EP1338790B1 - Noise optimized apparatus for injecting fuel - Google Patents
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- EP1338790B1 EP1338790B1 EP03002362A EP03002362A EP1338790B1 EP 1338790 B1 EP1338790 B1 EP 1338790B1 EP 03002362 A EP03002362 A EP 03002362A EP 03002362 A EP03002362 A EP 03002362A EP 1338790 B1 EP1338790 B1 EP 1338790B1
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Definitions
- Pump injector systems (UI ⁇ Unit Injector) are used today on self-igniting internal combustion engines generated mechanically-hydraulically controlled pre-injection phases, on the one hand to reduce combustion noise and on the other hand to minimize pollutants contribute.
- a pump piston is moved upwards via a return spring.
- the under Constant pressure fuel flows from the low pressure part of the fuel supply via the engine block integrated inlet bores and the inlet channel in the Solenoid valve space.
- the solenoid valve is open. Passed through a connecting hole the fuel in the high pressure space.
- an actuator becomes one by the control unit controlled at a certain time so that the actuator is pulled into a seat and the Connection between high pressure chamber and low pressure part is closed.
- This time is also referred to as "electrical start of spraying".
- the high fuel pressure in the High-pressure space rises continuously due to the movement of the pump piston, causing there is also an increasing pressure at the injection nozzle.
- Upon reaching one Nozzle opening pressure increases the nozzle needle, causing fuel in the Combustion chamber is injected.
- This time is also called the "actual start of spraying" or also referred to as the start of funding.
- Due to the high delivery rate of the pump piston the pressure continues to rise during the entire injection process.
- the actuator is switched off again, after which the actuator after a short delay and opens the connection between the high pressure room and low pressure part is released again.
- the peak pressure is reached in this transition phase. After that, the pressure breaks a lot quickly together.
- the injection nozzle closes when the pressure falls below the nozzle closing pressure and ends the injection process. The rest, from the pump element to the apex The fuel delivered by the drive cam is fed into the low-pressure section via the return channel pressed.
- the total pressure p tot of a flowing medium is composed of a static pressure component p stat and a dynamic pressure component p dyn . If you see pressure drops, such as. B. generated by friction, the resulting total pressure is constant.
- the fuel passes through a throttle, the cross section of which has a certain value. If the throttle is enlarged, a residual pressure dependent on the flow cross section can be obtained hold. If the displaced volume flow is greater than the volume added, then the pressure in the spring holder drops. When the pressure in the spring holder drops, the If the vapor pressure falls below this, cavitation can occur.
- EP 0 404 916 B1 relates to a fuel injection nozzle.
- the fuel injector in particular designed as a pump nozzle comprises a nozzle needle is acted upon by a spring in the closing direction.
- a pressure chamber in front of the seat of the nozzle needle with one of a spring-loaded escape piston limited storage space.
- the storage space is located from the pressure chamber after this sealing seat.
- the one cylindrical guide part having the storage piston is at its end facing away from the storage space Pressure is applied to a damping space that can be filled with fuel and has one Cone on that in a damping space delimiting and having an opening Plate immersed.
- the cylindrical guide part of the accumulator piston has a ratio diameter / Height from 1: 0, 1 to 1: 0, 4, with the pin of the storage piston one variable cross-section, which dips into the boundary plate and the accumulator piston a guide extension with grooves on its side facing the storage space having
- a pump-nozzle system according to the preamble of claim 1 also goes out the publication WO 00/19089 A.
- the storage piston return movement can be delayed can be achieved without, on the other hand, the accumulator piston opening movement within a pump-nozzle system (UI - Unit Injector) significantly.
- a backflow throttle valve in the area of the high-pressure connection of the storage space to be ordered is required.
- the backflow throttle valve is permeable when viewed in the opening direction of the accumulator piston, so that the pre-injection controlled by hydraulic means is not impaired is.
- the high pressure drops in the entire high pressure volume so far that the closing pressure level of the accumulator piston is reached.
- the closing pressure of the accumulator piston begins.
- a backflow throttle valve is between the pressure on the accumulator piston side the backflow throttle and the pressure on the high pressure side a pressure difference a, which causes the backflow throttle to close. In this case, the pressure can be reduced delayed only take place via the throttle point itself, so that the return movement is strong is slowed down.
- the seat cross-section, the stroke, the throttle cross-section or Spring adaptation of the return flow throttle element can cause the storage piston return movement, d. H. the component movement relevant for the cavitation phenomena is delayed so far that fuel runs into the interior of the spring holder without cavitation, so that there is no noise.
- a check valve can also be used in the unit injector system be used.
- the pressure on the High pressure side whereupon the check valve closes.
- the pressure in the memory remains at a level so that the accumulator piston remains in its open position. manufacturing and tolerance-related leaks in the storage piston guide cause a slow The pressure drops until the closing pressure of the accumulator falls below and the The storage piston closes slowly.
- Figure 1 shows the general structure of a pump-nozzle system for fuel supply of combustion chambers of self-igniting internal combustion engines.
- a pump piston 3 is movable is accommodated in a pump body 4, actuated via a ball pin 1.
- the ball stud 1 in turn is actuated via a rocker arm 28 which is arranged in a tiltable manner one of its ends is provided with a roller body which is rotatable at the end of the rocker arm is stored.
- the roller body rolls on a cam of a drive camshaft 27.
- the deflection of the rocker arm 28 about its axis of rotation depends on the shape of the Cam top, which in the illustration according to Figure 1 eccentric to the axis of rotation of the Drive camshaft 27 runs.
- the pump piston 3 of the pump body 4 of the pump-nozzle system is by a return spring 2 acted on the one hand on a flat surface of the pump body 4 and on the other hand is supported on a cover-like support element, which is in the upper region of the pump piston 3 movable in the pump body 4 is arranged.
- An actuator is arranged on the side of the pump body 4, which is the embodiment shown in FIG includes a solenoid 10.
- the solenoid 10 of the actuator acts an armature 9, which in turn acts on a solenoid valve needle.
- the anchor 9 of the Actuator is acted upon by a compensating spring 7.
- Reference number 6 is the magnetic core referred to, which encloses the solenoid 10 of the actuator.
- a fuel return 11 is shown, via which from the pump-nozzle system outflowing, excess fuel in a no further in Figure 1 low pressure range shown, e.g. B. flow back the tank of a motor vehicle can.
- the pump-nozzle system is in the fastening area on the cylinder head of the internal combustion engine sealed by sealing elements 12.
- a valve chamber one here as a solenoid valve trained actuator flows to the element space 25.
- Reference number 14 designates a hydraulic stop which functions as a damper.
- a nozzle needle 18 extends partially below the hydraulic stop is enclosed by an integrated injector body 20.
- the nozzle needle 18 is seated in its front area facing the combustion chamber 17 within a needle seat 15.
- a clamping nut 19 By means of a clamping nut 19 are the pump-nozzle system and the nozzle needle 18 partially enclosing integrated injection nozzle 20 connected to each other; below the clamping nut 19, a sealing washer 16 is arranged around the combustion chamber 17 Self-igniting internal combustion engine against the cylinder head of the internal combustion engine seal.
- the cylinder head of the self-igniting internal combustion engine is designated by reference numeral 21.
- a spring holder 42 is provided which, for. B. designed as a coil spring compression spring 22 records.
- the lower end of the compression spring 22 is supported on a disk-shaped one Use in the cavity of the spring holder 42 and applied to its opposite End of a storage piston 23.
- the storage piston 23, for example formed in two parts, comprising a peg-shaped element and a disc, is inside of the pump-nozzle system 1 enclosed by a storage space 24.
- the disc can be formed as a separate, separate component.
- the storage space 24 of the Storage piston 23 and the cavity of the spring holder 42 are over a in Figure 1a enlarged opening 31 shown in fluid communication with each other.
- a high-pressure chamber 25 within the pump-nozzle system, which is also called Element space is called.
- the component branches off from a high-pressure inlet to the nozzle chamber, which is the nozzle needle 18 acted on the cylinder head end of the pump-nozzle system. from The fuel, which is under high pressure, flows into the nozzle chamber via an annular gap Direction of the needle seat 15, from where it is in an upward movement of the nozzle needle 18th within a pilot injection and a main injection into the combustion chamber 17 of the self-igniting internal combustion engine is injected.
- reference numeral 26 denotes a solenoid valve spring is referred to, which acts on the solenoid valve needle 8 in the reset direction.
- Figure 1a is an enlarged view of the area of the pump-nozzle system according to Figure 1 can be seen in which the opening 31 between the storage space and the cavity of the spring holder is shown on an enlarged scale.
- the storage piston 23 enclosed by the storage space 24 and is from the high pressure side through from High-pressure space 25 (also element space) emerging, under high pressure Fueled.
- High-pressure space 25 also element space
- Fueled By the downward movement of an end face 29 of the accumulator piston 23 when it is subjected to high pressure via the high-pressure chamber 25, the fuel compressed in the cavity of the spring holder 42. This increases the back pressure the injector, thereby bringing about an end to a pre-injection phase.
- To qualitatively Ensuring high-quality emission results is a quick opening of the storage piston 23 required.
- the displaced volume When the storage piston 23 moves back, the displaced volume must be in the Follow the cavity of the spring holder 42. This can be done via a connection on Return or at the inlet circuit. Is the displaced fuel volume larger than that the quantity conveyed, the pressure in the cavity of the spring holder 42 drops the steam pressure leads to cavitation. Furthermore, the Return movement of the storage piston 23 at the end of an injection process the liquid column above the accumulator piston 23 in the direction of the high-pressure chamber 25 (also element chamber) emotional. At this point the pressure is inside the high pressure room 25 already close to the vapor pressure, which results in a rapid backflow. The high flow velocity during this backflow process leads to the value falling below of the vapor pressure and can in turn follow cavitation phenomena pull yourself.
- Figure 2 is schematically a between the storage space and cavity of the spring holder Backflow throttle element to delay the movement of the accumulator piston remove.
- FIG. 2 shows, reproduced in a highly simplified manner, a backflow throttle valve 35, which between the storage space 24 of the storage piston 23 and the element space 25 of the Pen holder is arranged.
- the backflow throttle valve 35 which in the illustration according to FIG. 2 is shown schematically, comprises a valve body 37 which by means of a spring element 36 is acted upon and a permanently acting throttle point 44, via which the storage space 24 of the storage piston 23 and the element space 25 with each other in Are in fluid communication.
- the backflow throttle valve 35 allows an unimpeded opening movement of the storage piston 23 in the storage space 24, since the backflow throttle valve 35 in the second Direction 40 is permeable. After the end of the injection, the high pressure drops overall High pressure volume, d. H. within the element space 25 so far that the Closing pressure of the accumulator piston 23 is reached and its closing movement begins. Due to a pressure difference between the pressure on the accumulator side End of the backflow throttle valve 35 and the pressure on the high pressure side of the backflow throttle valve 35, d. H. on the side facing the element space 25 that closes Backflow throttle valve 35.
- Figure 3 shows a storage piston in its closing position on the sealing seat.
- Figure 4 shows the opening of the sealing seat on the accumulator piston when its opening pressure is reached.
- the opening pressure level of the accumulator piston 23 When the opening pressure level of the accumulator piston 23 is exceeded, it opens the sealing seat identified by reference numeral 34 on the top of the accumulator piston 23.
- the storage space 24 of the storage piston 23 is now opened over the Filled sealing seat 34 over the element space and the accumulator piston 23 moves in Direction to the cavity 42 of the spring holder B.
- Figure 5 shows the sealing of the cavity of the spring holder B by a sealing seat opposite end face of the accumulator piston.
- FIG. 5 shows that the end face 29 of the accumulator piston 23 the opening 31, the storage space 24 and the cavity 42 of the spring holder B connects with each other. It can be seen from FIG. 5 that the storage piston 23 now the storage space 24, which in turn is connected to the element space 25 stands, seals against the cavity 42 of the spring holder B.
- the calculation of the storage volume from the seat and the stroke depends on how the valve is designed, whether it is, for example, a conical seat or a ball seat deals, from which differing seat surface or average seat surface diameter can result.
- the aim is to design the spring preload of the spring element 36 in such a way that the backflow throttle valve 35 held in a non-pressurized state in a defined preload position can be a quick as well as when closing the backflow throttle valve 35 Closing movement is supported.
- the throttle cross section of the throttle point 44 formed on the backflow throttle valve 35 has the task of relieving pressure in the storage space 24 in the direction of the element space 25 to slow down so that there are no cavitation phenomena in the cavity 42 of the spring holder B.
- there is a pressure relief of the storage space 24 in the direction of the element space 25 can be realized sufficiently quickly, so that at the beginning of the next injection cycle the original pressure conditions, d. H. yourself Pressure equalization sets quickly enough.
- a check valve can be used.
- the check valve a z. B. spherical designed closing element 37, which by a spring element, preferably a coil spring 36 is acted upon, forms the limit shape of a backflow throttle element, in which the throttle is closed in the limit case.
- a spring element preferably a coil spring 36 is acted upon
- the limit shape of a backflow throttle element in which the throttle is closed in the limit case.
- the high-pressure chamber 25 also element chamber
- the pressure on the storage side 24 remains at such a high level, that the accumulator piston 23 remains in its open position.
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Description
Bei Systemen zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum von Verbrennungskraftmaschinen werden in Hochdruckpumpen und in den jeweiligen Ausführungsvarianten von Injektoren, Düsenhalterkombinationen oder Pumpe-Düse-Systemen, Teilkörper, wie z. B. Schaltventile, Einspritzdüsen, bewegt. Durch deren Bewegung wird ein Volumen verdrängt. Das verdrängte Volumen wird auf der Saugseite nachgefördert. Für den dazu erforderlichen Volumenstrom ist eine Anpassung der Drücke und Querschnitte erforderlich. Ist die Nachförderung von Kraftstoff nicht hinreichend, sinkt der Druck auf der Saugseite ab. Bei Unterschreiten des Dampfdruckes des zu fördernden Fluides, kommt es zum Abreißen der Flüssigkeitssäule und einer Ausbildung von Kavitationsblasen. Bei der Rekommpression des Fluides über den Dampfdruck entsteht durch das Zusammenbrechen der Dampfblasen ein Geräusch.In systems for injecting fuel into the combustion chamber of internal combustion engines are used in high pressure pumps and in the respective versions of Injectors, nozzle holder combinations or pump-nozzle systems, partial bodies, such as. B. Switching valves, injectors, moved. A volume is displaced by their movement. The displaced volume is replenished on the suction side. For the necessary Volume flow, an adjustment of the pressures and cross sections is required. is if the supply of fuel is insufficient, the pressure on the suction side drops. If the vapor pressure of the fluid to be pumped falls below, it breaks off the liquid column and the formation of cavitation bubbles. With recompression of the fluid above the vapor pressure results from the collapse of the vapor bubbles a sound.
Mit Pumpe-Düse-Systemen (UI ≙ Unit Injector) werden heute an selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen mechanisch-hydraulisch gesteuerte Voreinspritzphasen erzeugt, die einerseits zur Geräuschreduzierung der Verbrennung und andererseits zur Schadstoffminimierung beitragen. Bei Pumpe-Düse-Systemen lassen sich vier Betriebszustände unterscheiden. Ein Pumpenkolben wird über eine Rückstellfeder nach oben bewegt. Der unter ständigem Überdruck stehende Kraftstoff fließt aus dem Niederdruckteil der Kraftstoffversorgung über die Motorblock-integrierten Zulaufbohrungen und den Zulaufkanal in den Magnetventilraum. Das Magnetventil ist geöffnet. Über eine Verbindungsbohrung gelangt der Kraftstoff in den Hochdruckraum.Pump injector systems (UI ≙ Unit Injector) are used today on self-igniting internal combustion engines generated mechanically-hydraulically controlled pre-injection phases, on the one hand to reduce combustion noise and on the other hand to minimize pollutants contribute. A distinction can be made between four operating states in pump-nozzle systems. A pump piston is moved upwards via a return spring. The under Constant pressure fuel flows from the low pressure part of the fuel supply via the engine block integrated inlet bores and the inlet channel in the Solenoid valve space. The solenoid valve is open. Passed through a connecting hole the fuel in the high pressure space.
Bei einer Drehung des Antriebsnockens bewegt sich der Pumpenkolben nach unten. Das Magnetventil verbleibt in seiner geöffneten Stellung und der Kraftstoff wird durch den Pumpenkolben über den Zulaufkanal wieder zurück in den Niederdruckteil der Kraftstoff versorgung gedrückt.When the drive cam rotates, the pump piston moves down. The Solenoid valve remains in its open position and the fuel is through the Pump piston back into the low pressure part of the fuel via the inlet channel supply pressed.
In einer dritten Phase des Einspritzvorganges wird ein Steller durch das Steuergerät zu einem bestimmten Zeitpunkt angesteuert, so dass der Steller in einen Sitz gezogen und die Verbindung zwischen Hochdruckraum und Niederdruckteil verschlossen wird. Dieser Zeitpunkt wird auch als "elektrischer Spritzbeginn" bezeichnet. Der Kraftstoffhochdruck im Hochdruckraum steigt durch die Bewegung des Pumpenkolbens kontinuierlich an, wodurch sich auch ein steigender Druck an der Einspritzdüse einstellt. Mit Erreichen eines Düsenöffnungsdruckes erfolgt eine Anhebung der Düsennadel, wodurch Kraftstoff in den Verbrennungsraum eingespritzt wird. Dieser Zeitpunkt wird auch als "tatsächlicher Spritzbeginn" oder auch als Förderbeginn bezeichnet. Durch die hohe Förderrate des Pumpenkolbens steigt der Druck während des gesamten Einspritzvorganges weiter an. In einem abschließenden Betriebszustand wird der Steller wieder abgeschaltet, wonach der Steller nach einer geringen Verzögerungszeit öffnet und die Verbindung zwischen Hochdruckraum und Niederdruckteil wieder freigegeben wird. Als Steller kommen z. B. Magnetventile oder Piezoaktoren zum Einsatz.In a third phase of the injection process, an actuator becomes one by the control unit controlled at a certain time so that the actuator is pulled into a seat and the Connection between high pressure chamber and low pressure part is closed. This time is also referred to as "electrical start of spraying". The high fuel pressure in the High-pressure space rises continuously due to the movement of the pump piston, causing there is also an increasing pressure at the injection nozzle. Upon reaching one Nozzle opening pressure increases the nozzle needle, causing fuel in the Combustion chamber is injected. This time is also called the "actual start of spraying" or also referred to as the start of funding. Due to the high delivery rate of the pump piston the pressure continues to rise during the entire injection process. In one final operating state, the actuator is switched off again, after which the actuator after a short delay and opens the connection between the high pressure room and low pressure part is released again. As an actuator come z. B. solenoid valves or piezo actuators.
In dieser Übergangsphase wird der Spitzendruck erreicht. Danach bricht der Druck sehr rasch zusammen . Bei Unterschreiten des Düsenschließdruckes schließt die Einspritzdüse und beendet den Einspritzvorgang. Der restliche, vom Pumpenelement bis zum Scheitelpunkt des Antriebsnockens geförderte Kraftstoff wird über den Rücklaufkanal in den Niederdruckteil gedrückt.The peak pressure is reached in this transition phase. After that, the pressure breaks a lot quickly together. The injection nozzle closes when the pressure falls below the nozzle closing pressure and ends the injection process. The rest, from the pump element to the apex The fuel delivered by the drive cam is fed into the low-pressure section via the return channel pressed.
Einzelpumpensysteme, wie das eben Geschilderte, sind eigensicher, d. h. bei unwahrscheinlichem Auftreten eines Fehlerfalles kann es nicht mehr als eine unkontrollierte Einspritzung geben: Bleibt das Magnetventil geöffnet, kann nicht eingespritzt werden, da der Kraftstoff in den Niederdruckteil zurückfließt und kein Druckaufbau erfolgen kann. Da die Füllung des Hochdruckraumes ausschließlich über den Steller erfolgt, kann bei ständig in geschlossenem Zustand verbleibendem Steller kein Kraftstoff in den Hochdruckraum gelangen. Auch in diesem Fall kann höchstens einmal eingespritzt werden. Pumpe-Düse-Systeme (Unit Injectors) werden in der Regel im Zylinderkopf eingebaut und sind hohen Temperaturen ausgesetzt. Um die Temperaturen im Unit Injector (UI) so niedrig wie möglich zu halten, erfolgt in der Regelung eine Kühlung der Komponenten des Unit Injectors durch Kraftstoff, der seinerseits in den Niederdruckteil des Kraftstoffeinspritzsystems zurückfließt. Single pump systems, like the one just described, are intrinsically safe. H. in the unlikely An error can only occur as an uncontrolled injection give: If the solenoid valve remains open, it cannot be injected because the Fuel flows back into the low pressure part and pressure cannot build up. Since the The high-pressure chamber is filled exclusively via the actuator When the actuator remains closed, no fuel can enter the high-pressure chamber. In this case too, it is possible to inject at most once. Pump-nozzle systems (Unit Injectors) are usually installed in the cylinder head and are high Exposed to temperatures. To keep the temperatures in the Unit Injector (UI) as low as possible to keep, the components of the unit injector are cooled in the control by fuel, which in turn flows back into the low pressure part of the fuel injection system.
Der Totaldruck ptot eines strömenden Mediums setzt sich zusammen aus einem statischen
Druckanteil pstat und einem dynamischen Druckanteil pdyn. Sieht man von Druckverlusten,
wie z. B. durch Reibung erzeugt, ab, ist der sich einstellende Totaldruck konstant. Der kinetische
Druck ist hingegen proportional zum Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit gemäß
der nachfolgenden Beziehung:
Wird der Kraftstoff in der Pumpe des Pumpe-Düse-Systemes stark beschleunigt, so sinkt der statische Druck ab. Dabei kann der Dampfdruck unterschritten werden, so dass sich Kavitationserscheinungen einstellen.If the fuel in the pump of the unit injector system is strongly accelerated, it drops the static pressure. The steam pressure can fall below, so that Adjust cavitation symptoms.
Bei der Speicherkolbenbewegung können beide Phänomene auftreten. Die Speicherkolbenbewegung führt zu einer Kommpression des Kraftstoffes im Federhalter. Damit erhöht sich der Gegendruck der Einspritzdüse, was zum Ende der Voreinspritzphase führt. Zusätzlich wird durch die Kommpression für die darauffolgende Einspritzung der zweite Öffnungsdruck erhöht. Zur Sicherstellung guter Emissionsergebnisse ist ein schnelles Öffnen des Speicherkolbens unerlässlich. Das schnelle Öffnen ist aus akustischer Sicht jedoch unkritisch, da hierbei die Saugseite mit dem Elementraum verbunden ist, in dem zu diesem Zeitpunkt noch Hochdruck anliegt. Bei der Rückbewegung des Speicherkolbens muss das verdrängte Volumen in den Federhalter nachströmen. Das Nachströmen erfolgt entweder über eine Verbindung an den Rücklauf - oder aber einer Verbindung an den Zulaufkreis. Der Kraftstoff passiert dabei eine Drossel, deren Querschnitt einen bestimmten Wert hat. Wird die Drossel vergrößert, lässt sich ein vom Strömungsquerschnitt abhängiger Restdruck halten. Ist der verdrängte Volumenstrom größer als die nachgeförderte Menge, so sinkt der Druck im Federhalter. Wird beim Absinken des Druckes im Federhalter der Dampfdruck unterschritten, kann es zu Kavitation kommen.Both phenomena can occur during the movement of the accumulator piston. The accumulator piston movement leads to compression of the fuel in the spring holder. So that increases the back pressure of the injection nozzle, which leads to the end of the pre-injection phase. additionally becomes the second opening pressure by the compression for the subsequent injection elevated. Quick opening is necessary to ensure good emission results of the accumulator piston is essential. The quick opening is not critical from an acoustic point of view, since the suction side is connected to the element space in the same There is still high pressure at the time. When moving the accumulator piston backwards, it must Pour the displaced volume into the spring holder. The inflow takes place either via a connection to the return - or a connection to the inlet circuit. The fuel passes through a throttle, the cross section of which has a certain value. If the throttle is enlarged, a residual pressure dependent on the flow cross section can be obtained hold. If the displaced volume flow is greater than the volume added, then the pressure in the spring holder drops. When the pressure in the spring holder drops, the If the vapor pressure falls below this, cavitation can occur.
Bei der Rückbewegung des Speicherkolbens am Ende des Einspritzvorganges wird die Flüssigkeitssäule oberhalb des Speicherkolbens in Richtung Elementraum bewegt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Druck im Elementraum bereits nahe des Dampfdruckes, wodurch ein schnelles Rückströmen erfolgen kann. Die hohe Strömungsgeschwindigkeit kann zu einer Unterschreitung des Dampfdruckes führen und damit sich wieder einstellende Kavitationserscheinungen zur Folge haben.When the accumulator piston moves back at the end of the injection process, the Liquid column above the storage piston moves in the direction of the element space. To this The time in the element space is already close to the vapor pressure, which means rapid backflow can take place. The high flow rate can lead to a If the vapor pressure falls below this, cavitation phenomena appear again have as a consequence.
EP 0 404 916 B1 hat eine Kraftstoffeinspritzdüse zum Gegenstand. Die Kraftstoffeinspritzdüse, insbesondere ausgebildet als eine Pumpe-Düse umfasst eine Düsennadel, die mit einer Feder in Schließrichtung beaufschlagt ist. Bei der Kraftstoffeinspritzdüse steht ein Druckraum vor dem Sitz der Düsennadel mit einem von einem federbelasteten Ausweichkolben begrenzten Speicherraum in Verbindung. Der Ausweichkolben (= Speicherkolben) bildet mit seiner Speicherkolbenbüchse einen Dichtsitz. Der Speicherraum liegt vom Druckraum ausgesehen nach diesem Dichtsitz. Der einen zylindrischen Führungsteil aufweisende Speicherkolben ist an seinem dem Speicherraum abgewandten Ende vom Druck in einen mit Kraftstoff befüllbaren Dämpfungsraum beaufschlagt und weist einen Zapfen auf, der in eine den Dämpfungsraum begrenzende und eine Öffnung aufweisende Platte eintaucht. Der zylindrische Führungsteil des Speicherkolbens weist ein Verhältnisdurchmesser / Höhe von 1 : 0, 1 bis 1 : 0, 4 auf, wobei der Zapfen des Speicherkolbens einen variablen Querschnitt hat, welcher in die Begrenzungsplatte eintaucht und der Speicherkolben an seiner dem Speicherraum zugekehrten Seite einen Führungsfortsatz mit Nuten aufweistEP 0 404 916 B1 relates to a fuel injection nozzle. The fuel injector, in particular designed as a pump nozzle comprises a nozzle needle is acted upon by a spring in the closing direction. At the fuel injector a pressure chamber in front of the seat of the nozzle needle with one of a spring-loaded escape piston limited storage space. The escape piston (= storage piston) forms a sealing seat with its accumulator piston liner. The storage space is located from the pressure chamber after this sealing seat. The one cylindrical guide part having the storage piston is at its end facing away from the storage space Pressure is applied to a damping space that can be filled with fuel and has one Cone on that in a damping space delimiting and having an opening Plate immersed. The cylindrical guide part of the accumulator piston has a ratio diameter / Height from 1: 0, 1 to 1: 0, 4, with the pin of the storage piston one variable cross-section, which dips into the boundary plate and the accumulator piston a guide extension with grooves on its side facing the storage space having
Ein Pumpe -Düse System nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1geht auch aus der Druckschrift WO 00/19089 A hervor.A pump-nozzle system according to the preamble of claim 1 also goes out the publication WO 00/19089 A.
Gemäß der vorgeschlagenen Lösung kann eine Verzögerung der Speicherkolben-Rückbewegung erreicht werden, ohne andererseits die Speicherkolben-Öffnungsbewegung innerhalb eines Pumpe-Düse-Systems (UI - Unit Injector) signifikant zu beeinträchtigen. Dazu kann ein Rückströmdrosselventil im Bereich der Hochdruckverbindung des Speicherraumes angeordnet werden.According to the proposed solution, the storage piston return movement can be delayed can be achieved without, on the other hand, the accumulator piston opening movement within a pump-nozzle system (UI - Unit Injector) significantly. For this purpose, a backflow throttle valve in the area of the high-pressure connection of the storage space to be ordered.
Das Rückströmdrosselventil ist in Öffnungsrichtung des Speicherkolbens gesehen durchlässig, so dass die auf hydraulischem Wege gesteuerte Voreinspritzung nicht beeinträchtigt ist. Nach Ende der Haupteinspritzung sinkt der Hochdruck im gesamten Hochdruckvolumen so weit ab, dass das Schließdruckniveau des Speicherkolbens erreicht wird. Bei Erreichen des Schließdruckniveaus beginnt die Schließbewegung des Speicherkolbens. Bei Einsatz eines Rückströmdrosselventiles stellt sich zwischen dem Druck auf der Speicherkolbenseite der Rückströmdrossel und dem Druck auf der Hochdruckseite eine Druckdifferenz ein, die ein Schließen der Rückströmdrossel bewirkt. Ein Druckabbau kann in diesem Falle verzögert nur noch über die Drosselstelle selbst erfolgen, so dass die Rückbewegung stark verlangsamt wird.The backflow throttle valve is permeable when viewed in the opening direction of the accumulator piston, so that the pre-injection controlled by hydraulic means is not impaired is. At the end of the main injection, the high pressure drops in the entire high pressure volume so far that the closing pressure level of the accumulator piston is reached. When reached the closing pressure of the accumulator piston begins. When in use a backflow throttle valve is between the pressure on the accumulator piston side the backflow throttle and the pressure on the high pressure side a pressure difference a, which causes the backflow throttle to close. In this case, the pressure can be reduced delayed only take place via the throttle point itself, so that the return movement is strong is slowed down.
Durch die Auslegung des Sitzquerschnittes, des Hubes, des Drosselquerschnittes bzw. der Federanpassung des Rückströmdrosselelementes kann die Speicherkolbenrückbewegung, d. h. die für die Kavitationserscheinungen maßgebliche Bauteilbewegung so weit verzögert werden, dass ein Nachlauf von Kraftstoff in das Innere des Federhalters kavitationsfrei erfolgt, so dass eine Geräuschentwicklung nicht entsteht. By designing the seat cross-section, the stroke, the throttle cross-section or Spring adaptation of the return flow throttle element can cause the storage piston return movement, d. H. the component movement relevant for the cavitation phenomena is delayed so far that fuel runs into the interior of the spring holder without cavitation, so that there is no noise.
Anstelle eines Rückströmdrosselventils kann im Pumpe-Düse-System auch ein Rückschlagventil eingesetzt werden. Gegen Ende der Einspritzung sinkt der Druck auf der Hochdruckseite ab, worauf das Rückschlagventil schließt. Der Druck im Speicher bleibt auf einem Niveau, so dass der Speicherkolben in seiner geöffneten Stellung bleibt. Fertigungs- und toleranzbedingte Leckagen an der Speicherkolbenführung bewirken ein langsames Absinken des Druckes bis der Schließdruck des Speichers unterschritten ist und der Speicherkolben langsam schließt.Instead of a backflow throttle valve, a check valve can also be used in the unit injector system be used. At the end of the injection, the pressure on the High pressure side, whereupon the check valve closes. The pressure in the memory remains at a level so that the accumulator piston remains in its open position. manufacturing and tolerance-related leaks in the storage piston guide cause a slow The pressure drops until the closing pressure of the accumulator falls below and the The storage piston closes slowly.
Verbleibt während der Nachfüllung des Federhalterhohlraumes der Druck stets oberhalb des Dampfdruckes, so können Kavitationserscheinungen vermieden werden, was sich günstig auf die Geräuschentwicklung eines solcher Art beschaffenen Pumpe-Düse-Systems auswirkt.The pressure always remains above during the refilling of the spring holder cavity of steam pressure, cavitation phenomena can be avoided, which is advantageous on the noise development of such a pump-injector system effect.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.The invention is described in more detail below with reference to the drawing.
Es zeigt:It shows:
- Figur 1Figure 1
- den generellen Aufbau eines Pumpe-Düse-Systems zur Kraftstosversorgung der Brennräume einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine,the general structure of a pump-injector system for power supply the combustion chambers of a self-igniting internal combustion engine,
- Figur 1aFigure 1a
- eine vergrößerte Darstellung der Strömungsverbindung zwischen Speicherraum und Hohlraum des Federhalters gemäß des Standes der Technik nach Figur 1,an enlarged view of the flow connection between the storage space and cavity of the spring holder according to the prior art Figure 1,
- Figur 2Figure 2
- die zwischen Speicherkolbenraum und Federhalterhohlraum angeordnete Rückströmdrosseleinheit zur Verzögerung der Schließbewegung des Speicherkolbens,the one arranged between the accumulator piston space and the spring holder cavity Backflow throttle unit to delay the closing movement of the accumulator piston,
- Figur 3Figure 3
- den Speicherkolben in seiner geschlossenen Position,the accumulator piston in its closed position,
- Figur 4Figure 4
- das Öffnen des Dichtsitzes des Speicherkolbens bei Erreichen seines Öffnungsdruckes undopening the sealing seat of the accumulator piston when it reaches its opening pressure and
- Figur 5Figure 5
- die Abdichtung eines Hohlraumes im Injektor durch einen dem Dichtsitz des Speicherkolbens gegenüberliegende Stirnfläche.the sealing of a cavity in the injector by a sealing seat end face opposite the accumulator piston.
Figur 1 zeigt den generellen Aufbau eines Pumpe-Düse-Systems zur Kraftstoffversorgung von Brennräumen selbstzündender Verbrennungskraftmaschinen.Figure 1 shows the general structure of a pump-nozzle system for fuel supply of combustion chambers of self-igniting internal combustion engines.
Im in Figur 1 dargestellten Pumpe-Düse-System wird ein Pumpenkolben 3, der bewegbar
in einem Pumpenkörper 4 aufgenommen ist, über einen Kugelbolzen 1 betätigt. Der Kugelbolzen
1 seinerseits wird über einen kippbar angeordneten Kipphebel 28 betätigt, der an
einem seiner Enden mit einem Rollenkörper versehen ist, der am Kipphebelende drehbar
gelagert ist. Der Rollenkörper rollt auf einem Nocken einer Antriebsnockenwelle 27 ab.
Die Auslenkung des Kipphebels 28 um seine Drehachse hängt vom Formungsverlauf der
Nockenoberseite ab, die in der Darstellung gemäß Figur 1 exzentrisch zur Drehachse der
Antriebsnockenwelle 27 verläuft.In the pump-nozzle system shown in Figure 1, a pump piston 3 is movable
is accommodated in a pump body 4, actuated via a ball pin 1. The ball stud
1 in turn is actuated via a
Der Pumpenkolben 3 des Pumpenkörpers 4 des Pumpe-Düse-Systems ist durch eine Rückstellfeder 2 beaufschlagt, die sich einerseits an einer Planfläche des Pumpenkörpers 4 und andererseits an einem deckelartigen Abstützelement abstützt, welches im oberen Bereich des im Pumpenkörper 4 bewegbaren Pumpenkolbens 3 angeordnet ist.The pump piston 3 of the pump body 4 of the pump-nozzle system is by a return spring 2 acted on the one hand on a flat surface of the pump body 4 and on the other hand is supported on a cover-like support element, which is in the upper region of the pump piston 3 movable in the pump body 4 is arranged.
Seitlich am Pumpenkörper 4 ist ein Steller angeordnet, der im in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
eine Magnetspule 10 umfasst. Die Magnetspule 10 des Stellers wirkt auf
einen Anker 9, welcher seinerseits auf eine Magnetventilnadel einwirkt. Der Anker 9 des
Stellers ist durch eine Ausgleichsfeder 7 beaufschlagt. Mit Bezugszeichen 6 ist der Magnetkern
bezeichnet, welcher die Magnetspule 10 des Stellers umschließt.An actuator is arranged on the side of the pump body 4, which is the embodiment shown in FIG
includes a
Unterhalb des Stellers ist ein Kraftstoffrücklauf 11 dargestellt, über welchen aus dem Pumpe-Düse-System
abströmender, überschüssiger Kraftstoff in einen in Figur 1 nicht weiter
dargestellten Niederdruckbereich, z. B. den Tank eines Kraftfahrzeuges, zurückströmen
kann. Das Pumpe-Düse-System ist im Befestigungsbereich am Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine
über Dichtelemente 12 abgedichtet. Innerhalb des Pumpe-Düse-Systemes
sind in der Wandung Zulaufbohrungen 13 ausgebildet, über die Kraftstoff aus
einem niederdruckseitigen Kraftstoffvorlauf V, einen Ventilraum eines hier als Magnetventil
ausgebildeten Stellers zum Elementraum 25 strömt. Durch die anliegenden Drücke
wird Kraftstoff durch den Pumpenkörper 4 zur Kühlung des Stellers geleitet und gelangt
über ein im Pumpenkörper 4 ausgebildetes Bohrungssystem in einen durch zwei Dichtringe
12 begrenzten Raum, von wo es über den mit Bezugszeichen 11 gekennzeichneten Kraftstoffrücklauf
abgeführt wird. Über den Kraftstoffrücklauf in der Pumpe-Düse-Einheit gemäß
der Darstellung in Figur 1 kann der Leckkraftstoff im Pumpenkolben 3 abgeleitet
werden; ferner ist durch im Rücklaufsystem ausgebildete Drosselstellen eine Abscheidung
von Dampfblasen möglich.Below the actuator, a
Mit Bezugszeichen 14 ist ein hydraulischer Anschlag bezeichnet, der als Dämpfer fungiert.
Unterhalb des hydraulischen Anschlages erstreckt sich eine Düsennadel 18, die teilweise
von einem integrierten Einspritzdüsenkörper 20 umschlossen ist. Die Düsennadel 18 sitzt
in ihrem dem einen Brennraum 17 zuweisenden vorderen Bereich innerhalb eines Nadelsitzes
15. Mittels einer Spannmutter 19 sind das Pumpe-Düse-System und die die Düsennadel
18 teilweise umschließende integrierte Einspritzdüse 20 miteinander verbunden; unterhalb
der Spannmutter 19 ist eine Dichtscheibe 16 angeordnet, um den Brennraum 17 einer
selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine gegen den Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine
abzudichten. Der Zylinderkopf der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine
ist mit Bezugszeichen 21 bezeichnet.
Innerhalb des Pumpe-Düse-Systems gemäß der Darstellung in Figur 1 ist ein Hohlraum
eines Federhalters 42 vorgesehen, der eine, z. B. als Spiralfeder ausgestaltete Druckfeder
22 aufnimmt. Die Druckfeder 22 stützt sich mit ihrem unteren Ende an einem scheibenförmigen
Einsatz im Hohlraum des Federhalters 42 ab und beaufschlagt mit ihrem gegenüberliegenden
Ende einen Speicherkolben 23. Der Speicherkolben 23, beispielsweise
zweiteilig ausgebildet, ein zapfenförmiges Element und eine Scheibe umfassend, ist innerhalb
des Pumpe-Düse-Systemes 1 von einem Speicherraum 24 umschlossen. Die Scheibe
kann als separates getrenntes Bauelement ausgebildet werden. Der Speicherraum 24 des
Speicherkolbens 23 und der Hohlraum des Federhalters 42 stehen über eine in Figur 1a
vergrößert dargestellte Öffnung 31 in Fluidverbindung miteinander.There is a cavity within the pump-nozzle system as shown in FIG. 1
a
Der über den Kipphebel 28 in vertikale Richtung auf- und abbewegbare Pumpenkolben 3
beaufschlagt einen Hochdruckraum 25 innerhalb des Pumpe-Düse-Systems, der auch als
Elementraum bezeichnet wird. Unterhalb des den Hochdruckraum 25 begrenzenden scheibenförmigen
Bauelementes zweigt ein Hochdruckzulauf zum Düsenraum ab, der die Düsennadel
18 am zylinderkopfseitigen Ende des Pumpe-Düse-Systems beaufschlagt. Vom
Düsenraum strömt der unter hohem Druck stehende Kraftstoff über einen Ringspalt in
Richtung des Nadelsitzes 15, von wo er bei einer Aufwärtsbewegung der Düsennadel 18
innerhalb einer Voreinspritzung und einer Haupteinspritzung in den Brennraum 17 der
selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine eingespritzt wird.The pump piston 3, which can be moved up and down in the vertical direction via the
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass mit Bezugszeichen 26 eine Magnetventilfeder
bezeichnet ist, welche die Magnetventilnadel 8 in Rückstellrichtung beaufschlagt. For the sake of completeness, it should be mentioned that
Der Figur 1a ist eine vergrößerte Darstellung des Bereiches des Pumpe-Düse-Systems gemäß
Figur 1 zu entnehmen, in welcher die Öffnung 31 zwischen dem Speicherraum und
dem Hohlraum des Federhalters in vergrößertem Maßstab wiedergegeben ist.Figure 1a is an enlarged view of the area of the pump-nozzle system according to
Figure 1 can be seen in which the
Wie der Darstellung gemäß Figur 1a entnommen werden kann, ist der Speicherkolben 23
vom Speicherraum 24 umschlossen und wird von der Hochdruckseite her durch aus dem
Hochdruckraum 25 (auch Elementraum) austretendem, unter hohem Druck stehenden
Kraftstoff beaufschlagt. Durch die Abwärtsbewegung einer Stirnseite 29 des Speicherkolbens
23 bei dessen Hochdruckbeaufschlagung über den Hochdruckraum 25 wird der Kraftstoff
im Hohlraum des Federhalters 42 komprimiert. Dadurch erhöht sich der Gegendruck
der Einspritzdüse, wodurch ein Ende einer Voreinspritzphase herbeigeführt wird. Um qualitativ
hochwertige Emissionsergebnisse sicherzustellen, ist ein schnelles Öffnen des Speicherkolbens
23 erforderlich. Beim schnellen Öffnen des Speicherkolbens 23 steht die
Saugseite des Speicherkolbens 23 mit dem Hochdruckraum 25 (auch Elementraum) in
Verbindung. Zu diesem Zeitpunkt steht innerhalb des Hochdruckraumes 25 (auch Elementraum)
Hochdruck an.As can be seen from the illustration in FIG. 1a, the
Bei der Rückbewegung des Speicherkolbens 23 muss das verdrängte Volumen in den
Hohlraum des Federhalters 42 nachströmen. Dies kann sowohl über eine Verbindung am
Rücklauf oder am Zulaufkreis erfolgen. Ist das verdrängte Kraftstoffvolumen größer als die
nachgeförderte Menge, so sinkt der Druck im Hohlraum des Federhalters 42. Bei Unterschreiten
des Dampfdruckes kommt es zu Kavitationserscheinungen. Ferner wird bei der
Rückbewegung des Speicherkolben 23 am Ende eines Einspritzvorganges die Flüssigkeitssäule
oberhalb des Speicherkolbens 23 in Richtung des Hochdruckraumes 25 (auch Elementraum)
bewegt. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der Druck innerhalb des Hochdruckraumes
25 bereits in der Nähe des Dampfdruckes, wodurch ein schnelles Rückströmen erfolgt.
Die hohe Strömungsgeschwindigkeit bei diesem Rückströmvorgang führt zur Unterschreitung
des Dampfdruckes und kann damit wiederum Kavitationserscheinungen nach
sich ziehen.When the
Figur 2 ist schematisch ein zwischen Speicherraum und Hohlraum des Federhalters angeordnetes Rückströmdrosselelement zur Verzögerung der Bewegung des Speicherkolbens zu entnehmen.Figure 2 is schematically a between the storage space and cavity of the spring holder Backflow throttle element to delay the movement of the accumulator piston remove.
Figur 2 zeigt, stark vereinfacht wiedergegeben, ein Rückströmdrosselventil 35, welches
zwischen dem Speicherraum 24 des Speicherkolbens 23 sowie dem Elementraum 25 des
Federhalters angeordnet ist. Mittels des Rückströmdrosselventils 35 besteht die Möglichkeit,
die Rückstellbewegung des Speicherkolbens 23 zu verlangsamen, ohne die Öffnungsbewegung,
die weitestgehend unbehindert erfolgen soll, des Speicherkolbens 23 wesentlich
zu verändern. Das Rückströmdrosselventil 35, welches in der Darstellung gemäß Figur 2
schematisch wiedergegeben ist, umfasst einen Ventilkörper 37, der mittels eines Federelementes
36 beaufschlagt ist sowie eine permanent wirkende Drosselstelle 44, über welche
der Speicherraum 24 des Speicherkolbens 23 und der Elementraum 25 miteinander in
Fluidverbindung stehen.Figure 2 shows, reproduced in a highly simplified manner, a
Nachdem die Druckdifferenz zwischen dem Elementraum 25 und dem Speicherraum 24
des Speicherkolbens 23 das Rückströmdrosselventil 35 zum Schließen gebracht hat, baut
sich im Speicherraum 24 der Druck in Richtung auf den Elementraum 25 langsam ab.
Durch den langsamen Abbau wird die Bewegung des Speicherkolbens 23 innerhalb des
Speicherraumes 24 verlangsamt, so dass Kraftstoff, z.B. aus den Zulaufbohrungen 13 in
den Hohlraum 42 innerhalb des Federhalters B schnell genug nachfließen kann, so dass
dort der Dampfdruck nicht unterschritten wird. Kann der Druck dort oberhalb des Dampfdruckes
gehalten werden, tritt keine Kavitation auf, so dass sich ein kavitationsfreier Betrieb
erreichen lässt.After the pressure difference between the
Das Rückströmdrosselventil 35 erlaubt eine ungehinderte Öffnungsbewegung des Speicherkolbens
23 im Speicherraum 24, da das Rückströmdrosselventil 35 in der zweiten
Richtung 40 durchlässig ist. Nach dem Ende der Einspritzung sinkt der Hochdruck im gesamten
Hochdruckvolumen, d. h. innerhalb des Elementraumes 25 so weit ab, dass der
Schließdruck des Speicherkolbens 23 erreicht wird und dessen Schließbewegung beginnt.
Aufgrund einer entstehenden Druckdifferenz zwischen dem Druck am speicherseitigen
Ende des Rückströmdrosselventiles 35 und dem Druck an der Hochdruckseite des Rückstromdrosselventiles
35, d. h. auf der dem Elementraum 25 zuweisenden Seite schließt das
Rückströmdrosselventil 35.The
Bei Einsatz eines Rückstromdrosselventiles 35 mit einer Drosselstelle 44 bleibt nach
Schließen des Schließelementes 37 lediglich die Drosselstelle 44 offen, durch deren Auslegung
hinsichtlich des Strömungsquerschnittes der Druckabbau beeinflussbar ist. Durch
Verzögerung des Druckabbaus in Richtung Elementraum 25 wird die Bewegung des Speicherkolbens
23 innerhalb des Speicherraumes 24 verzögert. Aufgrund der verzögert ablaufenden
Rückbewegung des Speicherkolbens 23 erfolgt eine Wiederbefüllung des Hohlraumes
42 des Federhalters B über Zulaufbohrungen 13 derart, dass in diesem Bereich keine
Kavitation auftritt, da der Druck oberhalb des Dampfdruckniveaus gehalten werden kann.When using a
Durch Auslegung des Sitzquerschnittes 38 am Rückströmdrosselventil 35, dessen Hub sowie
durch Auslegung von Drosselquerschnitt der Drosselstelle 44 und der Federvorspannung
durch das Federelement 36 kann die Bewegung des Speicherkolbens 23 so weit verlangsamt
werden, das die Wiederbefüllung des Hohlraumes 42 des Federhalters unter Vermeidung
von Kavitationserscheinungen erfolgt.By designing the
Figur 3 zeigt einen Speicherkolben in seiner am Dichtsitz schließenden Position.Figure 3 shows a storage piston in its closing position on the sealing seat.
Der Darstellung gemäß Figur 3 ist entnehmbar, dass der Speicherkolben 23 um einen
Hubweg 41 in seinen Dichtsitz 34 zum Elementraum 25 gefahren ist. Der Hohlraum 42 des
Federhalters B steht über die Öffnung 31 mit einem Teil des Speicherraumes 24 in Verbindung,
wobei eine Stirnfläche 29 an der Unterseite des Speicherkolbens 23 in der in Figur 3
dargestellten Position um den Hubweg 41 vom Boden des Speicherraumes 24 abgestellt ist.
In dieser Position des Speicherkolbens 23 trennt dieser den Elementraum 25 vom Speicherraum
24.It can be seen from the illustration in FIG. 3 that the
Figur 4 zeigt das Öffnen des Dichtsitzes am Speicherkolben bei Erreichen seines Öffnungsdruckes.
Bei Überschreiten des Öffnungsdruckniveaus des Speicherkolbens 23 öffnet
der durch Bezugszeichen 34 gekennzeichnete Dichtsitz an der Oberseite des Speicherkolbens
23. Der Speicherraum 24 des Speicherkolbens 23 wird nun über den geöffneten
Dichtsitz 34 über den Elementraum befüllt und der Speicherkolben 23 bewegt sich in
Richtung auf den Hohlraum 42 des Federhalters B.Figure 4 shows the opening of the sealing seat on the accumulator piston when its opening pressure is reached.
When the opening pressure level of the
Figur 5 zeigt die Abdichtung des Hohlraumes des Federhalters B durch eine dem Dichtsitz gegenüberliegende Stirnfläche des Speicherkolbens.Figure 5 shows the sealing of the cavity of the spring holder B by a sealing seat opposite end face of the accumulator piston.
Aus der Darstellung gemäß Figur 5 geht hervor, dass die Stirnfläche 29 des Speicherkolbens
23 die Öffnung 31, die den Speicherraum 24 und den Hohlraum 42 des Federhalters B
miteinander verbindet, anliegt. Der Figur 5 ist entnehmbar, dass der Speicherkolben 23
nunmehr den Speicherraum 24, der seinerseits mit dem Elementraum 25 in Verbindung
steht, gegen den Hohlraum 42 des Federhalters B abdichtet.5 shows that the
Hinsichtlich der Auslegung des Sitzquerschnittes 38 des Rückströmdrosselventiles 35 und
des Hubweges 41 des Speicherkolbens 23 sind diese derart auszulegen, dass die Öffnungsbewegung
des Speicherkolbens 23 in der in Figuren 4 und 5 dargestellten Phase nahezu
ungehindert abläuft. In der Öffnungsphase des Speicherkolbens 23 in die mit Bezugszeichen
40 in Figur 2 bezeichnete Richtung wird zuerst der Speicherraum 24 befüllt und danach
das Volumen, welches sich aus dem Produkt der Speicherkolbenstimfläche 29 und
dem Speicherhubweg 41 ergibt. Auslegung:
With regard to the design of the
Die Berechnung des Speichervolumens aus Sitzfläche und Hubweg hängt davon ab, wie das Ventil ausgestaltet ist, ob es sich beispielsweise um einen Kegelsitz oder einen Kugelsitz handelt, woraus sich abweichende Sitzflächen- oder gemittelte Sitzflächendurchmesser ergeben können.The calculation of the storage volume from the seat and the stroke depends on how the valve is designed, whether it is, for example, a conical seat or a ball seat deals, from which differing seat surface or average seat surface diameter can result.
Es ist vorteilhaft, den Hubweg des Rückströmdrosselventiles 35 bzw. eines alternativ einsetzbaren
Rückschlagventiles möglichst klein zu wählen, damit der gesamte Öffnungsquerschnitt
bereits nach kurzer Öffnungszeit erreicht werden kann.It is advantageous to use the stroke of the
Hinsichtlich der Auslegung des Federelementes 36 des Rückströmdrosselventiles 35 ist
Ziel die Federvorspannung des Federelementes 36 derart auszulegen, dass das Rückströmdrosselventil
35 in drucklosem Zustand in einer definierten Vorspannungslage gehalten
werden kann sowie beim Schließen des Rückströmdrosselventiles 35 eine schnelle
Schließbewegung unterstützt wird.With regard to the design of the
Der Drosselquerschnitt der am Rückströmdrosselventil 35 ausgebildeten Drosselstelle 44
hat die Aufgabe, die Druckentlastung des Speicherraumes 24 in Richtung auf den Elementraum
25 so zu verlangsamen, so dass sich keine Kavitationserscheinungen im Hohlraum
42 des Federhalters B einstellen. Andererseits ist eine Druckentlastung des Speicherraumes
24 in Richtung auf den Elementraum 25 ausreichend schnell zu realisieren, so dass bei Beginn
des nächsten Einspritzzyklus' die ursprünglichen Druckverhältnisse, d. h. sich ein
Druckausgleich ausreichend schnell einstellt.The throttle cross section of the
In einer weiteren Ausführungsvariante des der Erfindung zugrundeliegenden Gedankens
kann ein Rückschlagventil eingesetzt werden. Das Rückschlagventil, ein z. B. kugelförmig
gestaltetes Schließelement 37 enthaltend, welches durch ein Federelement, vorzugsweise
eine Spiralfeder 36, beaufschlagt ist, bildet die Grenzform eines Rückströmdrosselelementes,
bei welchem die Drossel im Grenzfall geschlossen ist. Bei Einspritzende wird der
Druck im Hochdruckraum 25 (auch Elementraum), der durch den Pumpenkolben 3, entsprechend
dessen Hubbewegung, mit Hochdruck beaufschlagt ist. Bei geschlossenem
Rückschlagventil bleibt der Druck auf der Speicherseite 24 auf einem derart hohen Niveau,
dass der Speicherkolben 23 in seiner Öffnungsstellung verharrt. Durch Leckage an der
Speicherkolbenführung, die fertigungs- und toleranzbedingt zwangsläufig auftreten, fällt
der Druck langsam ab, bis der Schließdruck des Speichers unterschritten ist, und der Speicherkolben
23 langsam seine Schließbewegung aufnimmt. Je nach erzielbarem Druckabfall,
bedingt durch ein Druckabbau über die Leckagespalte, erfolgt der Druckaufbau derart
langsam, dass die Nachfüllung des Federhalters 42 so abläuft, dass innerhalb des Hohlraums
des Federhalters 42 das Druckniveau zu jeder Zeit oberhalb des Dampfdruckes gehalten
werden kann, so dass keine Kavitationserscheinungen innerhalb des Hohlraums des
Federhalters 42 auftreten können und damit eine erhebliche Geräuschsverbesserung durch
Vermeidung von Dampfblasenbildung im Kraftstoff erzielt werden kann.In a further embodiment variant of the idea on which the invention is based
a check valve can be used. The check valve, a z. B. spherical
designed closing
Beiden Ausführungsvarianten, d. h. bei einem Einsatz eines Rückströmdrosselventiles als
Rückströmdrosselelement bzw. bei Einsatz eines Rückschlagventiles als Rückströmdrosselelement
ist es erreichbar, dass durch die Integration zwischen den Elementraum 25 und
dem Speicherraum 24 des Speicherkolbens 23 eine Verzögerung der Rückstellbewegung
des Speicherkolbens 23 erzielt werden kann. Durch eine Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit
des Speicherkolbens 23 innerhalb des Pumpe-Düse-Systems lässt sich ein
Sinken des Druckniveaus innerhalb des Pumpe-Düse-Systems im Hohlraum 42 des Federhalters
B unterhalb des Dampfdruckes wirksam verhindern. Da mit der erfmdungsgemäß
vorgeschlagenen Lösung keine Dampfblasenbildung, d. h. Kavitation innerhalb des Hohlraumes
42 des Federhalters B auftreten kann, ist ein wesentlich geräuschärmerer Betrieb
des Pumpe-Düse-Systems bei Einsatz der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung auch
in hohen Drehzahlbereichen des Pumpe-Düse-Systems möglich. Both versions, i. H. when using a backflow throttle valve as
Backflow throttle element or when using a check valve as a backflow throttle element
it is achievable that through the integration between the
- 11
- Kegelbolzenbowling pins
- 22
- RückstellfederReturn spring
- 33
- Pumpenkolbenpump pistons
- 44
- Pumpenkörperpump body
- 55
- Steckerplug
- 66
- Magnetkernmagnetic core
- 77
- Ausgleichsfederbalancing spring
- 88th
- MagnetventilnadelSolenoid valve needle
- 99
- Ankeranchor
- 1010
- Magnetspulesolenoid
- 1111
- Kraftstoffrücklauf (Niederdruck)Fuel return (low pressure)
- 1212
- Dichtungpoetry
- 1313
- Zulaufbohrunginlet bore
- 1414
- hydraulischer Anschlag (Dämpfer)hydraulic stop (damper)
- 1515
- Nadelsitzneedle seat
- 1616
- Dichtscheibesealing washer
- 1717
- Brennraumcombustion chamber
- 1818
- Düsennadelnozzle needle
- 1919
- Spannmutterlocknut
- 2020
- integrierte Einspritzdüseintegrated injector
- 2121
- Zylinderkopfcylinder head
- 2222
- Druckfeder (Düse)Compression spring (nozzle)
- 2323
- Speicherkolbenaccumulator piston
- 2424
- Speicherraumstorage space
- 2525
- Hochdruckraum (Elementraum)High pressure room (element room)
- 2626
- MagnetventilfederSolenoid valve spring
- 2727
- Antriebsnockenwellecamshaft drive
- 2828
- Kipphebelrocker arm
- 2929
- Stirnseite SpeicherkolbenFront side of the accumulator piston
- 3030
- Raum unterhalb SpeicherkolbenSpace below the accumulator piston
- 3131
- Öffnungopening
- 3232
- Zulauf VentilraumValve chamber inlet
- 3333
- Hochdruckzulauf zur DüseHigh pressure inlet to the nozzle
- 3434
- Dichtsitzsealing seat
- 3535
- Rückströmdrossel/VentilRückströmdrossel / valve
- 3636
- Federelement spring element
- 3737
- Schließelementclosing element
- 3838
- SitzSeat
- 3939
- erste Richtung RSD/RSVfirst direction RSD / RSV
- 4040
- zweite Richtung RSD/RSVsecond direction RSD / RSV
- 4141
-
Hubweg Speicherkolben 23
Stroke piston 23 - 4242
- Hohlraum FederhalterCavity pen holder
- 4343
- Dichtfläche HohlraumSealing surface cavity
- 4444
-
Drosselstelle Rückströmdrosselventil 35Throttling point reverse
flow throttle valve 35 - AA
- Kraftstoffzulauf (Niederdruck)Fuel supply (low pressure)
- BB
- Federhalterpenholder
Claims (9)
- Unit injector system for supplying the combustion chamber (17) of an auto-ignition internal combustion engine with fuel, having a high-pressure space (25) to which pressure can be applied via a pump plunger (3), and having an accumulator plunger (23) which is accommodated inside an accumulator space (24) and is acted upon via a compression spring (22) arranged in a spring-holder space (42), characterized in that a backflow restriction element (35) which delays the pressure build-up in the accumulator space (24) is arranged between the high-pressure space (25) and the accumulator space (24) of the accumulator plunger.
- Unit injector system according to Claim 1, characterized in that the backflow restriction element (35) is designed as a backflow restriction valve.
- Unit injector system according to Claim 1, characterized in that the backflow restriction element (35) is designed as a non-return valve.
- Unit injector system according to Claim 1, characterized in that the backflow restriction element (35) allows flow to occur through it in a second direction (40) corresponding to the opening direction of the accumulator plunger (23).
- Unit injector system according to Claim 1, characterized in that the backflow restriction element (35) reduces the closing speed of the accumulator plunger (23) in a first direction (39) corresponding to the closing direction of the accumulator plunger (23).
- Unit injector system according to Claim 2, characterized in that, when a pressure difference Δp occurs across the backflow restriction element (35) between the element space (25) and the accumulator space (24), the backflow restriction element (35) closes in such a way that the pressure reduction is effected only via a restriction point (44) of the backflow restriction element (35).
- Unit injector system according to Claim 1, characterized in that a sealing seat (34) is formed at the accumulator plunger (23), this sealing seat (34) opening or clearing the element space (25) towards the accumulator space (24).
- Unit injector system according to Claim 1, characterized in that an end face (29) is formed on the accumulator plunger (23) on the side pointing towards a cavity (42) of a spring holder (B), this end face (29) closing an opening (31) of the cavity (42).
- Unit injector system according to Claim 1, characterized in that a stem plunging into the opening (31) to the cavity (42) is formed on the accumulator plunger (23).
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