element via a common coupling space, an injection device with pressure booster can be controlled in a reliable manner. It is therefore no longer necessary to provide separate electronic and hydraulic controls for the pressure booster and the injector. This results in an advantageous reduction in the expenditure on equipment.
  • the advantages of a stroke-controlled pre-injection can advantageously be combined with the advantages of an increasing pressure curve in the main injection.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of an injection device according to the invention
  • FIG. 2 shows a second embodiment of an injection device according to the invention
  • FIG. 3 shows a third embodiment of an injection device according to the invention
  • Figure 4 shows a hydraulic circuit diagram with important system components
  • Figure 5 shows a fourth embodiment of an injection device according to the invention. Description of the exemplary embodiments
  • FIG. 1 shows a first embodiment of an injection device 10 according to the invention.
  • An injection nozzle 12 is used to inject fuel into the combustion chamber of an engine, in particular a diesel engine.
  • the injector 12 is provided with fuel at a pressure from a pressure booster 16.
  • the injection nozzle 12 is controlled by a first 2/2 valve 18.
  • the pressure booster 16 is controlled by a second 2/2 valve 20.
  • Both 2/2-valves 18, 20 are operated by a piezo actuator 22 via a common hydraulic coupling space 24.
  • a pressure builds up in a control chamber 44, which in the normal case corresponds to the pressure of a pressure accumulator (common rail) 26; this provides the primary pressure for injector 10.
  • the pressure in the control chamber 44 exerts a closing force on the injection nozzle 12, as a result of which the injection nozzle is closed.
  • the control chamber 44 is relieved, the closing force is reduced, and the injection nozzle 12 can open by this stroke control.
  • the second 2/2 valve 20 blocks a connection between the return system 34 of the injection device and a pressure chamber 46 of the pressure booster 16. If the second 2/2 valve 20 opens, the pressure in the pressure chamber 46 can be relieved and thus pressure can be increased by the pressure booster 16.
  • the working pressure chamber 32 and the high pressure chamber 36 of the pressure booster 16 are connected to one another via a check valve 38 and a throttle 56.
  • the high-pressure chamber 36 can thus be released from the working pressure chamber 32 via the check valve 38 in preparation for the next pressure drop. Refill the fill while the throttle 56 prevents the fill path from acting as a bypass upon injection.
  • a further non-return valve 48 is provided, via which the working pressure chamber 32 is connected to the non-return chamber 4 "6 of the pressure booster 16. The non-return valve 48 prevents the build-up of overpressure in the pressure chamber 46 of the pressure booster.
  • a throttle 50 connected in parallel with the non-return valve 48 permits refilling of the jerk chamber 46, but avoids an undesirable sudden pressure transfer between the working pressure chamber 32 and the jerk chamber 46.
  • two further throttles 52, 54 are provided as the inlet throttle 52 and the outlet throttle 54 of the control chamber 44. It is intended to note that, in particular, the check valve 48 and the throttle 56 bring considerable advantages with regard to the intrinsic safety of the system, but in principle need not be decisive for the functionality of the system.
  • the injection device 10 can be operated, for example, in such a way that the piezo actuator 22 is first activated in such a way that only a small stroke (partial stroke) takes place. This stroke is selected so that the first 2/2 valve 18 opens, but the second 2/2 valve 20 remains closed.
  • the control chamber 44 is relieved via the throttle 54, and the injection nozzle 12 is stroke-controlled opened.
  • the pressure of the common rail 26 is normally above the working pressure chamber 32 of the pressure booster 16, the throttle 56 and the check valve 38 on the injection nozzle 12.
  • a larger stroke of the piezo actuator 22 then takes place, so that the second 2/2 valve 20 also opens.
  • the high pressure space 36 of the pressure booster 16 is filled via the throttle 56 and the check valve 38 from the working pressure space 32 of the pressure booster 16.
  • the activation of the first 2/2-valve 18 with a small stroke of the piezo actuator 22 can therefore be used in an advantageous manner for pre-injection with low pressure.
  • the piezo actuator 22 is arranged on the side of the injection device 10. In this way, a 180 ° arrangement can be selected for the first 2/2 valve 18 and the second 2/2 valve 20. Such an arrangement has advantages with regard to minimizing the volumes of the effective control chamber for the stroke control and of the pressure booster 16. Components which correspond to those in FIG. 1 are identified by the same reference symbols.
  • FIG. 1 A hydraulic circuit diagram is shown in FIG. To generate the system pressure, e.g. B. a quantity-controlled system pressure, e.g. B. a quantity-controlled system pressure, e.g. B. a quantity-controlled system pressure, e.g. B.
  • High pressure pump used.
  • the fuel is compressed to a controllable first system pressure of approximately 300 bar to approximately 1500 bar and stored in a pressure accumulator (common rail) 26.
  • the injection is controlled by needle stroke control via the valve 18, which is shown schematically by its various switching states.
  • the pressure booster 16 is controlled by a 2/2 valve 20, which is also shown schematically by its various switching states.
  • a bypass with a check valve 38 is available for refilling the high-pressure chamber 36 of the pressure booster 16.
  • injections with different pressures can take place with the arrangement shown. If the valve 20 is closed, the entire injector 14 is under rail pressure; the pressure booster 16 is in its initial position. By actuating (stroke control) the injector 12 with the valve 18, injection with rail pressure can take place as in a common rail system of the prior art. If an injection is to take place with an increased injection pressure, the valve 20 is activated. The pressure booster 16 is thus actuated.
  • valves 18, 20 are controlled by the same actuator 22.
  • the actuator 22 has three positions - a rest position and two switch positions. Taking the different different positions is achieved by varying the actuation of the actuator 22.
  • both valves 18, 20 have no flow, the rail pressure is applied to the injector 14 via the bypass path with the check valve 38.
  • the injection nozzle 12 is closed due to the pressure in the control chamber 44, the pressure booster 16 is in its starting position.
  • both valves 18, 22 are switched to flow.
  • both the control chamber 44 of the injector 14 and the jerk chamber 46 of the pressure booster 16 are relieved.
  • the rail pressure is increased by the pressure booster, and an injection with increased injection pressure takes place.
  • the system is first brought into the first switching position (S1) and then after a certain delay in the second switching position (S2), there is a boot injection.
  • FIG. 4 Another embodiment of the invention is shown in FIG. 4 on the right side (b).
  • the rest position (RS) corresponds to that in the exemplary embodiment, which is shown on the left (a).
  • both valves 18, 20 are opened, so that the injector 14 is also activated.
  • post-injection can advantageously take place at a high pressure level: by downshifting from the second switching position (S2) to the first switching position (S1), only the injection nozzle 12 is closed, the pressure booster 16 remaining active. Switching again to the second switching position (S2) then opens the injector 12 for post-injection at high pressure.
  • FIG. A three-stage magnetic actuator is provided as the actuator 22.
  • the valves 18, 20 are arranged coaxially.
  • the first switching position which is assumed by the control with a low switching voltage, only the small stroke (hl) is run through until the first valve body 60 strikes a second valve body 62. Moving only the first valve body 60 so that there is a flow at the valve seat 64 of the valve 18. The second valve body 62 remains in its valve seat 66 so that the valve 20 remains in the closed state.
  • the springs 68, 70 of the actuator 22 act in opposite directions, and the spring force is reduced.
  • This low effective spring force, the low moving mass (only the first valve body 60 moves) and the short stroke enable a short switching time. This is particularly advantageous for a pre-injection.
  • the second switching position is assumed by actuating the actuator 22 with a higher control voltage.
  • the stroke (h2) is run through, and the valve seat 66 of the valve 20 also switches to flow.
  • the guide 80 of the first valve body 60 lies outside the second valve body 62.
  • valve piston 60 may have a certain amount of play in relation to the valve body 62. This enables a two-part and thus simpler manufacture of the double valve representing the valves 18, 20.

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Abstract

The invention relates to an injection device with an injector (12), a pressure intensifier (16) for intensifying a primary pressure, a valve device (18, 20) for actuating the pressure intensifier (16), and an actuating element (22) for actuating the valve device (18, 20), wherein the valve device has at least one first 2/2-port directional-control valve (18) and one second 2/2-port directional-control valve (20), which can be actuated by the actuating element (22). The invention also relates to a method for injecting fluid, in which an actuating element (22) is activated, the actuating element (22) actuates a valve device (18, 20), the valve device (18, 20) actuates a pressure intensifier (16) for intensifying a primary pressure, and an injector (12) is opened, wherein the actuating element (22) actuates a first 2/2-port directional-control valve (18) and a second 2/2-port directional-control valve (20) of the valve device.

Description

Einspritzeinrichtung und Verfahren zum Einspritzen von FluidInjection device and method for injecting fluid
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Einspritzeinrichtung mit einer Einspritzdüse, einem Druckverstarker zum Verstarken eines primären Druckes, einer Ventileinrichtung zum Betatigen des Druckverstarkers und einem Stellelement zum Betatigen der Ventileinrichtung. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Einspritzen von Fluid, bei dem ein Stellelement ak- tiviert wird, eine Ventileinrichtung von dem Stellelement betätigt wird, ein Druckverstarker zum Verstarken eines primären Druckes durch die Ventileinrichtung betätigt wird und eine Einspritzdüse geöffnet wird.The invention relates to an injection device with an injection nozzle, a pressure booster for increasing a primary pressure, a valve device for actuating the pressure booster and an actuating element for actuating the valve device. The invention further relates to a method for injecting fluid, in which an actuating element is activated, a valve device is actuated by the actuating element, a pressure booster for increasing a primary pressure is actuated by the valve device and an injection nozzle is opened.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung und ein gattungsgemaßes Verfahren sind beispielsweise aus der EP 0 562 046 Bl bekannt. Die Grundanforderung an ein solches System besteht darin, die Kraftstoffeinspritzung mit einem möglichst großen Einspritzdruck vorzunehmen. Ein hoher Einspritzdruck hat posi- tive Einflüsse auf die Funktion eines Motors; zum Beispiel werden die Schadstoffemissionen und der Kraftstoffverbrauch herabgesetzt. Zur Realisierung des hohen Einspritzdruckes ist ein Druckverstarker vorgesehen, welcher durch eine hydraulische Übersetzung einen primären, etwa von einem Druck- Speicher zur Verfugung gestellten Druck in den erwünschten hohen Einspritzdruck umsetzt. Durch die geeignete Wahl der mit Kraft beaufschlagten Flachen und die Gegenkräfte elastischer Mittel kann eine geeignete Druckverstarkung einge- stellt werden.A generic device and a generic method are known for example from EP 0 562 046 B1. The basic requirement for such a system is to carry out the fuel injection with the greatest possible injection pressure. A high injection pressure has a positive influence on the function of an engine; for example, pollutant emissions and fuel consumption are reduced. To achieve the high injection pressure, a pressure booster is provided, which, by means of a hydraulic transmission, has a primary pressure, for example of a pressure Storage available pressure converts into the desired high injection pressure. A suitable pressure increase can be set by the suitable choice of the areas to which force is applied and the counterforces of elastic means.
Die Ansteuerung von Druckverstarker und Einspritzdüse kann so erfolgen, daß zwei 2/2-Ventile vorgesehen sind, die jeweils von zwei getrennten Stellelementen angesteuert werden. Für jedes Stellelement ist dabei eine separate Ansteuerelektronik vorzusehen. Durch geeignete Abstimmung der Ansteuerelektroniken lassen sich Schaltabfolgen erreichen, mit denen unterschiedliche Einspritzvorgange realisiert werden können. Allerdings ist die beschriebene apparative Losung aufwendig.The pressure booster and the injection nozzle can be controlled in such a way that two 2/2-way valves are provided, each of which is controlled by two separate control elements. Separate control electronics must be provided for each control element. By suitably coordinating the control electronics, switching sequences can be achieved with which different injection processes can be implemented. However, the apparatus solution described is complex.
Eine gattungsgemaße Druckverstarkung ist insbesondere im Zusammenhang mit einem Common-Rail-System nutzlich. Bei der Speichereinspritzung "Common-Rail" sind die primäre Druckerzeugung und die Einspritzung entkoppelt. Der Einspritzdruck wird unabhängig von der Motordrehzahl und der Einspritzmenge erzeugt und im "Rail" (KraftstoffSpeicher) für die Einspritzung bereitgestellt. Auf diese Weise laßt sich grundsatzlich ein gunstiger Einspritzverlauf realisieren, da insbesondere Einspritzdruck und Einspritzmenge für jeden Betriebspunkt des Motors unabhängig voneinander festgelegt werden können. Allerdings ist der Druck im Common-Rail zur Zeit noch auf ca. 1600 bar begrenzt, so daß aus Emissionsgrunden und Gründen des Kraftstoffverbrauchs eine Erhöhung des Druckes erwünscht ist. Zur Zeit sind Druckverstarker mit einem Uber- setzungsverhaltnis von 1:7 bekannt. Ein Druckverstarker in Kombination mit einem Common-Rail-System konnten somit besonders gute Ergebnisse liefern. Vorteile der ErfindungGeneric pressure intensification is particularly useful in connection with a common rail system. With the common rail accumulator injection, the primary pressure generation and the injection are decoupled. The injection pressure is generated independently of the engine speed and the injection quantity and made available for injection in the "rail" (fuel accumulator). In this way, it is possible in principle to implement an advantageous injection profile, since in particular the injection pressure and the injection quantity can be determined independently of one another for each operating point of the engine. However, the pressure in the common rail is currently still limited to approx. 1600 bar, so that an increase in pressure is desirable for reasons of emissions and fuel consumption. Pressure boosters with a transmission ratio of 1: 7 are currently known. A pressure booster in combination with a common rail system could therefore deliver particularly good results. Advantages of the invention
Die erfindungsgemaße Einspritzeinrichtung gemäß Anspruch 1 baut auf dem Stand der Technik dadurch auf, daß die Venti- leinrichtung mindestens ein erstes 2/2-Ventil und ein zweites 2/2-Ventil aufweist, welche von dem Stellelement beta- tigbar sind. Da die beiden 2/2-Ventile durch dasselbe Stellelement betatigbar sind, wird an dieser Stelle der apparative Aufwand im Vergleich zur Verwendung zweier separater Ventilansteuerungen verringert, so daß insgesamt eine Verbesserung des Systems vorliegt.The injection device according to the invention is based on the prior art in that the valve device has at least a first 2/2 valve and a second 2/2 valve which can be actuated by the actuating element. Since the two 2/2 valves can be actuated by the same control element, the outlay on equipment is reduced at this point compared to the use of two separate valve controls, so that there is an overall improvement in the system.
Bevorzugt sind das erste 2/2-Ventil und das zweite 2/2- Ventil über einen gemeinsamen hydraulischen Kopplungsraum von dem Stellelement betatigbar. Auch durch diese Maßnahme ist es in vorteilhafter Weise möglich, den apparativen Aufwand der Verwendung von zwei Ventilen zu verringern. Ein einziger Kopplungsraum reicht aus, da sich die 2/2-Ventile in geeigneter Weise aufeinander abstimmen lassen. Beispiels- weise kann erreicht werden, daß die Ventile durch eine geeignete Einstellung hydraulischer Druckflachen und elastischer Mittel zu unterschiedlichen Zeitpunkten bzw. zu unterschiedlichen Aktivierungszustanden (Teilhub/Vollhub) auf die Betätigung durch das Stellelement reagieren. Der hydrauli- sehe Kopplungsraum kann auch einer Kraft-Weg-Ubersetzung und dem Ausgleich von Toleranzen, z.B. Lagenanderungen dienen.The first 2/2 valve and the second 2/2 valve can preferably be actuated by the actuating element via a common hydraulic coupling space. This measure also advantageously makes it possible to reduce the outlay in terms of apparatus for using two valves. A single coupling space is sufficient since the 2/2 valves can be matched to one another in a suitable manner. For example, it can be achieved that the valves react to the actuation by the actuating element by suitable adjustment of hydraulic pressure surfaces and elastic means at different times or at different activation states (partial stroke / full stroke). The hydraulic coupling space can also be a force-displacement translation and the compensation of tolerances, e.g. Changes in location serve.
Vorzugsweise wird der primäre Druck von einem Common-Rail zur Verfugung gestellt. Es ist somit möglich, die Vorteile eines Common-Rail-Systems mit der druckverstarkten Einspritzeinrichtung zu kombinieren. Der Common-Rail-Druck, welcher zur Zeit auf ca. 1600 bar begrenzt ist, kann druckverstarkt werden; somit werden Emissionen und der Kraftstoffverbrauch reduziert. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Einspritzsystem hubgesteuert ist. Es liegt somit ein Steuerraum vor, über dessen Entlastung sich die Einspritzdüse offnen laßt." Auf diese Weise ist es möglich, bei einem vergleichsweise geringen Druck im Zufuhrbereich der Einspritzdüse, die Einspritzdüse gleichwohl zu offnen und so eine Einspritzung - etwa eine Voreinspritzung - mit geringem Druck vorzunehmen, zum Beispiel bei Rail-Druck.The primary pressure is preferably provided by a common rail. It is thus possible to combine the advantages of a common rail system with the pressure-boosted injection device. The common rail pressure, which is currently limited to approx. 1600 bar, can be increased in pressure; thus emissions and fuel consumption are reduced. It is particularly advantageous if the injection system is stroke-controlled. There is thus a control chamber, via the relief of which the injector can be opened. "In this way it is possible to open the injector at a comparatively low pressure in the supply area of the injector, and thus an injection - for example a pre-injection - with little To carry out printing, for example with rail printing.
Vorzugsweise verschließt das erste 2/2-Ventil in einem ersten Zustand einen Steuerraum für eine Hubsteuerung, und das erste 2/2-Ventil öffnet in einem zweiten Zustand den Steuerraum für die Hubsteuerung. Eine Betätigung des ersten 2/2- Ventils reicht somit aus, um eine Einspritzung zu veranlassen.In a first state, the first 2/2 valve preferably closes a control chamber for stroke control, and the first 2/2 valve opens the control chamber for stroke control in a second state. An actuation of the first 2/2 valve is therefore sufficient to initiate an injection.
Bevorzugt trennt das zweite 2/2-Ventil in einem ersten Zustand einen Ruckraum des Druckverstarkers von einem Ruck- laufsystem, und das zweite 2/2-Ventil koppelt in einem zweiten Zustand den Ruckraum des Druckverstarkers mit dem Rucklaufsystem. Der Ruckraum stellt somit einen Steuerraum für den Druckverstarker dar. Durch ein Offnen des zweiten 2/2- Ventils wird folglich der Ruckraum des Druckverstarkers ent- lastet, was zu einer Druckverstarkung durch den Druckverstarker fuhrt. Dieser Druck wird der Einspritzdüse zugeführt, so daß eine Einspritzung mit hohem Druck erfolgen kann. Diese erfolgt bei höherem Druck als die Einspritzung aufgrund der Betätigung des ersten 2/2-Ventils. Folglich können die Vorteile beider Einspritzvorgange miteinander kombiniert werden.In a first state, the second 2/2 valve preferably separates a jerk space of the pressure booster from a return system, and the second 2/2 valve couples the jerk space of the pressure booster with the return system in a second state. The jerk space thus represents a control space for the pressure booster. By opening the second 2/2 valve, the pressure space of the pressure booster is thus relieved, which leads to a pressure increase by the pressure booster. This pressure is supplied to the injection nozzle so that high pressure injection can take place. This takes place at a higher pressure than the injection due to the actuation of the first 2/2 valve. As a result, the advantages of both injection processes can be combined.
Vorteilhafterweise sind das erste 2/2-Ventil und das zweite 2/2-Ventil so aufeinander abgestimmt, daß durch teilweises Betatigen des Stellelementes zunächst das erste 2/2-Ventil aus seinem ersten Zustand in seinen zweiten Zustand uber- fuhrbar ist und daraufhin durcn weiteres Betatigen des Stellelementes das zweite 2/2-Ventil aus seinem ersten Zustand in seinen zweiten Zustand uberfuhrbar ist. Somit laßt sich z.B. die durch das erste 2/2-Ventil erfolgende Hubsteuerung für eine Voreinspritzung bei niedrigem Rail-Druck nutzen, wahrend die Betätigung des ersren Ventils mit nachfolgender Betätigung des zweiten 2/2-Ventιls für eine Haupteinspritzung mit erhöhtem Druck genutzt: wird. Es ist somit eine ge- trennte Ansteuerung der Einspritzdüse (Hubsteuerung) und des Druckaufbaus durch den Druckverstarker möglich. Dies erlaubt eine vielfaltige Formung des Einspritzdruckverlaufes.Advantageously, the first 2/2-valve and the second 2/2-valve are matched to one another in such a way that the first 2/2-valve is activated by partially actuating the actuating element can be transferred from its first state to its second state and the second 2/2-valve can then be transferred from its first state to its second state by further actuation of the actuating element. Thus, for example, the stroke control provided by the first 2/2 valve can be used for a pre-injection at low rail pressure, while the actuation of the first valve with subsequent actuation of the second 2/2 valve is used for a main injection with increased pressure: , A separate control of the injection nozzle (stroke control) and the pressure build-up by the pressure booster is thus possible. This allows a varied shaping of the injection pressure curve.
Vorteilhafterweise ist ein Steuerraum für die Hubsteuerung über eine erste Drossel mit dem ersten 2/2-Ventil verbunden, und der Steuerraum für die Hubsteuerung ist über eine zweite Drossel mit dem Zufuhrbereich der Einspritzdüse verbunden. Durch den Durchflußunterschied dieser Drosseln laßt sich die Offnungsgeschwindigkeit der Dusennadel bei der hubgesteuer- ten Einspritzung bestimmen.A control chamber for the stroke control is advantageously connected to the first 2/2 valve via a first throttle, and the control chamber for the stroke control is connected to the supply area of the injection nozzle via a second throttle. The opening speed of the nozzle needle in stroke-controlled injection can be determined by the flow difference of these throttles.
Vorzugsweise ist ein Arbeitsdruckraum des Druckverstarkers mit einem Hochdruckraum des Druckverstarkers über ein Ruckschlagventil verbunden, über welches der Hochdruckraum be- fulibar ist. Eine solche Befullung des Hochdruckraums ist bei jedem Einspritzzyklus erforderlich, damit Fluid für die Hochdruckeinspritzung zur Verfugung steht. Ein Ruckschlagventil verhindert, daß der hohe Druck aus dem Hochdruckraum des Druckverstarkers in den Arbeitsdruckraum des Druckver- starkers gelangt; andererseits ermöglicht das Ruckschlagventil die Befullung des Hochdruckraumes aus dem Arbeitsdruckraum. Vorteilhafterweise ist zusatzlich zu dem Ruckschlagventil eine damit in Reihe geschaltete Drossel vorgesehen. Durch diese Maßnahme wird bei einem unerwünschten, erhöhten Leckagestrom im Injektor, z.B. durch Nadelklemmen, eine' Druckdif- ferenz zwischen dem Arbeitsdruckraum und dem Hochdruckraum erzeugt .A working pressure chamber of the pressure booster is preferably connected to a high pressure chamber of the pressure booster via a non-return valve, via which the high pressure chamber is available. Such a filling of the high-pressure space is necessary for every injection cycle so that fluid is available for the high-pressure injection. A check valve prevents the high pressure from reaching the high pressure chamber of the pressure booster into the working pressure chamber of the pressure booster; on the other hand, the check valve enables the high pressure chamber to be filled from the working pressure chamber. In addition to the check valve, a throttle connected in series is advantageously provided. This measure creates a pressure difference between the working pressure chamber and the high pressure chamber in the event of an undesired, increased leakage flow in the injector, for example by needle clamps.
Bevorzugt ist ein Arbeitsdruckraum des Druckverstarkers über ein Ruckschlagventil mit einem Ruckraum des Druckverstarkers verbunden, über welches der Ruckraum entlastbar ist. Dadurch nimmt der Druckverstarkerkolben bei einer Druckdifferenz zwischen dem Arbeitsdruckraum und dem Hochdruckraum seinen Maximalhub ein und verschließt in dieser Position die Verbindungsleitung zum Injektor. Auf diese Weise wird der ent- sprechende Injektor im Schadensfall abgeschaltet.A working pressure chamber of the pressure booster is preferably connected via a non-return valve to a pressure chamber of the pressure booster, via which the pressure chamber can be relieved. As a result, the pressure booster piston assumes its maximum stroke when there is a pressure difference between the working pressure chamber and the high-pressure chamber and closes the connecting line to the injector in this position. In this way, the corresponding injector is switched off in the event of damage.
Besonders vorteilhaft ist auch, wenn ein Ruckraum des Druckverstarkers aus dem Arbeitsdruckraum befullbar ist. Dies kann beispielsweise über eine Drossel erfolgen. Ein schlag- artiges Ansteigen des Druckes im Ruckraum wird aufgrund der Drossel nicht gestattet. Jedoch ist es möglich den Ruckraum über die Drossel zu befullen, so daß der Druckverstarker für den nächsten Einspritzvorgang bereit ist.It is also particularly advantageous if a jerk space of the pressure booster can be filled from the working pressure space. This can be done using a choke, for example. A sudden increase in pressure in the back space is not permitted due to the throttle. However, it is possible to fill the back space via the throttle, so that the booster is ready for the next injection process.
Es kann vorteilhaft sein, wenn das Stellelement zwischen dem Druckverstarker und der Ventileinrichtung angeordnet ist. Auf diese Weise kann beispielsweise das erste 2/2-Ventil in die Nahe der Einspritzdüse rucken, was eine unnötige Vergrößerung des Steuerraums vermeidet. Es kann aber auch nutzlich sein, wenn das Stellelement zwischen dem ersten 2/2-Ventil und dem zweiten 2/2-Ventil angeordnet ist. Insbesondere kann das Stellelement so angeordnet sein, daß seine Bewegung senkrecht zur Langsausdehnung der Einspritzeinrichtung verläuft. Auch dies hat Vorteile im Hinblick auf die Minimierung der Volumina des Steuerraums der Hubsteuerung und auch des Druckverstarkers.It can be advantageous if the actuating element is arranged between the pressure booster and the valve device. In this way, for example, the first 2/2 valve can move into the vicinity of the injection nozzle, which avoids an unnecessary enlargement of the control room. However, it can also be useful if the actuating element is arranged between the first 2/2 valve and the second 2/2 valve. In particular, the adjusting element can be arranged such that its movement is perpendicular to the longitudinal extension of the injection device. This also has advantages in With regard to minimizing the volume of the control room of the stroke control and also the pressure booster.
Es kann ebenfalls vorteilhaft sein, daß das Stellelement oberhalb von Ventileinrichtung und Druckverstarker angeordnet ist. Diese Variante bietet die Möglichkeit einer sehr kompakten Bauform.It can also be advantageous that the actuating element is arranged above the valve device and pressure booster. This variant offers the possibility of a very compact design.
Vorzugsweise ist das Stellelement ein Piezoaktor. Piezoakto- ren haben sich als elektronisch ansteuerbare Stellelemente bewahrt, insbesondere da sie in ihrem Aufbau kompakt sind und zuverlässig arbeiten. Ferner ist die Stellfunktion durch Veränderung der Parameter (Spannung, Impulsdauer) der Ansteuerung veränderbar.The control element is preferably a piezo actuator. Piezo actuators have proven themselves as electronically controllable control elements, especially since their structure is compact and they work reliably. Furthermore, the actuating function can be changed by changing the parameters (voltage, pulse duration) of the control.
Es kann allerdings auch nutzlich sein, daß das Stellelement und die Ventileinrichtung durch ein Magnetventil mit zwei Ventilkorpern verwirklicht sind, wobei ein erster Ventil- korper mit einem Ventildichtsitz und ein zweiter Ventilkor- per mit einem Ventildichtsitz koaxial ineinander angeordnet sind. Vorteilhafterweise ist dabei der erste Ventilkorper durch ein Verbindungsglied, das sich innerhalb des zweiten Ventilkorpers befindet, mit dem Stellelement verbunden ist. Besonders zu bevorzugen ist, daß die Fuhrung des ersten Ven- tilkorpers außerhalb des zweiten Ventilkorpers liegt. Die Erfindung ist also nicht auf den Einsatz eines Piezoaktors beschrankt. Vielmehr ist eine kompakte und zuverlässige Variante auch auf der Grundlage der angegebenen Ausfuhrungsformen mit Magnetventil realisierbar. Die Erfindung baut auf dem gattungsgemaßen Verfahren gemäß Anspruch 16 dadurch auf, daß ein erstes 2/2-Ventil und ein zweites 2/2-Ventil der Ventileinrichtung von dem Stellelement betätigt werden. Es ist nur ein einziges Stellelement und dessen vorzugsweise elektronische Ansteuerung erforder- lieh, um sowohl das erste 2/2-Ventil als auch das zweite 2/2-Ventil zu betätigen.However, it can also be useful that the control element and the valve device are realized by a solenoid valve with two valve bodies, a first valve body with a valve sealing seat and a second valve body with a valve sealing seat being arranged coaxially one inside the other. Advantageously, the first valve body is connected to the actuating element by a connecting member that is located within the second valve body. It is particularly preferred that the guidance of the first valve body lies outside the second valve body. The invention is therefore not limited to the use of a piezo actuator. Rather, a compact and reliable variant can also be implemented on the basis of the specified embodiments with a solenoid valve. The invention builds on the generic method according to claim 16 in that a first 2/2 valve and a second 2/2 valve of the valve device are actuated by the actuating element. Only a single control element and its preferably electronic control is required. loaned to operate both the first 2/2 valve and the second 2/2 valve.
Dabei ist besonders bevorzugt, daß das erste 2/2-Ventil und das zweite 2/2-Ventil über einen gemeinsamen hydraulischen Kopplungsraum von dem Stellelement betätigt werden. Es ist also auch an dieser Stelle ein verringerter apparativer Aufwand zu verzeichnen; das erfindungsgemaße Verfahren kann einfach gestaltet werden.It is particularly preferred that the first 2/2 valve and the second 2/2 valve are actuated by the actuating element via a common hydraulic coupling space. There is also a reduced outlay on equipment at this point; the method according to the invention can be designed in a simple manner.
Vorzugsweise erfolgt durch das Offnen des ersten 2/2-Ventils eine Einspritzung mit geringem Druck, und durch das Offnen des zweiten 2/2-Ventils erfolgt eine Einspritzung mit höherem Druck. Damit lassen sich die Vorteile der jeweiligen Einspritzungen kombinieren, was insbesondere im Zusammenhang mit der Verwendung der Erfindung bei einem Common-Rail- System nutzlich ist.Preferably, opening the first 2/2 valve causes low pressure injection, and opening the second 2/2 valve causes higher pressure injection. The advantages of the respective injections can thus be combined, which is particularly useful in connection with the use of the invention in a common rail system.
Vorzugsweise wird das Betatigen des ersten 2/2-Ventils zur Voreinspritzung verwendet. Es kann somit mit geringem Druck und geringer Einspritzmenge eine Einspritzung vorgenommen werden .The actuation of the first 2/2 valve is preferably used for the pre-injection. An injection can thus be carried out with low pressure and a small injection quantity.
Besonders nützlich ist es, wenn das Offnen eines der 2/2- Ventile durch einen geringeren Hub des Stellelementes bewirkt wird als das Offnen des anderen der 2/2-Ventile. Insbesondere bei einem Piezoaktor kann die Variation des Hubs durch die Eingangsgroßen der elektronischen Ansteuerung (Spannung, Impulsdauer) erreicht werden. Bei einer besonders bevorzugten Aus führungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch teilweises Betatigen des Stellelementes ein erstes Ventil geöffnet, wobei eine Voreinspritzung bei geringem Druck beginnt, und daraufhin durch Ruckstellen des Stellelementes das erste Ventil geschlossen, so daß die Einspritzung beendet wird. Mit der Erfindung ist es also möglich, eine Voreinspritzung unabhängig von eventuell weiteren Vorgangen wahrend des Einspritzverlaufs vorzunehmen.It is particularly useful if the opening of one of the 2/2 valves is brought about by a shorter stroke of the actuating element than the opening of the other of the 2/2 valves. In the case of a piezo actuator in particular, the variation of the stroke can be achieved by the input variables of the electronic control (voltage, pulse duration). In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, a first valve is opened by partially actuating the actuating element, pre-injection starting at low pressure and then closing the first valve by resetting the actuating element, so that the injection is stopped. With the invention it is therefore possible to carry out a pre-injection independently of any further processes during the course of the injection.
Das erfindungsgemaße Verfahren ist besonders dadurch vorteilhaft, daß durch teilweises Betatigen des Stellelementes ein Steuerraum entlastet wird, so daß die Einspritzdüse öffnet und eine Einspritzphase bei geringem Druck beginnt, dar- aufhin durch weiteres Betatigen des Stellelementes ein Ruckraum des Druckverstarkers mit einem RucklaufSystem durch Offnen des zweiten 2/2-Ventils verbunden wird, daraufhin eine Druckerhohung des Einspritzdruckes durch den Druckverstarker erfolgt, so daß nun eine Einspritzphase bei hohem Druck stattfindet und daraufhin durch Ruckstellen des Stellelementes das erste 2/2-Ventil und das zweite 2/2-Ventil schließen, so daß die Einspritzung beendet wird. Es ist somit möglich eine gunstige Abfolge von Voreinspritzung und Haupteinspritzung sowie eine "boot"-förmige Haupteinsprit- zung bereitzustellen, indem ein einziges Stellelement über vorzugsweise einen einzigen Kopplungsraum mit zwei 2/2- Ventilen kommuniziert. Die Vorteile einer hubgesteuerten Voreinspritzung werden mit den Vorteilen eines ansteigenden Druckverlaufes bei der Haupteinspritzung kombiniert. Es kann auch nutzich sein, daß durch Betatigen des Stellelementes ein Ruckraum des Druckverstarkers mit einem Rucklaufsystem durch Offnen des zweiten 2/2-Ventils verbunden wird und eine Druckverstarkung durch den Druckverstarker erfolgt und daß durch weiteres Betatigen des Stellelementes ein Steuerraum entlastet wird, so daß die Einspritzdüse öffnet und eine Einspritzphase bei hohem Druck vorliegt. Bei dieser Variante kann m vorteilhafter Weise eine Nacheinspritzung auf hohem Druckniveau erfolgen: durch Ruckschalten aus der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung wird nur die Einspritzdüse geschlossen, wobei der Druckverstarker aktiv bleibt. Erneutes Schalten in die zweite Schaltstellung öffnet dann die Einspritzdüse für eine Nacheinspritzung bei hohem Druck.The method according to the invention is particularly advantageous in that a control chamber is relieved by partial actuation of the control element, so that the injection nozzle opens and an injection phase begins at low pressure, and then by further actuation of the control element, a pressure intensifier jerk space with a return system by opening the second 2/2 valve is connected, there is then a pressure increase in the injection pressure by the pressure booster, so that now an injection phase takes place at high pressure and then close the first 2/2 valve and the second 2/2 valve by resetting the control element so that the injection is ended. It is thus possible to provide a favorable sequence of pre-injection and main injection, as well as a "boot" -shaped main injection, in that a single actuating element communicates with two 2/2 valves via preferably a single coupling space. The advantages of a stroke-controlled pre-injection are combined with the advantages of an increasing pressure curve during the main injection. It can also be useful that by actuating the actuating element, a pressure intensifier's back space is connected to a return flow system by opening the second 2/2 valve and the pressure intensifier is increasing pressure, and by further actuating the actuating element, a control space is relieved, so that the injector opens and there is an injection phase at high pressure. In this variant, post-injection can advantageously take place at a high pressure level: by downshifting from the second switching position to the first switching position only the injector is closed, while the booster remains active. Switching to the second switching position again opens the injector for post-injection at high pressure.
Bevorzugt wird der Hochdruckraum des Druckverstarkers über ein Ruckschlagventil befullt, über welches er mit dem Arbeitsdruckraum verbunden ist. Da im Arbeitsdruckraum ein ausreichendes Fluidreservoir vorhanden ist, ist es nutzlich, dieses zur Befullung des Hochdruckraumes über ein Ruckschlagventil zu nutzen. Umgekehrt kann durch das Ruckschlagventil der hohe Druck aus dem Hochdruckraum nicht m den Arbeitsdruckraum des Druckverstarkers übertreten; der Druck wird vollständig zur Ansteuerung der Einspritzdüse genutzt.The high pressure chamber of the pressure booster is preferably filled via a check valve, via which it is connected to the working pressure chamber. Since there is a sufficient fluid reservoir in the working pressure chamber, it is useful to use this to fill the high pressure chamber via a check valve. Conversely, the high pressure from the high-pressure chamber cannot exceed the working pressure chamber of the pressure booster through the check valve; the pressure is fully used to control the injector.
Vorzugsweise wird ein Ruckraum des Druckverstarkers aus dem Arbeitsdruckraum des Druckverstarkers befullt. Dies kann beispielsweise über eine Drossel erfolgen. Die Drossel gestattet somit eine Befullung und somit eine Bereitstellung des Druckverstarkers für den nächsten Einspritzvorgang; sie vermeidet aber eine unerwünschte Übertragung einer schnellen Druckanderung aus dem Arbeitsdruckraum des Druckverstarkers in den Ruckraum.A jerk space of the pressure booster is preferably filled from the working pressure space of the pressure booster. This can be done using a choke, for example. The throttle thus permits filling and thus provision of the pressure booster for the next injection process; however, it avoids an undesired transmission of a rapid pressure change from the working pressure chamber of the pressure booster into the jerk chamber.
Das Verfahren ist besonders dann vorteilhaft, wenn durch den zeitlichen Verlauf der Ansteuerung des Stellelementes und/oder durch die Auslegung der Ventilschaltkrafte eine Einspritzverlaufsformung vorgenommen wird. Das System bietet somit zahlreiche Variationsmoglichkeiten, welche sowohl durch die Auslegung der Komponenten fest installiert werden können oder auch durch die Ansteuerung des Stellelementes im Prozeß verändert werden können. Die Erfindung zeichnet sich dadurch besonders aus, daß durch die Verwendung von zwei 2/2-Ventilen, die von einem gemeinsamen Stellelement über einen gemeinsamen Kopplungsraum betätigt werden, eine Einspritzeinrichtung mit Druckverstarker in zuverlässiger Weise gesteuert werden kann. Es ist daher nicht mehr erforderlich getrennte elektronische und hydraulische Ansteuerungen für Druckverstarker und Einspritzdüse vorzusehen. Hierdurch ergibt sich eine vorteilhafte Verminderung des apparativen Aufwandes. In einer bevorzugten Aus- fuhrungsform der Erfindung lassen sich die Vorteile einer hubgesteuerten Voreinspritzung mit den Vorteilen eines ansteigenden Druckverlaufs bei der Haupteinspritzung in vorteilhafter Weise kombinieren.The method is particularly advantageous if the course of the actuation of the control element and / or the design of the valve switching forces is used to shape the course of an injection. The system thus offers numerous possible variations, which can either be permanently installed through the design of the components or can also be changed in the process by controlling the control element. The invention is characterized in particular by the fact that by using two 2/2 valves which are actuated by a common actuating element via a common coupling space, an injection device with pressure booster can be controlled in a reliable manner. It is therefore no longer necessary to provide separate electronic and hydraulic controls for the pressure booster and the injector. This results in an advantageous reduction in the expenditure on equipment. In a preferred embodiment of the invention, the advantages of a stroke-controlled pre-injection can advantageously be combined with the advantages of an increasing pressure curve in the main injection.
Zeichnungdrawing
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die Zeichnung anhand spezieller Ausführungsformen beispielhaft erläutert.The invention will now be explained by way of example with reference to the drawing using specific embodiments.
Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsge- maßen Einspritzeinrichtung;FIG. 1 shows a first embodiment of an injection device according to the invention;
Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungs- gemäßen Einspritzeinrichtung;FIG. 2 shows a second embodiment of an injection device according to the invention;
Figur 3 zeigt eine dritte Ausführungsform einer erfindungs- gemaßen Einspritzeinrichtung;FIG. 3 shows a third embodiment of an injection device according to the invention;
Figur 4 zeigt einen Hydraulikschaltplan mit wichtigen Systemkomponenten;Figure 4 shows a hydraulic circuit diagram with important system components;
Figur 5 zeigt eine vierte Ausfuhrungsform einer erfindungsgemäßen Einspritzeinrichtung. Beschreibung der AusfuhrungsbeispieleFigure 5 shows a fourth embodiment of an injection device according to the invention. Description of the exemplary embodiments
In Figur 1 ist eine erste Ausfuhrungsform einer erfindungs- gemaßen Einspritzeinrichtung 10 dargestellt. Eine Einspritzdüse 12 dient der Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum eines Motors, insbesondere eines Dieselmotors. Der Einspritzdüse 12 wird Kraftstoff mit einem Druck aus einem Druckverstarker 16 zur Verfugung gestellt. Die Einspritzdüse 12 wird von einem ersten 2/2-Ventil 18 angesteuert. Der Druckverstarker 16 wird von einem zweiten 2/2-Ventil 20 gesteuert. Beide 2/2-Ventile 18, 20 werden von einem Piezoaktor 22 über einen gemeinsamen hydraulischen Kopplungsraum 24 betrieben. Im geschlossenen Zustand des ersten 2/2-Ventils 18 baut sich in einem Steuerraum 44 ein Druck auf, welcher im Normalfall dem Druck eines Druckspeichers (Common-Rail) 26 entspricht; dieses stellt den primären Druck für die Einspritzeinrichtung 10 zur Verfugung. Der Druck im Steuerraum 44 übt eine Schließkraft auf die Einspritzdüse 12 aus, wodurch die Einspritzdüse geschlossen wird. Durch Offnen des ersten 2/2-Ventils 18 wird der Steuerraum 44 entlastet, die Schließkraft verringert sich, und die Einspritzdüse 12 kann durch diese Hubsteuerung offnen. Das zweite 2/2-Ventil 20 sperrt im geschlossenen Zustand eine Verbindung zwischen dem RucklaufSystem 34 der Einspritzeinrichtung und einem Ruckraum 46 des Druckverstarkers 16. Offnet das zweite 2/2- Ventil 20, so kann eine Entlastung des Ruckraums 46 erfolgen und somit eine Druckverstarkung durch den Druckverstarker 16. Der Arbeitsdruckraum 32 und der Hochdruckraum 36 des Druckverstarkers 16 sind über ein Ruckschlagventil 38 und eine Drossel 56 miteinander verbunden. Somit laßt sich der Hochdruckraum 36 über das Ruckschlagventil 38 aus dem Arbeitsdruckraum 32 zur Vorbereitung auf die nächste Druckver- Stärkung wieder befullen, wahrend die Drossel 56 verhindert, daß der Befullungspfad bei einer Einspritzung als Bypass wirkt. Ein weiteres Ruckschlagventil 48 ist vorgesehen, über welches der Arbeitsdruckraum 32 mit dem Ruckraum 4"6 des Druckverstarkers 16 verbunden ist. Das Ruckschlagventil 48 verhindert die Ausbildung eines Überdruckes im Ruckraum 46 des Druckverstarkers. Eine parallel zu dem Ruckschlagventil 48 geschaltete Drossel 50 gestattet die Wiederbefullung des Ruckraums 46, vermeidet aber eine unerwünschte schlagartige Druckubertragung zwischen Arbeitsdruckraum 32 und Ruckraum 46. Zur Festlegung der Offnungsgeschwindigkeit der Dusenna- del der Einspritzdüse 12 sind zwei weitere Drosseln 52, 54 als Zulaufdrossel 52 bzw. Ablaufdrossel 54 des Steuerraums 44 vorgesehen. Es ist zu bemerken, daß insbesondere das Ruckschlagventil 48 und die Drossel 56 zwar im Hinblick auf die Eigensicherheit des Systems erhebliche Vorteile mit sich bringen, jedoch grundsatzlich für die Funktionsfahigkeit des Systems nicht entscheidend sein müssen.FIG. 1 shows a first embodiment of an injection device 10 according to the invention. An injection nozzle 12 is used to inject fuel into the combustion chamber of an engine, in particular a diesel engine. The injector 12 is provided with fuel at a pressure from a pressure booster 16. The injection nozzle 12 is controlled by a first 2/2 valve 18. The pressure booster 16 is controlled by a second 2/2 valve 20. Both 2/2-valves 18, 20 are operated by a piezo actuator 22 via a common hydraulic coupling space 24. In the closed state of the first 2/2 valve 18, a pressure builds up in a control chamber 44, which in the normal case corresponds to the pressure of a pressure accumulator (common rail) 26; this provides the primary pressure for injector 10. The pressure in the control chamber 44 exerts a closing force on the injection nozzle 12, as a result of which the injection nozzle is closed. By opening the first 2/2 valve 18, the control chamber 44 is relieved, the closing force is reduced, and the injection nozzle 12 can open by this stroke control. In the closed state, the second 2/2 valve 20 blocks a connection between the return system 34 of the injection device and a pressure chamber 46 of the pressure booster 16. If the second 2/2 valve 20 opens, the pressure in the pressure chamber 46 can be relieved and thus pressure can be increased by the pressure booster 16. The working pressure chamber 32 and the high pressure chamber 36 of the pressure booster 16 are connected to one another via a check valve 38 and a throttle 56. The high-pressure chamber 36 can thus be released from the working pressure chamber 32 via the check valve 38 in preparation for the next pressure drop. Refill the fill while the throttle 56 prevents the fill path from acting as a bypass upon injection. A further non-return valve 48 is provided, via which the working pressure chamber 32 is connected to the non-return chamber 4 "6 of the pressure booster 16. The non-return valve 48 prevents the build-up of overpressure in the pressure chamber 46 of the pressure booster. A throttle 50 connected in parallel with the non-return valve 48 permits refilling of the jerk chamber 46, but avoids an undesirable sudden pressure transfer between the working pressure chamber 32 and the jerk chamber 46. To determine the opening speed of the nozzle needle of the injection nozzle 12, two further throttles 52, 54 are provided as the inlet throttle 52 and the outlet throttle 54 of the control chamber 44. It is intended to note that, in particular, the check valve 48 and the throttle 56 bring considerable advantages with regard to the intrinsic safety of the system, but in principle need not be decisive for the functionality of the system.
Der Betrieb der Einspritzeinrichtung 10 kann beispielsweise so erfolgen, daß der Piezoaktor 22 zunächst in einer Weise aktiviert wird, daß nur ein geringer Hub (Teilhub) erfolgt. Dieser Hub wird so gewählt, daß das erste 2/2-Ventil 18 öffnet, das zweite 2/2-Ventil 20 jedoch noch geschlossen bleibt. Durch das Offnen des ersten 2/2-Ventils 18 wird der Steuerraum 44 über die Drossel 54 entlastet, und es erfolgt ein hubgesteuertes Offnen der Einspritzdüse 12. Zu diesem Zeitpunkt liegt im Normalfall der Druck des Common-Rail 26 über den Arbeitsdruckraum 32 des Druckverstarkers 16, die Drossel 56 und das Ruckschlagventil 38 an der Einspritzdüse 12 an. Es erfolgt eine Einspritzung mit niedrigem Einspritzdruck. Nachfolgend erfolgt ein größerer Hub des Piezoaktors 22, so daß auch das zweite 2/2-Ventil 20 öffnet. Dies hat eine Entlastung des Ruckraums 46 des Druckverstarkers 16 zur Folge, da dieser über das zweite 2/2-Ventil 20 mit dem Rucklaufsystem 34 verbunden wird. Folglich kommt es zu einer Druckverstarkung durch den Druckverstarker 16. Es folgt eine Erhöhung des Einspritzdruckes und somit eine Einspritzphase mit hohem Einspritzdruck. Bei Deaktivierung des Piezoaktors 22 gehen die 2/2-Ventile 18, 20 wieder in ihre Ausgangsstellung zurück - zunächst das zweite 2/2-Ventil 20 und daraufhin das erste 2/2-Ventil 18. Bei einer teilweisen Deaktivierung bis zu einem Teilhub geht nur das zweite Ventil in sei- ne Ausgangslage zurück. Es erfolgt eine Wiederbefullung des Druckverstarkers 16. Der Ruckraum 46 des Druckverstarkers 16 wird zur Ruckstellung beispielsweise über die Drossel 50 mit Fluid aus dem Arbeitsdruckraum 26 des Druckverstarkers 16 befullt. Der Hochdruckraum 36 des Druckverstarkers 16 wird über die Drossel 56 und das Ruckschlagventil 38 aus dem Arbeitsdruckraum 32 des Druckverstarkers 16 befullt. Die Ansteuerung des ersten 2/2-Ventils 18 mit geringem Hub des Piezoaktors 22 kann also in gunstiger Weise zur Voreinspritzung mit geringem Druck genutzt werden.The injection device 10 can be operated, for example, in such a way that the piezo actuator 22 is first activated in such a way that only a small stroke (partial stroke) takes place. This stroke is selected so that the first 2/2 valve 18 opens, but the second 2/2 valve 20 remains closed. By opening the first 2/2-way valve 18, the control chamber 44 is relieved via the throttle 54, and the injection nozzle 12 is stroke-controlled opened. At this point in time, the pressure of the common rail 26 is normally above the working pressure chamber 32 of the pressure booster 16, the throttle 56 and the check valve 38 on the injection nozzle 12. There is an injection with a low injection pressure. A larger stroke of the piezo actuator 22 then takes place, so that the second 2/2 valve 20 also opens. This relieves the pressure on the pressure chamber 46 of the pressure booster 16 Consequence, since this is connected to the return system 34 via the second 2/2 valve 20. As a result, the pressure is increased by the pressure intensifier 16. There follows an increase in the injection pressure and thus an injection phase with a high injection pressure. When the piezo actuator 22 is deactivated, the 2/2-valves 18, 20 return to their starting position - first the second 2/2-valve 20 and then the first 2/2-valve 18. In the case of partial deactivation, a partial stroke takes place only the second valve returns to its starting position. The pressure booster 16 is refilled. The jerk space 46 of the pressure booster 16 is filled with fluid from the working pressure space 26 of the pressure booster 16, for example via the throttle 50. The high pressure space 36 of the pressure booster 16 is filled via the throttle 56 and the check valve 38 from the working pressure space 32 of the pressure booster 16. The activation of the first 2/2-valve 18 with a small stroke of the piezo actuator 22 can therefore be used in an advantageous manner for pre-injection with low pressure.
In Figur 2 ist der Piezoaktor 22 seitlich an der Einspritzeinrichtung 10 angeordnet. Auf diese Weise kann für das erste 2/2-Ventil 18 und das zweite 2/2-Ventil 20 eine 180°- Anordnung gewählt werden. Eine solche Anordnung hat Vorteile im Hinblick auf die Minimierung der Volumina des effektiven Steuerraums für die Hubsteuerung sowie des Druckverstarkers 16. Komponenten, die jenen in Figur 1 entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.In FIG. 2, the piezo actuator 22 is arranged on the side of the injection device 10. In this way, a 180 ° arrangement can be selected for the first 2/2 valve 18 and the second 2/2 valve 20. Such an arrangement has advantages with regard to minimizing the volumes of the effective control chamber for the stroke control and of the pressure booster 16. Components which correspond to those in FIG. 1 are identified by the same reference symbols.
In Figur 3 ist eine weitere Anordnung der Komponenten derA further arrangement of the components of FIG
Einspritzeinrichtung dargestellt. Hier ist der Piezoaktor 22 über den Druckverstarker 16 angeordnet, was zu einer sehr kompakten Bauform fuhrt. Wiederum sind Komponenten, die je- nen in den Figuren 1 und 2 entsprechen, mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.Injection device shown. Here, the piezo actuator 22 is arranged above the pressure booster 16, which leads to a very compact design. Again, components that NEN correspond in Figures 1 and 2, marked with the same reference numerals.
In Figur 4 ist ein Hydraulikschaltplan dargestellt. Zur Er- zeugung des Systemdruckes wird z. B. eine mengengeregelteA hydraulic circuit diagram is shown in FIG. To generate the system pressure, e.g. B. a quantity-controlled
Hochdruckpumpe verwendet. Der Kraftstoff wird auf einen regelbaren ersten Systemdruck von ca. 300 bar bis ca. 1500 bar komprimiert und in einem Druckspeicher (Common-Rail) 26 gespeichert. Die Einspritzung wird durch Nadelhubsteuerung über das Ventil 18 gesteuert, welches schematisch durch seine verschiedenen Schaltzustande dargestellt ist. Zusatzlich befindet sich zwischen dem Common Rail 26 und dem Injektor 14 ein Druckverstarker 16 zur Erhöhung des Einspritzdruckes. Der Druckverstarker 16 wird von einem 2/2-Ventil 20 ange- steuert, welches ebenfalls schematisch durch seine verschiedenen Schaltzustande dargestellt ist. Zur Wiederbefullung des Hochdruckraums 36 des Druckverstarkers 16 steht ein By- pass mit einem Ruckschlagventil 38 zur Verfugung.High pressure pump used. The fuel is compressed to a controllable first system pressure of approximately 300 bar to approximately 1500 bar and stored in a pressure accumulator (common rail) 26. The injection is controlled by needle stroke control via the valve 18, which is shown schematically by its various switching states. In addition, there is a pressure booster 16 between the common rail 26 and the injector 14 to increase the injection pressure. The pressure booster 16 is controlled by a 2/2 valve 20, which is also shown schematically by its various switching states. A bypass with a check valve 38 is available for refilling the high-pressure chamber 36 of the pressure booster 16.
Prinzipiell können mit der dargestellten Anordnung Einspritzungen mit verschiedenen Drucken erfolgen. Ist das Ventil 20 geschlossen, so steht der gesamte Injektor 14 unter Raildruck; der Druckverstarker 16 ist in seiner Ausgangsstellung. Durch die Ansteuerung (Hubsteuerung) des Injektors 12 mit dem Ventil 18 kann eine Einspritzung mit Raildruck wie bei einem Common-Rail-System des Standes der Technik erfolgen. Soll eine Einspritzung mit erhöhtem Einspritzdruck erfolgen, so wird das Ventil 20 angesteuert. Somit wird der Druckverstarker 16 betätigt.In principle, injections with different pressures can take place with the arrangement shown. If the valve 20 is closed, the entire injector 14 is under rail pressure; the pressure booster 16 is in its initial position. By actuating (stroke control) the injector 12 with the valve 18, injection with rail pressure can take place as in a common rail system of the prior art. If an injection is to take place with an increased injection pressure, the valve 20 is activated. The pressure booster 16 is thus actuated.
Das besondere an der erfindungsgemaßen Anordnung besteht darin, daß beide Ventile 18, 20 mit demselben Aktor 22 angesteuert werden. Der Aktor 22 hat drei Stellungen - eine Ruhestellung und zwei Schaltstellungen. Die Einnahme der ver- schiedenen Stellungen wird durch Variation der Ansteuerung des Aktors 22 erreicht.The special feature of the arrangement according to the invention is that both valves 18, 20 are controlled by the same actuator 22. The actuator 22 has three positions - a rest position and two switch positions. Taking the different different positions is achieved by varying the actuation of the actuator 22.
Auf der linken Seite (a) der schematischen Ventildarstellung in Figur 4 ist ein Verfahrensablauf dargestellt, der eine Bootinjektion ermöglicht.On the left side (a) of the schematic valve illustration in FIG. 4, a process sequence is shown which enables a boat injection.
- In Ruhestellung (RS) haben beide Ventile 18, 20 keinen Durchfluß, über den Bypass-Pfad mit dem Ruckschlagventil 38 liegt der Raildruck am Injektor 14 an. Die Einspritzdüse 12 ist aufgrund des Druckes im Steuerraum 44 geschlossen, der Druckverstarker 16 befindet sich in seiner Ausgangsposition .- In the rest position (RS), both valves 18, 20 have no flow, the rail pressure is applied to the injector 14 via the bypass path with the check valve 38. The injection nozzle 12 is closed due to the pressure in the control chamber 44, the pressure booster 16 is in its starting position.
- Wird der Aktor 22 in die erste Schaltstellung (Sl) gebracht, so schaltet das Ventil 18, welches den Injektor 14 ansteuert, auf Durchfluß. Das Ventil 20, welches den Druckverstarker 16 ansteuert, bleibt geschlossen. Folglich wird eine Einspritzung mit Raildruck eingeleitet. Hier muß nur der Steuerraum 44 des Injektors angesteuert werden, und es genügt ein kleiner Ventilhub. Daher ist es möglich eine Einspritzung mit schneller Schaltzeit vorzunehmen, so daß das hier beschriebene Verfahren vorteilhaft für eine Voreinspritzung genutzt werden kann.- If the actuator 22 is brought into the first switching position (S1), the valve 18, which controls the injector 14, switches to flow. The valve 20, which controls the pressure booster 16, remains closed. As a result, rail pressure injection is initiated. Here only the control chamber 44 of the injector has to be actuated, and a small valve lift is sufficient. It is therefore possible to carry out an injection with a fast switching time, so that the method described here can advantageously be used for a pre-injection.
- In der zweiten Schaltstellung (S2) des Aktors 22 sind beide Ventile 18, 22 auf Durchfluß geschaltet. Somit sind sowohl der Steuerraum 44 des Injektors 14 als auch der Ruckraum 46 des Druckverstarkers 16 entlastet. Folglich wird der Raildruck von dem Druckverstarker verstärkt, und es erfolgt eine Einspritzung mit erhöhtem Einspritzdruck.- In the second switching position (S2) of the actuator 22, both valves 18, 22 are switched to flow. Thus, both the control chamber 44 of the injector 14 and the jerk chamber 46 of the pressure booster 16 are relieved. As a result, the rail pressure is increased by the pressure booster, and an injection with increased injection pressure takes place.
Wird das System also gemäß der Variante (a) in Figur 4 zunächst in die erste Schaltstellung (Sl) gebracht und nach einer gewissen Verzögerung in die zweite Schaltstellung (S2) weitergeschaltet, so ergibt sich eine Bootinjektion.Thus, according to variant (a) in FIG. 4, the system is first brought into the first switching position (S1) and then after a certain delay in the second switching position (S2), there is a boot injection.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in "Figur 4 auf der rechten Seite (b) dargestellt.Another embodiment of the invention is shown in FIG. 4 on the right side (b).
- Die Ruhestellung (RS) entspricht derjenigen im Ausfuhrungsbeispiel, welches auf der linken Seite (a) dargestellt ist.- The rest position (RS) corresponds to that in the exemplary embodiment, which is shown on the left (a).
- In der ersten Schaltstellung (Sl) wird das Ventil 20, welches den Druckverstarker 16 ansteuert, auf Durchfluß geschaltet. Damit ist der Druckverstarker 16 aktiviert.- In the first switching position (S1), the valve 20, which controls the pressure booster 16, is switched to flow. The pressure booster 16 is thus activated.
- In der zweiten Schaltstellung (S2) werden beide Ventile 18, 20 geöffnet, so daß zusatzlich der Injektor 14 angesteuert wird.- In the second switching position (S2), both valves 18, 20 are opened, so that the injector 14 is also activated.
Bei dieser Variante (b) kann in vorteilhafter Weise eine Nacheinspritzung auf hohem Druckniveau erfolgen: durch Ruckschalten aus der zweiten Schaltstellung (S2) in die erste Schaltstellung (Sl) wird nur die Einspritzdüse 12 geschlossen, wobei der Druckverstarker 16 aktiv bleibt. Erneutes Schalten in die zweite Schaltstellung (S2) öffnet dann die Einspritzdüse 12 für eine Nacheinspritzung bei hohem Druck.In this variant (b), post-injection can advantageously take place at a high pressure level: by downshifting from the second switching position (S2) to the first switching position (S1), only the injection nozzle 12 is closed, the pressure booster 16 remaining active. Switching again to the second switching position (S2) then opens the injector 12 for post-injection at high pressure.
In Figur 5 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Als Aktor 22 ist ein dreistufiger Magnetaktor vorgesehen. Die Ventile 18, 20 sind koaxial angeordnet.An embodiment of the invention is shown in FIG. A three-stage magnetic actuator is provided as the actuator 22. The valves 18, 20 are arranged coaxially.
In der ersten Schaltstellung, die durch die Ansteuerung mit einer niedrigen Schaltspannung eingenommen wird, wird nur der kleine Hub (hl) durchlaufen, bis der erste Ventilkorper 60 an einem zweiten Ventilkorper 62 anschlagt. Dabei bewegt sich nur der erste Ventilkorper 60, so daß ein Durchfluß am Ventilsitz 64 des Ventils 18 erfolgt. Der zweite Ventilkorper 62 verharrt in seinem Ventilsitz 66, so daß das Ventil 20 im geschlossenen Zustand bleibt. In dieser Phase wirken die Federn 68, 70 des Aktors 22 gegenläufig, und es ergibt sich eine verminderte Federkraft. Durch diese geringe effektive Federkraft, die geringe bewegte Masse (es bewegt sich nur der erste Ventilkorper 60) und den geringen Hub wird eine geringe Schaltzeit ermöglicht. Dies ist besonders für ei- ne Voreinspritzung von Vorteil. Die zweite Schaltstellung wird eingenommen, indem der Aktor 22 mit einer höheren Steuerspannung angesteuert wird. Damit wird zusatzlich der Hub (h2) durchlaufen, und der Ventilsitz 66 des Ventils 20 schaltet ebenfalls auf Durchfluß. Die Fuhrung 80 des ersten Ventilkorpers 60 liegt außerhalb des zweiten Ventilkorpers 62.In the first switching position, which is assumed by the control with a low switching voltage, only the small stroke (hl) is run through until the first valve body 60 strikes a second valve body 62. Moving only the first valve body 60 so that there is a flow at the valve seat 64 of the valve 18. The second valve body 62 remains in its valve seat 66 so that the valve 20 remains in the closed state. In this phase, the springs 68, 70 of the actuator 22 act in opposite directions, and the spring force is reduced. This low effective spring force, the low moving mass (only the first valve body 60 moves) and the short stroke enable a short switching time. This is particularly advantageous for a pre-injection. The second switching position is assumed by actuating the actuator 22 with a higher control voltage. In addition, the stroke (h2) is run through, and the valve seat 66 of the valve 20 also switches to flow. The guide 80 of the first valve body 60 lies outside the second valve body 62.
Für die Erfindung kann es sich als besonders vorteilhaft erweisen, daß der Ventilkolben 60 gegenüber dem Ventilkorper 62 ein gewisses Spiel aufweisen darf. Dies ermöglicht eine zweiteilige und damit einfachere Fertigung des die Ventile 18, 20 darstellenden Doppelventils.It can prove to be particularly advantageous for the invention that the valve piston 60 may have a certain amount of play in relation to the valve body 62. This enables a two-part and thus simpler manufacture of the double valve representing the valves 18, 20.
Die vorhergehende Beschreibung der Ausfuhrungsbeispiele ge- maß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativenThe preceding description of the exemplary embodiments according to the present invention serves only for illustrative purposes
Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschrankung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen. Purposes and not for the purpose of limiting the invention. Various changes and modifications are possible within the scope of the invention without leaving the scope of the invention and its equivalents.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Einspritzeinrichtung mit einer Einspritzdüse (12), einem Druckverstarker (16) zum Verstarken eines primären Druckes, einer Ventileinrichtung (18, 20) zum Betatigen des Druckver- starkers (16) und einem Stellelement (22) zum Betatigen der Ventileinrichtung (18, 20), dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung mindestens ein erstes 2/2-Ventil (18) und ein zweites 2/2-Ventil (20) aufweist, welche von dem Stellelement (22) betatigbar sind.1. Injection device with an injection nozzle (12), a pressure booster (16) for increasing a primary pressure, a valve device (18, 20) for actuating the pressure booster (16) and an actuating element (22) for actuating the valve device (18, 20), characterized in that the valve device has at least a first 2/2 valve (18) and a second 2/2 valve (20) which can be actuated by the actuating element (22).
2. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste 2/2-Ventil (18) und das zweite 2/2- Ventil (20) über einen gemeinsamen hydraulischen Kopplungsraum (24) von dem Stellelement (22) betatigbar sind.2. Injection device according to claim 1, characterized in that the first 2/2-valve (18) and the second 2/2-valve (20) can be actuated via a common hydraulic coupling space (24) from the actuating element (22).
3. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der primäre Druck von einem Common-Rail (26) zur Verfugung gestellt wird.3. Injection device according to claim 1 or 2, characterized in that the primary pressure is provided by a common rail (26).
4. Einspritzeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie hubgesteuert ist.4. Injection device according to one of the preceding claims, characterized in that it is stroke-controlled.
5. Einspritzeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste 2/2-Ventil (18) in einem ersten Zustand einen Steuerraum (44) für eine Hubsteuerung von einem RucklaufSystem (34) abkoppelt und daß das erste 2/2-Ventil (18) in einem zweiten Zustand den Steuerraum (44) für die Hubsteuerung mit dem Rucklaufsystem (34) koppelt.5. Injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the first 2/2 valve (18) in a first state decouples a control chamber (44) for stroke control from a return system (34) and that the first 2/2 valve (18) couples the control chamber (44) for stroke control with the return system (34) in a second state ,
6. Einspritzeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite 2/2-Ventil (20) in einem ersten Zustand einen Ruckraum (46) des Druckver- starkers (16) von einem RucklaufSystem (34) trennt und daß das zweite 2/2-Ventil (20) in einem zweiten Zustand den Ruckraum (46) des Druckverstarkers (16) mit dem Rucklaufsystem (34) koppelt.6. Injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the second 2/2-valve (20) in a first state separates a jerk space (46) of the pressure booster (16) from a jerk system (34) and that the second 2/2-valve (20) in a second state couples the pressure chamber (46) of the pressure booster (16) to the return system (34).
7. Einspritzeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide 2/2-Ventile (18, 20) so aufeinander abgestimmt sind, daß durch teilweise Betätigung des Stellelementes (22) ein 2/2-Ventil (18, 20) aus seinem ersten Zustand in seinen zweiten Zustand uberfuhrbar ist und durch weitere Betätigung des Stellelementes (22) daraufhin das andere 2/2-Ventil (18, 20) aus seinem ersten Zustand in seinen zweiten Zustand uberfuhrbar ist.7. Injection device according to one of the preceding claims, characterized in that both 2/2-valves (18, 20) are so matched to one another that a 2/2-valve (18, 20) is made by partial actuation of the control element (22) can be transferred from its first state to its second state and then by further actuation of the control element (22) the other 2/2-way valve (18, 20) can be transferred from its first state to its second state.
8. Einspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuerraum (44) für die Hubsteuerung über eine erste Drossel (54) mit dem ersten 2/2- Ventil (18) verbunden ist und daß der Steuerraum (44) für die Hubsteuerung über eine zweite Drossel (52) mit dem Zufuhrbereich der Einspritzdüse (12) verbunden ist.8. Injection device according to one of claims 4 to 7, characterized in that a control chamber (44) for the stroke control via a first throttle (54) is connected to the first 2/2 valve (18) and that the control chamber (44) for stroke control via a second throttle (52) is connected to the supply area of the injection nozzle (12).
9. Einspritzeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Arbeitsdruckraum (32) des Druckverstarkers (16) mit einem Hochdruckraum (36) des Druckverstarkers (16) über ein Ruckschlagventil (38) verbunden ist, über welches der Hochdruckraum (36) befullbar ist.9. Injection device according to one of the preceding claims, characterized in that a working pressure chamber (32) of the pressure booster (16) with a high pressure chamber (36) Pressure booster (16) is connected via a check valve (38), via which the high-pressure chamber (36) can be filled.
10. Einspritzeinrichtung nach einem der vorangehenden An- spruche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufuhrbereich der10. Injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the supply area of the
Einspritzdüse (12) über ein Ruckschlagventil (38) mit einem Druckspeicher (26) verbunden ist.Injection nozzle (12) is connected to a pressure accumulator (26) via a check valve (38).
11. Einspritzeinrichtung nach einem der vorangehenden An- spruche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ruckraum (46) des11. Injection device according to one of the preceding claims, characterized in that a jerk space (46) of the
Druckverstarkers (16) aus dem Arbeitsdruckraum (32) befullbar ist.Pressure booster (16) from the working pressure chamber (32) can be filled.
12. Einspritzeinrichtung nach einem der vorangehenden An- spruche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement ein12. Injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting element
Piezoaktor (22) ist.Piezo actuator (22).
13. Einspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement und die Ven- tileinrichtung durch ein Magnetventil mit zwei Ventilkorpern (60, 62) verwirklicht sind, wobei ein erster Ventilkorper (60) mit einem Ventildichtsitz (64) und ein zweiter Ventilkorper (62) mit einem Ventildichtsitz (66) koaxial ineinander angeordnet sind.13. Injection device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the actuating element and the valve device are realized by a solenoid valve with two valve bodies (60, 62), a first valve body (60) having a valve sealing seat (64) and a second valve body (62) with a valve sealing seat (66) are arranged coaxially one inside the other.
14. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ventilkorper (60) durch ein Verbindungsglied, das sich innerhalb des zweiten Ventilkorpers14. Injection device according to claim 13, characterized in that the first valve body (60) by a connecting member which is located within the second valve body
(62) befindet, mit dem Stellelement verbunden ist.(62) is connected to the actuator.
15. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Fuhrung (80) des ersten Ventilkorpers (60) außerhalb des zweiten Ventilkörpers liegt. 15. Injection device according to claim 13 or 14, characterized in that the guide (80) of the first valve body (60) is outside the second valve body.
16. Verfahren zum Einspritzen von Fluid, bei dem ein Stellelement (22) aktiviert wird, eine Ventileinrichtung (18, 20) von dem Stellelement (22) betätigt wird, ein Druckverstarker16. A method for injecting fluid, in which an actuating element (22) is activated, a valve device (18, 20) is actuated by the actuating element (22), a pressure booster
(16) zum Verstarken eines primären Druckes durch die Ventileinrichtung (18, 20) betätigt wird und eine Einspritzdüse(16) for increasing a primary pressure is actuated by the valve device (18, 20) and an injection nozzle
(12) geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes 2/2-Ventil (18) und ein zweites 2/2-Ventil (20) der Ventileinrichtung (18,20) von dem Stellelement (22) betätigt werden.(12) is opened, characterized in that a first 2/2 valve (18) and a second 2/2 valve (20) of the valve device (18, 20) are actuated by the actuating element (22).
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das erste 2/2-Ventil (18) und das zweite 2/2-Ventil (20) über einen gemeinsamen hydraulischen Kopplungsraum (24) von dem Stellelement (22) betätigt werden.17. The method according to claim 16, characterized in that the first 2/2 valve (18) and the second 2/2 valve (20) via a common hydraulic coupling space (24) are actuated by the actuating element (22).
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Offnen des ersten 2/2-Ventils (18) eine Einspritzung erfolgt und daß durch das Offnen des zweiten 2/2-Ventils (20) eine Druckerhohung erfolgt.18. The method according to claim 16 or 17, characterized in that by opening the first 2/2-valve (18) an injection takes place and that by opening the second 2/2-valve (20) there is an increase in pressure.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Betatigen des ersten 2/2-Ventils (18) zur Voreinspritzung verwendet wird.19. The method according to any one of claims 16 to 18, characterized in that the actuation of the first 2/2 valve (18) is used for pre-injection.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Offnen eines der 2/2-Ventile (18, 20) durch geringeren Hub des Stellelementes (22) bewirkt wird als das Offnen des anderen der 2/2-Ventile (18, 20) .20. The method according to any one of claims 16 to 19, characterized in that the opening of one of the 2/2 valves (18, 20) is effected by a shorter stroke of the actuating element (22) than the opening of the other of the 2/2 valves (18, 20).
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß durch Betatigen des Stellelementes (22) ein Steuerraum (44) entlastet wird, so daß die Einspritzdüse (12) öffnet und eine Einspritzphase bei geringem Druck vorliegt, daraufhin durch weiteres Betatigen des Stellelementes (22) ein Ruckraum (46) des Druckverstarkers (16) mit einem RucklaufSystem (34) durch Offnen des zweiten 2/2-Ventils21. The method according to any one of claims 16 to 20, characterized in that a control chamber (44) is relieved by actuating the actuating element (22), so that the injection nozzle (12) opens and an injection phase is present at low pressure, then by further actuation of the control element (22) a jerk chamber (46) of the pressure booster (16) with a jerk system (34) by opening the second 2/2 valve
(20) verbunden wird, daraufhin eine Druckverstarkung durch den Druckverstarker (16) erfolgt, so daß eine Eifispritzphase bei hohem Druck stattfindet und daraufhin durch Ruckstellen des Stellelementes (22) das erste 2/2-Ventil (18) und das zweite 2/2-Ventil (20) schließen, so daß die Einspritzung beendet wird.(20) is connected, then there is a pressure increase by the pressure intensifier (16), so that an egg injection phase takes place at high pressure and then the first 2/2 valve (18) and the second 2/2 by resetting the adjusting element (22) - Close valve (20) so that the injection is ended.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß durch Betatigen des Stellelementes (22) ein Ruckraum (46) des Druckverstarkers (16) mit einem Rucklaufsystem (34) durch Offnen des zweiten 2/2-Ventιls (20) verbunden wird und eine Druckverstarkung durch den Druckver- starker (16) erfolgt und daß durch weiteres Betatigen des Stellelementes (22) ein Steuerraum (44) entlastet wird, so daß die Einspritzdüse (12) öffnet und eine Einspritzphase bei hohem Druck vorliegt.22. The method according to any one of claims 16 to 20, characterized in that by actuating the actuating element (22) a jerk space (46) of the pressure booster (16) with a return system (34) by opening the second 2/2 valve (20) is connected and the pressure is increased by the pressure booster (16) and that by further actuation of the control element (22) a control chamber (44) is relieved, so that the injection nozzle (12) opens and an injection phase at high pressure is present.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hochdruckraum (36) des Druckverstarkers (16) über ein Ruckschlagventil (38) befullt wird, über welches er mit einem Arbeitsdruckraum (32) des Druckverstarkers (16) verbunden ist.23. The method according to any one of claims 16 to 22, characterized in that a high pressure chamber (36) of the pressure booster (16) is filled via a check valve (38), via which it is connected to a working pressure chamber (32) of the pressure booster (16) ,
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Ruckraum (46) des Druckverstarkers (16) aus dem Arbeitsdruckraum (32) des Druckverstarkers (16) befullt wird.24. The method according to any one of claims 16 to 23, characterized in that the jerk space (46) of the pressure booster (16) from the working pressure space (32) of the pressure booster (16) is filled.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß durch den zeitlichen Verlauf der Ansteuerung des Stellelementes (22) und/oder durch die Ausle- gung der Ventilschaltkrafte eine Einspritzverlaufsformung vorgenommen wird. 25. The method according to any one of claims 16 to 24, characterized in that the timing of the control of the actuating element (22) and / or by the Ausle- Injection curve shaping is carried out in accordance with the valve switching forces.
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