EP1260700B1 - Fuel injection system for internal combustion engine - Google Patents
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- EP1260700B1 EP1260700B1 EP02008447A EP02008447A EP1260700B1 EP 1260700 B1 EP1260700 B1 EP 1260700B1 EP 02008447 A EP02008447 A EP 02008447A EP 02008447 A EP02008447 A EP 02008447A EP 1260700 B1 EP1260700 B1 EP 1260700B1
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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 a fuel injection device for Internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
- Such a fuel injection device is described by DE 199 39 421 A known.
- this fuel injection device is a common fuel pump for all cylinders of the internal combustion engine provided in the usual way by the internal combustion engine Having in a lifting movement driven pump piston, the one Pump work space limited to the fuel from one Fuel tank is supplied and the on a Distributor device on the cylinders of the internal combustion engine arranged fuel injection valves is connectable.
- each Fuel injection valve has an injection valve member, is controlled by the at least one injection opening and the through the pressure space connectable to the pump working space of the fuel injection valve against a closing force in a Opening direction is movable. It is a first electric controlled control valve provided by a connection of the Pump work space is controlled with a discharge space.
- a second electrically controlled control valve provided by the in a control pressure chamber of the Fuel injection valve is controlled by prevailing pressure the injection valve member at least indirectly in the closing direction is charged.
- the third Control valve is a fuel injection, such as a Pre-injection and / or a post-injection, with a through the Pressure relief valve allows certain pressure level.
- a separate actuator is required, causing the Structure of the fuel injection device is very expensive.
- the fuel injection device according to the invention with the Features according to claim 1 has the advantage that the Structure of the fuel injection device is simplified as for the first and the third control valve requires only one actuator is.
- FIG. 1 shows a Fuel injection device for an internal combustion engine in a schematic representation according to a first Embodiment
- Figure 2 shows a curve of a pressure Injection openings of a fuel injection valve of Fuel injection device
- Figure 3 in part a modified version of Fuel injector.
- FIG. 1 and 3 is a Fuel injection device for an internal combustion engine a motor vehicle shown.
- the internal combustion engine is preferably a self-igniting internal combustion engine.
- the Fuel injection device is preferably as trained so-called pump-line-nozzle system and has one for each cylinder of the internal combustion engine Fuel pump 10, a fuel injection valve 12 and a the fuel injection valve 12 with the Fuel pump 10 connecting line 14.
- the Fuel pump 10 has one in a cylinder 16 tight guided pump piston 18, which by a cam 20 a camshaft of the internal combustion engine against the force a return spring 19 driven in a lifting movement becomes.
- the pump piston 18 limited in the cylinder 16 a Pump work chamber 22, in which the delivery stroke of Pump piston 18 fuel is compressed under high pressure.
- the pump working chamber 22 is by means of a feed pump 21st Fuel from a fuel tank 24 of the Motor vehicle supplied. Between the feed pump 21 and the pump working space 22 is a pump working space 22nd opening check valve 23 is arranged. In the line 14 may be another opening from the pump working chamber 22 Check valve 25 may be arranged. The delivery line 13 from the feed pump 21 opens between the pump working space 22 and the further check valve 25th
- the fuel injection valve 12 is separate from the Fuel pump 10 is arranged and via the line 14 with connected to the pump working space 22.
- the Fuel injection valve 12 has a valve body 26 on, which may be formed in several parts, in the one Injection valve member 28 in a bore 30th is guided longitudinally displaceable.
- the valve body 26 indicates its the combustion chamber of the cylinder of the internal combustion engine facing end region at least one, preferably a plurality Injection openings 32.
- the injection valve member 28 has at its the combustion chamber end facing a For example, about conical sealing surface 34, which with one in the valve body 26 in the combustion chamber facing End region formed valve seat 36 cooperates, from or after which the injection openings 32 dissipate.
- valve body 26 is between the injection valve member 28 and the bore 30 to the valve seat 36 toward an annular space 38th present, in its the valve seat 36 facing away End region by a radial extension of the bore 30 in a pressure chamber 40 surrounding the injection valve member 28 passes.
- the injection valve member 28 has the height of the Pressure chamber 40 by a cross-sectional reduction a Pressure shoulder 42 on.
- a biased Closing spring 44 At the end of the combustion chamber facing away from the Injector member 28 engages a biased Closing spring 44, through which the injection valve member 28th is pressed toward the valve seat 36.
- the closing spring 44 is arranged in a spring chamber 46 of the valve body 26, the adjoins the bore 30.
- a further bore 48 in which a Piston 50 is tightly guided, with the Injection valve member 28 is connected.
- the piston 50 limited with its the injection valve member 28 facing away Front side a control pressure chamber 52 in the valve body 26.
- Im Valve body 26, a channel 54 is formed, in which the Line 14 to the fuel pump 10 opens and in the Pressure chamber 40 opens.
- the Fuel injector has a near the Fuel pump 10 arranged first control valve 60, for example, be integrated into the fuel pump 10 can.
- first control valve 60 Through the first control valve 60 is a connection 59 of the pump working chamber 22 of the fuel pump 10 with controlled a discharge space, as the at least indirectly the fuel tank 24 may serve.
- the connection 59 branches downstream of the check valve 25 of the Line 14 off.
- the first control valve 60 may be pressure compensated or not be formed pressure balanced.
- the first control valve 60 is formed as a 2/2-way valve and by this In a first switching position, the connection 59 to Relief space 24 opened and in a second Switching position is the connection 59 to the discharge space 24th separated.
- a second control valve 68 is provided, through which a Connection 70 of the control pressure chamber 52 with a Relief space, such as the Fuel tank 24, is controlled.
- the second Control valve 68 is electrically controllable and has a Actuator 69, which may be an electromagnet or a piezoelectric actuator can, by a control device 66 electrically is controlled and by a valve member of the Control valve 68 is movable.
- the second control valve 68 is preferably formed pressure balanced.
- the second Control valve 68 is designed as a 2/2-way valve, by the connection 70 in a first switching position the control pressure chamber 52 with the fuel tank 24th is separated and by that in a second switching position the connection 70 of the control pressure chamber 52 with the Fuel tank 24 is open.
- a Throttle 58 In the connection 59 of the control pressure chamber 52 with the line 14 is a Throttle 58 and provided in the connection 70 of the Control pressure space 52 with the fuel tank 24 is between the control pressure chamber 52 and the second control valve 68 another throttle point 71 is provided.
- the second Control valve 68 is also controlled by the controller 66 controlled.
- the control of the control valves 60,68 through the controller 66 is dependent on Operating parameters of the internal combustion engine, such as For example, speed, load and temperature.
- a third control valve 74 through the another connection 75 of the pump working space 22 is controlled with a discharge space, as the in turn, the fuel tank 24 may serve.
- connection 75 is a to the fuel tank 24th opening pressure relief valve 76 arranged.
- the Pressure relief valve 76 for example, by a closing spring 77 loaded valve member 78, the against the force of the closing spring 77 to Fuel tank 24 toward the opening direction is movable.
- the pressure limiting valve 76 is preferably as shown in Figure 1 upstream of the third Control valve 74 disposed, wherein the third control valve 74th this does not need to be pressure balanced.
- pressure relief valve 76 may also as in Figure 3 shown downstream of the third control valve 74th be arranged, in which case the third control valve 74th is preferably formed pressure balanced.
- the third Control valve 74 is designed as a 2/2-way valve and by this is in a first switching position the Connection 75 to the relief space 24 is opened and in one second switching position, the connection 75 to Relief space 24 separated.
- the first control valve 60 and the third control valve 74 are preferably by a common through the Control device 66 electrically actuated actuator 80th controlled.
- the first control valve 60 and the third Control valve 74 may be disposed on the fuel pump 10 be.
- the control valves 60,74 can, for example be arranged side by side.
- the actuator 80 is the Controlled in a Aktor horrraum 82 prevailing pressure, wherein the actuator pressure chamber 82 with a hydraulic fluid, especially fuel is filled.
- the actuator 80 is preferably designed as a piezoelectric actuator, depending on the height of an electrical voltage applied to this its length changes.
- the two control valves 60, 74 have in each case a control valve member 62,86, the pressure in the Aktordruckraum 82 is acted upon and against the force of a Return spring 63,87 is movable.
- the bias of Return spring 87 of the third control valve 74 is larger as the bias of the return spring 63 of the first Control valve 60.
- the first control valve 60 and the third Control valve 74 is at low pressure in Aktordruckraum 82nd opened, so that both compounds 59 and 75 of Pump workspace 22 with the discharge chamber 24 is opened are.
- the third control valve 74 switches to its closed position, so that the pump working space 22nd is completely separated from the relief space 24.
- the first Control valve 60 remains in increasing the pressure in Actuator pressure chamber 82 in its closed position.
- the pressure relief valve 76 opens and fuel flows through the opened third Control valve 74 and the connection 75 in the discharge space 24. Subsequently, the remains in the line 14 and the Pressure chamber 40 prevailing pressure at least approximately constant.
- the opening pressure of the pressure relief valve 76 is through the bias of its closing spring 77 determined.
- the Pre-injection takes place with a through the Pressure relief valve 76 limited pressure.
- the second Control valve 68 is controlled by a corresponding control of the actuator 69 is opened, so that the control pressure chamber 52 with the discharge space 24 is connected.
- the opened second control valve 68 may be in the control pressure chamber 52nd despite its connection 56 with the line 14 no increased Build up pressure, but this becomes the Fuel tank 24 reduced down.
- the Throttle points 58 and 71 is achieved that from the channel 54th only a small amount of fuel in the Fuel tank 24 can drain.
- the second Control valve 68 closed by the control device 66, so that the control pressure chamber 52 from the fuel tank 24 is separated and in the control pressure chamber 52 via the Compound 56 with the line 14 builds up an increased pressure.
- a force of the closing spring 44th generates supportive force so that the Injection valve member 28 against its opening direction 29th moved and with its sealing surface 34 on the valve seat 36 to. Plant comes and the pre-injection is finished.
- the first control valve 60 is opened be so that in the pump working chamber 22, the line 14th and the pressure chamber 40 can no longer build high pressure and the fuel injection valve 12 by the force of Closing spring 44 closes.
- the second Control valve 68 opened by the controller 66, so that the control pressure chamber 52 is relieved again and the Fuel injection valve 12 opens.
- the first control valve 60 is closed by the control device 66, so that the connection 59 of the pump working chamber 22 with the Relief space 24 is disconnected.
- the third control valve 74 remains open at the beginning of the main injection, so that the connection 75 is open to the relief space 24 and in the conduit 14 and the pressure chamber 40 of the Fuel injection valve 12 by the Pressure relief valve 76 establishes predetermined pressure.
- the Main injection then starts with a pressure level like also the pre-injection is done.
- the main injection starts with a closed third control valve 74 with a higher pressure level than at first open third Control valve 74.
- the third control valve 74 closed by the control device 66, so that the Compound 75 is separated with the discharge space 24 and the main injection continues with a pressure like he did according to the profile of the cam 20 in the pump working space 22 is generated. It can also be provided that first the third control valve 74 is closed, but that second control valve 68 still remains closed, so that still no injection takes place. The second control valve 68 is then only delayed opening, whereby the beginning of the Main injection is delayed and also the Main injection starts at a higher pressure.
- the Main injection corresponds in Figure 2 one with II designated injection phase, wherein the pressure curve with shown by the solid line in the event that the third control valve 74 is opened at the beginning, and the Pressure curve with dashed line in case is shown that the third control valve 74 already closed Beginning is closed.
- the second Control valve 68 closed by the control device 66, so that the control pressure chamber 52 from the fuel tank 24 is separated and in the control pressure chamber 52 by the Connection with the line 14 and thus the Pump work space 22 builds high pressure, through which the Fuel injection valve 12 is closed.
- the first Control valve 60 and the third control valve 74 remain there closed so that the connections 59 and 75 to Relief space 24 are separated.
- the second control valve 68 by the controller 66 opened again, so that the control pressure chamber 52 again is relieved and the fuel injection valve 12 opens.
- the post-injection takes place with a pressure curve according to the profile of the cam 20.
- the Post-injection corresponds to one in Figure 2 with III designated injection phase.
Description
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a fuel injection device for Internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
Eine solche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist durch die DE 199 39 421 A bekannt. Bei dieser Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist eine gemeinsame Kraftstoffpumpe für alle Zylinder der Brennkraftmaschine vorgesehen, die in üblicher Weise einen durch die Brennkraftmaschine in einer Hubbewegung angetriebenen Pumpenkolben aufweist, der einen Pumpenarbeitsraum begrenzt, dem Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter zugeführt wird und der über eine Verteilereinrichtung mit an den Zylindern der Brennkraftmaschine angeordneten Kraftstoffeinspritzventilen verbindbar ist. Jedes Kraftstoffeinspritzventil weist dabei ein Einspritzventilglied auf, durch das wenigstens eine Einspritzöffnung gesteuert wird und das durch den in einem mit dem Pumpenarbeitsraum verbindbaren Druckraum des Kraftstoffeinspritzventils gegen eine Schließkraft in einer Öffnungsrichtung bewegbar ist. Es ist ein erstes elektrisch gesteuertes Steuerventil vorgesehen, durch das eine Verbindung des Pumpenarbeitsraums mit einem Entlastungsraum gesteuert wird. Außerdem ist ein zweites elektrisch gesteuertes Steuerventil vorgesehen, durch das der in einem Steuerdruckraum des Kraftstoffeinspritzventils herrschende Druck gesteuert wird, durch den das Einspritzventilglied zumindest mittelbar in Schließrichtung beaufschlagt ist. Weiterhin ist ein drittes elektrisch gesteuertes Steuerventil vorgesehen, durch das eine Verbindung des Druckraums des Kraftstoffeinspritzventils mit einem Entlastungsraum gesteuert wird, wobei in dieser Verbindung ein zum Entlastungsraum hin öffnendes Druckbegrenzungsventil angeordnet ist. Durch das dritte Steuerventil ist eine Kraftstoffeinspritzung, beispielsweise eine Voreinspritzung und/oder eine Nacheinspritzung, mit einem durch das Druckbegrenzungsventil bestimmten Druckniveau ermöglicht. Nachteilig bei der bekannten Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist, dass für jedes der Steuerventile ein eigener Aktor erforderlich ist, wodurch der Aufbau der Kraftstoffeinspritzeinrichtung sehr aufwendig ist. Such a fuel injection device is described by DE 199 39 421 A known. In this fuel injection device is a common fuel pump for all cylinders of the internal combustion engine provided in the usual way by the internal combustion engine Having in a lifting movement driven pump piston, the one Pump work space limited to the fuel from one Fuel tank is supplied and the on a Distributor device on the cylinders of the internal combustion engine arranged fuel injection valves is connectable. each Fuel injection valve has an injection valve member, is controlled by the at least one injection opening and the through the pressure space connectable to the pump working space of the fuel injection valve against a closing force in a Opening direction is movable. It is a first electric controlled control valve provided by a connection of the Pump work space is controlled with a discharge space. There is also a second electrically controlled control valve provided by the in a control pressure chamber of the Fuel injection valve is controlled by prevailing pressure the injection valve member at least indirectly in the closing direction is charged. Furthermore, a third is electrically controlled Control valve provided by the connection of the pressure chamber the fuel injection valve controlled with a discharge space is, in this connection to the relief space out opening pressure relief valve is arranged. By the third Control valve is a fuel injection, such as a Pre-injection and / or a post-injection, with a through the Pressure relief valve allows certain pressure level. adversely in the known fuel injector is that for each the control valves a separate actuator is required, causing the Structure of the fuel injection device is very expensive.
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass der Aufbau der Kraftstoffeinspritzeinrichtung vereinfacht ist, da für das erste und das dritte Steuerventil nur ein Aktor erforderlich ist. The fuel injection device according to the invention with the Features according to claim 1 has the advantage that the Structure of the fuel injection device is simplified as for the first and the third control valve requires only one actuator is.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegeben.In the dependent claims are advantageous Embodiments and developments of the invention Fuel injector specified.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung gemäß einer ersten Ausführungsform, Figur 2 einen Verlauf eines Druckes an Einspritzöffnungen eines Kraftstoffeinspritzventils der Kraftstoffeinspritzeinrichtung und Figur 3 ausschnittsweise eine modifizierte Ausführung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung. An embodiment of the invention is in the drawing shown and in the following description in more detail explained. FIG. 1 shows a Fuel injection device for an internal combustion engine in a schematic representation according to a first Embodiment, Figure 2 shows a curve of a pressure Injection openings of a fuel injection valve of Fuel injection device and Figure 3 in part a modified version of Fuel injector.
In den Figuren 1 und 3 ist eine
Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine
eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Brennkraftmaschine ist
vorzugsweise eine selbstzündende Brennkraftmaschine. Die
Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist vorzugsweise als
sogenanntes Pumpe-Leitung-Düse-System ausgebildet und weist
für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine jeweils eine
Kraftstoffpumpe 10, ein Kraftstoffeinspritzventil 12 und
eine das Kraftstoffeinspritzventil 12 mit der
Kraftstoffpumpe 10 verbindende Leitung 14 auf. Die
Kraftstoffpumpe 10 weist einen in einem Zylinder 16 dicht
geführten Pumpenkolben 18 auf, der durch einen Nocken 20
einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine entgegen der Kraft
einer Rückstellfeder 19 in einer Hubbewegung angetrieben
wird. Der Pumpenkolben 18 begrenzt im Zylinder 16 einen
Pumpenarbeitsraum 22, in dem beim Förderhub des
Pumpenkolbens 18 Kraftstoff unter Hochdruck verdichtet wird.
Dem Pumpenarbeitsraum 22 wird mittels einer Förderpumpe 21
Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 24 des
Kraftfahrzeugs zugeführt. Zwischen der Förderpumpe 21 und
dem Pumpenarbeitsraum 22 ist ein zum Pumpenarbeitsraum 22
öffnendes Rückschlagventil 23 angeordnet. In der Leitung 14
kann ein aus dem Pumpenarbeitsraum 22 öffnendes weiteres
Rückschlagventil 25 angeordnet sein. Die Förderleitung 13
von der Förderpumpe 21 mündet zwischen dem Pumpenarbeitsraum
22 und dem weiteren Rückschlagventil 25.In Figures 1 and 3 is a
Fuel injection device for an internal combustion engine
a motor vehicle shown. The internal combustion engine is
preferably a self-igniting internal combustion engine. The
Fuel injection device is preferably as
trained so-called pump-line-nozzle system and has
one for each cylinder of the internal combustion
Das Kraftstoffeinspritzventil 12 ist getrennt von der
Kraftstoffpumpe 10 angeordnet und über die Leitung 14 mit
dem Pumpenarbeitsraum 22 verbunden. Das
Kraftstoffeinspritzventil 12 weist einen Ventilkörper 26
auf, der mehrteilig ausgebildet sein kann, in dem ein
Einspritzventilglied 28 in einer Bohrung 30
längsverschiebbar geführt ist. Der Ventilkörper 26 weist an
seinem dem Brennraum des Zylinders der Brennkraftmaschine
zugewandten Endbereich wenigstens eine, vorzugsweise mehrere
Einspritzöffnungen 32 auf. Das Einspritzventilglied 28 weist
an seinem dem Brennraum zugewandten Endbereich eine
beispielsweise etwa kegelförmige Dichtfläche 34 auf, die mit
einem im Ventilkörper 26 in dessen dem Brennraum zugewandtem
Endbereich ausgebildeten Ventilsitz 36 zusammenwirkt, von
dem oder nach dem die Einspritzöffnungen 32 abführen. Im
Ventilkörper 26 ist zwischen dem Einspritzventilglied 28 und
der Bohrung 30 zum Ventilsitz 36 hin ein Ringraum 38
vorhanden, der in seinem dem Ventilsitz 36 abgewandten
Endbereich durch eine radiale Erweiterung der Bohrung 30 in
einen das Einspritzventilglied 28 umgebenden Druckraum 40
übergeht. Das Einspritzventilglied 28 weist auf Höhe des
Druckraums 40 durch eine Querschnittsverringerung eine
Druckschulter 42 auf. Am dem Brennraum abgewandten Ende des
Einspritzventilglieds 28 greift eine vorgespannte
Schließfeder 44 an, durch die das Einspritzventilglied 28
zum Ventilsitz 36 hin gedrückt wird. Die Schließfeder 44 ist
in einem Federraum 46 des Ventilkörpers 26 angeordnet, der
sich an die Bohrung 30 anschließt. An den Federraum 46
schließt sich an dessen der Bohrung 30 abgewandtem Ende im
Ventilkörper 26 eine weitere Bohrung 48 an, in der ein
Kolben 50 dicht geführt ist, der mit dem
Einspritzventilglied 28 verbunden ist. Der Kolben 50
begrenzt mit seiner dem Einspritzventilglied 28 abgewandten
Stirnseite einen Steuerdruckraum 52 im Ventilkörper 26. Im
Ventilkörper 26 ist ein Kanal 54 ausgebildet, in den die
Leitung 14 zur Kraftstoffpumpe 10 mündet und der in den
Druckraum 40 mündet.The
Vom Kanal 54 des Kraftstoffeinspritzventils 12 zweigt eine
Verbindung 56 zum Steuerdruckraum 52 ab. Die
Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist ein nahe der
Kraftstoffpumpe 10 angeordnetes erstes Steuerventil 60 auf,
das beispielsweise in die Kraftstoffpumpe 10 integriert sein
kann. Durch das erste Steuerventil 60 wird eine Verbindung
59 des Pumpenarbeitsraums 22 der Kraftstoffpumpe 10 mit
einem Entlastungsraum gesteuert, als der zumindest mittelbar
der Kraftstoffvorratsbehälter 24 dienen kann. Die Verbindung
59 zweigt stromabwärts des Rückschlagventils 25 von der
Leitung 14 ab.From the
Das erste Steuerventil 60 kann druckausgeglichen oder nicht
druckausgeglichen ausgebildet sein. Das erste Steuerventil
60 ist als ein 2/2-Wegeventil ausgebildet und durch dieses
wird in einer ersten Schaltstellung die Verbindung 59 zum
Entlastungsraum 24 geöffnet und in einer zweiten
Schaltstellung wird die Verbindung 59 zum Entlastungsraum 24
getrennt.The
Zur Steuerung des Druckes im Steuerdruckraum 52 ist ein
zweites Steuerventil 68 vorgesehen, durch das eine
Verbindung 70 des Steuerdruckraums 52 mit einem
Entlastungsraum, beispielsweise dem
Kraftstoffvorratsbehälter 24, gesteuert wird. Das zweite
Steuerventil 68 ist elektrisch steuerbar und weist einen
Aktor 69 auf, der ein Elektromagnet oder ein Piezoaktor sein
kann, der durch eine Steuereinrichtung 66 elektrisch
angesteuert wird und durch den ein Ventilglied des
Steuerventils 68 bewegbar ist. Das zweite Steuerventil 68
ist vorzugsweise druckausgeglichen ausgebildet. Das zweite
Steuerventil 68 ist als ein 2/2-Wegeventil ausgebildet,
durch das in einer ersten Schaltstellung die Verbindung 70
des Steuerdruckraums 52 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 24
getrennt ist und durch das in einer zweiten Schaltstellung
die Verbindung 70 des Steuerdruckraums 52 mit dem
Kraftstoffvorratsbehälter 24 geöffnet ist. In der Verbindung
59 des Steuerdruckraums 52 mit der Leitung 14 ist eine
Drosselstelle 58 vorgesehen und in der Verbindung 70 des
Steuerdruckraums 52 mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 ist
zwischen dem Steuerdruckraum 52 und dem zweiten Steuerventil
68 eine weitere Drosselstelle 71 vorgesehen. Das zweite
Steuerventil 68 wird ebenfalls durch die Steuereinrichtung
66 gesteuert. Die Steuerung der Steuerventile 60,68 durch
die Steuereinrichtung 66 erfolgt abhängig von
Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, wie
beispielsweise Drehzahl, Last und Temperatur.To control the pressure in the control pressure chamber 52 is a
Es ist außerdem ein drittes Steuerventil 74 vorgesehen,
durch das eine weitere Verbindung 75 des Pumpenarbeitsraums
22 mit einem Entlastungsraum gesteuert wird, als der
wiederum der Kraftstoffvorratsbehälter 24 dienen kann. In
der Verbindung 75 ist ein zum Kraftstoffvorratsbehälter 24
hin öffnendes Druckbegrenzungsventil 76 angeordnet. Das
Druckbegrenzungsventil 76 weist beispielsweise ein durch
eine Schließfeder 77 belastetes Ventilglied 78 auf, das
gegen die Kraft der Schließfeder 77 zum
Kraftstoffvorratsbehälter 24 hin in Öffnungsrichtung
bewegbar ist. Das Druckbegrenzungsventil 76 ist vorzugsweise
wie in Figur 1 dargestellt stromaufwärts vor dem dritten
Steuerventil 74 angeordnet, wobei das dritte Steuerventil 74
hierbei nicht druckausgeglichen zu sein braucht. Das
Druckbegrenzungsventil 76 kann jedoch auch wie in Figur 3
dargestellt stromabwärts nach dem dritten Steuerventil 74
angeordnet sein, wobei dann das dritte Steuerventil 74
vorzugsweise druckausgeglichen ausgebildet ist. Das dritte
Steuerventil 74 ist als ein 2/2-Wegeventil ausgebildet und
durch dieses wird in einer ersten Schaltstellung die
Verbindung 75 zum Entlastungsraum 24 geöffnet und in einer
zweiten Schaltstellung wird die Verbindung 75 zum
Entlastungsraum 24 getrennt. There is also provided a
Das erste Steuerventil 60 und das dritte Steuerventil 74
werden vorzugsweise durch einen gemeinsamen durch die
Steuereinrichtung 66 elektrisch angesteuerten Aktor 80
gesteuert. Das erste Steuerventil 60 und das dritte
Steuerventil 74 können an der Kraftstoffpumpe 10 angeordnet
sein. Die Steuerventile 60,74 können beispielsweise
nebeneinander angeordnet sein. Durch den Aktor 80 wird der
in einem Aktordruckraum 82 herrschende Druck gesteuert,
wobei der Aktordruckraum 82 mit einer Hydraulikflüssigkeit,
insbesondere Kraftstoff gefüllt ist. Der Aktor 80 ist
vorzugsweise als Piezoaktor ausgebildet, der abhängig von
der Höhe einer an diesen angelegten elektrischen Spannung
seine Länge ändert. Die beiden Steuerventile 60, 74 weisen
jeweils ein Steuerventilglied 62,86 auf, das vom Druck im
Aktordruckraum 82 beaufschlagt ist und gegen die Kraft einer
Rückstellfeder 63,87 bewegbar ist. Die Vorspannung der
Rückstellfeder 87 des dritten Steuerventils 74 ist größer
als die Vorspannung der Rückstellfeder 63 des ersten
Steuerventils 60. Das erste Steuerventil 60 und das dritte
Steuerventil 74 ist bei geringem Druck im Aktordruckraum 82
geöffnet, so daß beide Verbindungen 59 und 75 des
Pumpenarbeitsraums 22 mit dem Entlastungsraum 24 geöffnet
sind. Wenn der Druck im Aktordruckraum 82 durch
entsprechende Ansteuerung des Aktors 80 durch die
Steuereinrichtung 66 auf ein erstes Druckniveau erhöht wird,
so schaltet das erste Steuerventil 60 wegen der geringeren
Vorspannung von dessen Rückstellfeder 63 in seine
geschlossene Stellung, so daß die Verbindung 59 des
Pumpenarbeitsraums 22 mit dem Entlastungsraum 24 getrennt
ist. Das dritte Steuerventil 74 bleibt bei diesem
Druckniveau jedoch wegen der höheren Vorspannung von dessen
Rückstellfeder 87 noch in seiner geöffneten Stellung, so daß
der Pumpenarbeitsraum 22 bei Überschreiten des durch das
Druckbegrenzungsventil 76 eingestellten Drucks über die
geöffnete Verbindung 75 mit dem Entlastungsraum 24 verbunden
ist. Erst wenn der Druck im Aktordruckraum 82 durch
entsprechende Ansteuerung des Aktors 80 durch die
Steuereinrichtung 66 weiter auf ein zweites Druckniveau
erhöht wird, schaltet das dritte Steuerventil 74 in seine
geschlossene Stellung um, so daß der Pumpenarbeitsraum 22
vom Entlastungsraum 24 ganz getrennt ist. Das erste
Steuerventil 60 bleibt bei Erhöhung des Drucks im
Aktordruckraum 82 in seiner geschlossenen Stellung.The
Nachfolgend wird die Funktion der
Kraftstoffeinspritzeinrichtung erläutert. Beim Saughub des
Pumpenkolbens 18 wird durch die Förderpumpe 21 Kraftstoff
aus dem Kraftstoffvorratsbehälter 24 durch das geöffnete
Rückschlagventil 23 über die Leitung 13 in den
Pumpenarbeitsraum 22 gefördert. Beim Förderhub des
Pumpenkolbens 18 schließt das Rückschlagventil 23 und das
Rückschlagventil 25 öffnet, wobei das erste Steuerventil 60
geöffnet ist, so daß die Verbindung 59 mit dem
Entlastungsraum 24 geöffnet ist. Die Kraftstoffeinspritzung
beginnt mit einer Voreinspritzung, wobei das erste
Steuerventil 60 geschlossen wird, indem der Aktor 80 durch
die Steuereinrichtung 66 derart angesteuert wird, daß der
Druck im Aktordruckraum 82 auf das erste Druckniveau
ansteigt und das erste Steuerventil 60 in seine geschlossene
Stellung umschaltet und die Verbindung 59 zum
Entlastungsraum 24 getrennt ist. Das dritte Steuerventil 74
verbleibt in seiner geöffneten Stellung. Im
Pumpenarbeitsraum 22 und in der Leitung 14 sowie im
Druckraum 40 des Kraftstoffeinspritzventils 12 kann sich
somit nur ein Druck aufbauen, wie er durch das
Druckbegrenzungsventil 76 eingestellt wird. Wenn der durch
das Druckbegrenzungsventil 76 eingestellte Druck
überschritten wird, so öffnet das Druckbegrenzungsventil 76
und Kraftstoff strömt durch das geöffnete dritte
Steuerventil 74 und die Verbindung 75 in den Entlastungsraum
24. Nachfolgend bleibt der in der Leitung 14 und dem
Druckraum 40 herrschende Druck zumindest annähernd konstant.
Der Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils 76 wird durch
die Vorspannung von dessen Schließfeder 77 bestimmt. Die
Voreinspritzung erfolgt mit einem durch das
Druckbegrenzungsventil 76 begrenzten Druck. Das zweite
Steuerventil 68 wird durch eine entsprechende Ansteuerung
des Aktors 69 geöffnet, so daß der Steuerdruckraum 52 mit
dem Entlastungsraum 24 verbunden ist. Infolge des geöffneten
zweiten Steuerventils 68 kann sich im Steuerdruckraum 52
trotz dessen Verbindung 56 mit der Leitung 14 kein erhöhter
Druck aufbauen, sondern dieser wird zum
Kraftstoffvorratsbehälter 24 hin abgebaut. Durch die
Drosselstellen 58 und 71 wird erreicht, daß aus dem Kanal 54
nur eine geringe Kraftstoffmenge in den
Kraftstoffvorratsbehälter 24 abfließen kann. Wenn der im
Druckraum 40 herrschende Druck eine derartige Höhe erreicht
hat, daß dieser über die Druckschulter 42 auf das
Einspritzventilglied 28 eine in Öffnungsrichtung 29 wirkende
Kraft ausübt, die größer ist als die Kraft der Schließfeder
44 und die durch den im Steuerdruckraum 52 herrschenden
Restdruck auf den Kolben 50 ausgeübte Kraft, so hebt das
Einspritzventilglied 28 mit seiner Dichtfläche 34 vom
Ventilsitz 36 ab und Kraftstoff wird durch die
Einspritzöffnungen 32 in den Brennraum des Zylinders der
Brennkraftmaschine eingespritzt. Der Öffnungsdruck des
Kraftstoffeinspritzventils 12 ist dabei wegen dem geöffneten
zweiten Steuerventil 68 nur von der Kraft der Schließfeder
44 und der durch den im Steuerdruckraum 52 herrschenden
Restdruck auf den Kolben 50 ausgeübten Kraft abhängig.Below is the function of
Fuel injection device explained. During the suction stroke of the
In Figur 2 ist der Verlauf des Druckes p an den
Einspritzöffnungen 32 des Kraftstoffeinspritzventils 12 über
der Zeit t während einem Einspritzzyklus dargestellt. Die
Voreinspritzung entspricht dabei einer in Figur 2 mit I
bezeichneten Einspritzphase.In Figure 2, the course of the pressure p to the
Zur Beendigung der Voreinspritzung wird das zweite
Steuerventil 68 durch die Steuereinrichtung 66 geschlossen,
so daß der Steuerdruckraum 52 vom Kraftstoffvorratsbehälter
24 getrennt ist und sich im Steuerdruckraum 52 über dessen
Verbindung 56 mit der Leitung 14 ein erhöhter Druck aufbaut.
Hierdurch wird über den Kolben 50 auf das
Einspritzventilglied 28 eine die Kraft der Schließfeder 44
unterstützende Kraft erzeugt, so daß das
Einspritzventilglied 28 entgegen seiner Öffnungsrichtung 29
bewegt und mit seiner Dichtfläche 34 am Ventilsitz 36 zur.
Anlage kommt und die Voreinspritzung beendet wird.
Alternativ oder zusätzlich kann zur Beendigung der
Voreinspritzung auch das erste Steuerventil 60 geöffnet
werden, so daß sich im Pumpenarbeitsraum 22, der Leitung 14
und dem Druckraum 40 kein Hochdruck mehr aufbauen kann und
das Kraftstoffeinspritzventil 12 durch die Kraft der
Schließfeder 44 schließt.To end the pilot injection, the
Für eine nachfolgende Haupteinspritzung wird das zweite
Steuerventil 68 durch die Steuereinrichtung 66 geöffnet, so
daß der Steuerdruckraum 52 wieder entlastet ist und das
Kraftstoffeinspritzventil 12 öffnet. Das erste Steuerventil
60 wird durch die Steuereinrichtung 66 geschlossen, so daß
die Verbindung 59 des Pumpenarbeitsraums 22 mit dem
Entlastungsraum 24 getrennt ist. Das dritte Steuerventil 74
bleibt beim Beginn der Haupteinspritzung geöffnet, so daß
die Verbindung 75 zum Entlastungsraum 24 geöffnet ist und
sich in der Leitung 14 und dem Druckraum 40 des
Kraftstoffeinspritzventils 12 der durch das
Druckbegrenzungsventil 76 vorgegebene Druck aufbaut. Die
Haupteinspritzung beginnt dann mit einem Druckniveau wie
auch die Voreinspritzung erfolgt ist. Die Haupteinspritzung
beginnt bei geschlossenem drittem Steuerventil 74 mit einem
höheren Druckniveau als bei zunächst geöffnetem drittem
Steuerventil 74. Anschließend wird das dritte Steuerventil
74 durch die Steuereinrichtung 66 geschlossen, so daß die
Verbindung 75 mit dem Entlastungsraum 24 getrennt ist und
die Haupteinspritzung erfolgt weiter mit einem Druck, wie er
entsprechend dem Profil des Nockens 20 im Pumpenarbeitsraum
22 erzeugt wird. Es kann auch vorgesehen sein, daß zunächst
das dritte Steuerventil 74 geschlossen wird, jedoch das
zweite Steuerventil 68 noch geschlossen bleibt, so daß noch
keine Einspritzung erfolgt. Das zweite Steuerventil 68 wird
dann erst verzögert geöffnet, wodurch der Beginn der
Haupteinspritzung verzögert wird und außerdem die
Haupteinspritzung bei einem höheren Druck beginnt. Die
Haupteinspritzung entspricht in Figur 2 einer mit II
bezeichneten Einspritzphase, wobei der Druckverlauf mit
durchgezogener Linie für den Fall dargestellt ist, daß das
dritte Steuerventil 74 zu Beginn geöffnet ist, und der
Druckverlauf mit gestrichelter Linie für den Fall
dargestellt ist, daß das dritte Steuerventil 74 schon zu
Beginn geschlossen ist.For a subsequent main injection, the
Zur Beendigung der Haupteinspritzung wird das zweite
Steuerventil 68 durch die Steuereinrichtung 66 geschlossen,
so daß der Steuerdruckraum 52 vom Kraftstoffvorratsbehälter
24 getrennt ist und sich im Steuerdruckraum 52 durch dessen
Verbindung mit der Leitung 14 und damit dem
Pumpenarbeitsraum 22 Hochdruck aufbaut, durch den das
Kraftstoffeinspritzventil 12 geschlossen wird. Das erste
Steuerventil 60 und das dritte Steuerventil 74 bleiben dabei
geschlossen, so daß die Verbindungen 59 und 75 zum
Entlastungsraum 24 getrennt sind. Für eine Nacheinspritzung
wird das zweite Steuerventil 68 durch die Steuereinrichtung
66 nochmals geöffnet, so daß der Steuerdruckraum 52 wieder
entlastet ist und das Kraftstoffeinspritzventil 12 öffnet. To finish the main injection, the
Die Nacheinspritzung erfolgt mit einem Druckverlauf
entsprechend dem Profil des Nockens 20. Zur Beendigung der
Nacheinspritzung wird das zweite Steuerventil 68 durch die
Steuereinrichtung 66 geschlossen und/oder das erste
Steuerventil 60 durch die Steuereinrichtung 66 geöffnet. Die
Nacheinspritzung entspricht einer in Figur 2 mit III
bezeichneten Einspritzphase.The post-injection takes place with a pressure curve
according to the profile of the
Claims (3)
- Fuel injection device for internal combustion engines, with at least one fuel pump (10) which has a pump piston (18) which is driven in a lifting movement by the internal combustion engine and which delimits a pump working space (22), to which fuel is supplied from the fuel storage tank (24) and which is connected to a fuel injection valve (12) having an injection-valve member (28), by means of which at least one injection orifice (32) is controlled and which can be moved in an opening direction (29), counter to a closing force, by the pressure prevailing in a pressure space (40) connected to the pump working space (22), with a first electrically controlled control valve (60), by means of which a connection (59) of the pump working space (22) with a relief space (24) is controlled, with a second electrically controlled control valve (68), by means of which is controlled the pressure which prevails in a control-pressure space (52) of the fuel injection valve (12) and by which the injection-valve member (28) is acted upon at least indirectly in the closing direction, and with a third electrically controlled control valve (24), by means of which a connection (75) of the pump working space (22) with a relief space (24) is controlled, the said connection having arranged in it a pressure-limiting valve (26) opening towards the relief space (24), characterized in that a fuel pump (10), in each case with a first control valve (60) and with a third control valve (74), is provided for each cylinder of the internal combustion engine, and in that the first control valve (60) and the third control valve (74) of the fuel pump (10) are controlled by means of a common electrically activated actuator (80).
- Fuel injection device according to Claim 1, characterized in that the pressure which prevails in an actuator pressure space (82) and by which the first control valve (60) and the third control valve (74) are acted upon is controlled by means of the actuator (80).
- Fuel injection device according to Claim 1 or 2, characterized in that the pressure-limiting valve (76) is arranged upstream of the third control valve (74) in the connection (75).
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