EP1343965A1 - Hochdruckeinspritzsystem mit ausführung einer steuerdrossel als kaskadendrossel - Google Patents

Hochdruckeinspritzsystem mit ausführung einer steuerdrossel als kaskadendrossel

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EP1343965A1
EP1343965A1 EP01989404A EP01989404A EP1343965A1 EP 1343965 A1 EP1343965 A1 EP 1343965A1 EP 01989404 A EP01989404 A EP 01989404A EP 01989404 A EP01989404 A EP 01989404A EP 1343965 A1 EP1343965 A1 EP 1343965A1
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EP
European Patent Office
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throttle
valve
control chamber
inlet
injection
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EP01989404A
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English (en)
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Michael Von Dirke
Wendelin KLÜGL
Dirk Baranowski
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Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B2013/008—Throttling member profiles

Definitions

  • the present invention relates to a high-pressure injection system with a control throttle as a cascade throttle, and in particular to a high-pressure injection system in the manner of a common rail injection system of a direct-injection diesel engine.
  • High-pressure accumulator injection systems also known as so-called common rail injection systems, are distinguished from conventional injection systems in that the injection pressure can be generated independently of the engine speed.
  • the decoupling of pressure generation and injection is implemented with the aid of a storage volume in which fuel is made available under high pressure.
  • the high pressure in the storage volume is generated by a high pressure pump.
  • Both the injection nozzle and a control chamber are fed with the fuel from the storage volume, via which a nozzle needle of the injection nozzle is controlled.
  • a control piston is slidably mounted in the control chamber, one end of which is connected to the nozzle needle and the other end of which is pressurized in the control chamber.
  • the pressure in the control chamber is generated via a connecting line by the pressure in the storage volume.
  • the control chamber is connected to a valve to relieve pressure. Furthermore, an inlet throttle is provided between the storage volume and the control chamber, and an outlet throttle is provided between the control chamber and the valve in order to ensure a predetermined pressure build-up or decrease in the control chamber after the valve has been closed or opened.
  • the discharge throttle is designed in such a way that the cavitation transition point, i.e. the back pressure, does not fall below the flow through the throttle due to cavitation can be further increased and is therefore as high as possible regardless of the back pressure prevailing behind the throttle in the flow direction.
  • the outlet throttle cavitates when the valve is open (low back pressure) and the flow through the throttle and thus the movement of the control piston becomes independent of the valve flow cross-section.
  • the predetermined pressure build-up / reduction in the control chamber creates a controlled movement of the control piston and the associated nozzle needle.
  • Controlled is understood to mean that the time of the start of movement when opening and closing as well as the speed of the movement itself are determined by the size of the pressurized cross-sectional areas of the control piston and nozzle needle as well as by the fuel pressure in the storage volume and the flow properties of the throttles, in particular flow resistance and Cavitation point, can be specified.
  • the reproducible injection of defined amounts of fuel with high precision therefore requires high manufacturing accuracy of control pistons and throttles.
  • the relatively large cross-sectional areas of the control pistons can be manufactured very precisely; the production of chokes with low manufacturing tolerance, however, requires a very high level of effort, as will be explained below.
  • the throttles used in the prior art for injection devices are implemented in the form of cylindrical cross-sectional constrictions in the flow path between the control chamber and storage volume or between the control chamber and valve.
  • Such conventional chokes typically have a length of approximately 1 mm and have a throttle passage with a diameter of typically 0.3 mm.
  • the throttle passage is produced, for example, by drilling or by electrochemical etching.
  • the throttle length itself is of secondary importance for the flow properties of the throttle.
  • the flow characteristics of the throttles are not only determined by the diameter of the throttle passage, but also by one possible taper, the shape of inlet and outlet edges and the surface condition of the throttle passage are determined.
  • the flow resistance determining the function of the throttle is set to the setpoint by hydroerosive rounding of the inlet edges of the throttle. Chokes with only small tolerances and constant quality in the flow parameters can therefore only be produced with great effort. In practice, a correspondingly high reject rate must be expected when producing throttles.
  • the invention has for its object to reduce the manufacturing outlay in the manufacture of memory injection systems, in particular with regard to the Dross.
  • the inlet throttle of a storage injection system is designed as a multi-stage throttle.
  • the design of the inlet throttle in the form of a plurality of throttle stages or of throttles connected in series permits greater manufacturing tolerances in the manufacture of the individual throttles or throttle stages without the flow properties of the inlet throttle formed in this way being impaired.
  • the requirements for the manufacturing tolerance of an individual throttle stage or throttle and thus the inlet throttle itself are considerably reduced, as a result of which a lower manufacturing outlay is achieved in the production of the storage injection device according to the invention.
  • N is the number of individual chokes.
  • the individual throttles of an N-stage inlet throttle thus have a flow cross section enlarged by a factor of VN compared to an inlet throttle designed as a single throttle.
  • the spread ⁇ Q of the flow Q is calculated for a multi-stage throttle
  • the design of the inlet throttle as a multi-stage throttle means that individual throttles with a higher flow cross-section on the one hand and a larger manufacturing tolerance on the other hand can be used.
  • a reduction in the manufacturing outlay is achieved.
  • the multi-stage design of the inlet throttle also reduces the pressure drop in an advantageous manner the individual throttle levels. With a total pressure drop ⁇ P total , the pressure drop across the first throttle stage is complete
  • the inlet throttle is designed as a separate cascade throttle.
  • a separate cascade throttle Such a configuration promotes the compact design of the accumulator injection device.
  • the design of the multi-stage choke as a separate, usable component in the form of a cascade choke also facilitates the handling or installation of the choke in the manufacturing process.
  • the multi-stage inlet throttle is constructed from a plurality of identical individual throttles or throttle elements.
  • the use of the same individual chokes or throttle elements enables production to be rationalized.
  • the flow cross section of an individual throttle or a throttle element can be selected such that different total flow cross sections of the inlet throttle are used, for example, in different types of accumulator injection devices can only be realized by varying the number of individual chokes or throttle elements.
  • Such a modular construction of the inlet throttle reduces the number of different components and achieves more variable adjustability with regard to the flow resistance.
  • the individual throttles or throttle elements are aligned with one another in such a way that their throttle bushings are offset from one another. It is thereby achieved that the throttling effect of a throttle or an individual throttle element takes place essentially unaffected by the effect of the other throttles or throttle elements.
  • the flow properties of the multi-stage throttle can thus be predetermined more precisely and undesirable or unforeseeable interactions between the throttle elements can be largely excluded.
  • Figure 1 is a schematic representation of a memory injection device according to the invention and Figure 2 shows a multi-stage inlet throttle of the memory injection device according to the invention corresponding to Figure 1 in an enlarged view.
  • FIG. 1 shows a schematically illustrated accumulator injection device 1 according to the invention, which is designed, for example, in the manner of a common rail injection system with a 2/2-way piezo valve.
  • the accumulator injection device 1 comprises a high-pressure accumulator 2a, a high-pressure line 2, an injection valve 3, and means 8 for the hydraulic control of the injection valve 3.
  • the control means 8 are a control chamber 9, which is connected to the high-pressure accumulator 2a via a high-pressure line 2, and a valve 10 also connected to the control chamber.
  • the valve 10 is actuated via a piezo actuator 11.
  • Reference numeral 12 represents a schematic illustration of the electronic control of the piezo actuator 11.
  • a control piston 14 is slidably mounted in the control chamber 9.
  • One end 15 of the control piston 14 is acted upon by the pressure of the control chamber 9 and its other end 16 acts on a nozzle needle 5 of the injection valve 3.
  • the nozzle needle 5 is movably mounted in the injection valve 3 in order to open or remove nozzle openings 6 of the injection valve 3 - check.
  • the nozzle needle 6 is biased by a spring 7 against the valve seat of the injection valve 3.
  • the injection valve 3 is fed with fuel from the high-pressure accumulator 2a via a feed line 7.
  • Throttles 19, 20 are provided between the control chamber 9 and the high-pressure accumulator 2a and the control chamber 9 and the valve 10, via which fuel from the high-pressure accumulator 2a can flow into the control chamber 9 and can flow out of the control chamber 9.
  • the throttles 19, 20 enable the setting of predetermined flow parameters of the fuel when the fuel flows in or out from the control chamber 9.
  • the inlet throttle 19 is designed according to the invention in the form of a multi-stage throttle.
  • valve 10 When the valve 10 is closed, fuel flows from the high-pressure accumulator 2a and the high-pressure line 2 via the inlet throttle 19 into the control chamber 9. As a result, a corresponding fuel pressure of the high-pressure accumulator 2a is built up in the control chamber 9, and thus the control piston 14 at its piston side end 16 with the pressure of Control chamber 9 acted upon. This causes a movement of the control piston 14 in the direction of the nozzle openings 6 of the injection valve 3, which is transferred to the nozzle needle 5 via the end 15 of the control piston 14 on the nozzle needle side. The nozzle needle 5 closes the nozzle openings 6 of the injection valve 3 against the pressure of the fuel to be injected.
  • FIG. 2 shows an enlarged illustration of the multi-stage inlet throttle 19 of the storage injection device 1 according to the invention from FIG. 1.
  • the multi-stage inlet throttle 19 is constructed from a plurality of throttle elements 22, which are arranged, for example, in a cylindrical housing 21. The two open ends of the housing 21 are the inlet or outlet opening of the throttle 19.
  • the exemplary throttle elements 21 are disk-shaped and have throttle passages 23.
  • the throttle passage 23 is designed in the form of a depression or a groove in the lateral surface of the disk-shaped throttle element 22, a defined flow cross section of the throttle element 22 being inserted in the housing by the interaction of the groove with the inner lateral surface of the cylindrical housing 21 Condition is given.
  • the bushings or passages can also be designed as through bores or other constricting constructions of the throttle elements.
  • Distance means 24 are provided between the individual throttle elements 22, which ensure a minimum distance between the throttle elements 22.
  • the spacing means 24 can be formed integrally with the throttle elements 22 or can also be provided on the housing 21.
  • the throttle elements 22 are preferably aligned in the cylindrical housing 21 such that the respective bushings 23 are offset from one another. This creates a largely independent throttle effect of a throttle element 22 compared to the other throttle elements 22.
  • the multi-stage throttle 19 shown in the exemplary embodiment is designed as a separate component and can be built into the storage injection device 1 according to the invention with little effort.

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Abstract

Ein Hochdruckeinspritzsystem (1) umfasst wenigstens einen Hochdruckspeicher (2a) für Kraftstoff, eine Steuerkammer (9) und ein Ventil (10), sowie ein Einspritzventil (3) mit einer Düsennadel (5) und einem Steuerkolben (14). Die Steuerkammer (9) ist mit dem Hochdruckspeicher (2a) über eine Zulaufdrossel (19) sowie mit dem Ventil (10) über eine Ablaufdrossel (20) verbunden. Über die Steuerkammer (9) wird die Bewegung des Steuerkolbens (14) und der damit verbunden Düsennadel (5) gesteuert. Dazu werden über die Zulaufdrossel (19) und die Ablaufdrossel (20) die Strömungsverhältnisse für in die Steuerkammer (14) hinein- und aus Steuerkammer hinausfliessenden Kraftstoff eingestellt. Die Zulaufdrossel (19) ist als eine mehrstufige Drossel ausgeführt.

Description

Beschreibung
Hochdruckeinspritzsystem mit Ausführung einer Steuerdrossel als Kaskadendrossel
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hochdruckeinspritzsystem mit Ausführung einer Steuerdrossel als Kaskadendrossel und insbesondere ein Hochdruckeinspritzsystem nach Art eines Common Rail Einspritzsystems eines direkt einspritzenden Die- selmotors .
Hochdruckspeichereinspritzsysteme, auch als sogenannte Common Rail Einspritzsysteme bezeichnet, zeichnen sich gegenüber herkömmlichen Einspritzsystemen dadurch aus, dass der Ein- spritzdruck unabhängig von der Motordrehzahl erzeugt werden kann. Die Entkopplung von Druckerzeugung und Einspritzung wird dabei mit Hilfe eines Speichervolumens realisiert, in dem Kraftstoff unter hohem Druck bereitgestellt wird. Der hohe Druck im Speichervolumen wird mittels einer Hochdruckpumpe erzeugt. Mit dem Kraftstoff aus dem Speichervolumen werden sowohl eine Einspritzdüse als auch eine Steuerkammer gespeist, über die eine Düsennadel der Einspritzdüse angesteuert wird. Dazu ist ein Steuerkolben in der Steuerkammer verschiebbar gelagert, dessen eines Ende mit der Düsennadel ver- bunden ist und dessen anderes Ende in der Steuerkammer mit Druck beaufschlagt wird. Der Druck in der Steuerkammer wird über eine Verbindungsleitung durch den Druck im Speichervolumen erzeugt. Zur Druckentlastung ist die Steuerkammer mit einem Ventil verbunden. Weiterhin sind zwischen Speichervolumen und Steuerkammer eine Zulaufdrossel sowie zwischen Steuerkammer und Ventil eine Ablaufdrossel vorgesehen, um einen vorbestimmten Druckaufbau bzw. -abbau in der Steuerkammer nach Schließen bzw. Öffnen des Ventils zu gewährleisten.
Die Ablaufdrossel ist so gestaltet, dass der Kavitationsumschlagpunkt, also der Gegendruck, bei dessen Unterschreiten der Durchfluss durch die Drossel aufgrund Kavitation nicht mehr weiter gesteigert werden kann und damit unabhängig von in Strömungsrichtung hinter der Drossel herrschenden Gegendruck ist, möglichst hoch liegt. Dadurch kavitiert die Ablaufdrossel bei geöffneten Ventil (niedrigen Gegendruck) und der Durchfluss durch die Drossel und damit die Bewegung des Steuerkolbens wird unabhängig vom Ventilströmungsquerschnitt.
Der vorherbestimmte Druckaufbau/- Abbau in der Steuerkammer schafft eine kontrollierte Bewegung des Steuerkolbens und der damit verbundenen Düsennadel. Unter kontrolliert versteht man dabei, dass der Zeitpunkt des Bewegungsbeginns beim Öffnen und Schließen als auch die Geschwindigkeit der Bewegung selbst durch die Größe der druckbeaufschlagten Querschnitts- flächen von Steuerkolben und Düsennadel sowie durch den Kraftstoffdruck in dem Speichervolumen und die Strömungseigenschaften der Drosseln, insbesondere Strömungswiderstand und Kavitationspunkt, vorgegeben werden kann. Das reproduzierbare Einspritzen definierter Kraftstoffmengen mit hoher Präzision erfordert somit eine hohe Fertigungsgenauigkeit von Steuerkolben und Drosseln. Die relativ großen Querschnittsflächen der Steuerkolben können sehr genau gefertigt werden; die Herstellung von Drosseln mit geringer Fertigungstoleranz bedarf dagegen eines sehr hohen Aufwandes, wie nachfolgend erläutert wird.
Die im Stand der Technik bei Einspritzvorrichtungen verwendeten Drosseln sind in Form zylindrischer Querschnittsverengungen im Strömungsweg zwischen Steuerkammer und Speichervolumen bzw. zwischen Steuerkammer und Ventil verwirklicht. Solche herkömmliche Drosseln haben typischerweise eine Länge von ca. 1 mm und weisen einen Drosseldurchgang mit typischerweise 0,3 mm Durchmesser auf. Die Drosseldurchgang wird beispielsweise durch Bohren oder durch elektrochemisches Ätzen hergestellt. Die Drossellänge an sich ist für die Strömungseigenschaften der Drossel von untergeordneter Bedeutung. Die Strömungseigenschaften der Drosseln werden jedoch nicht nur durch den Durchmesser des Drosseldurchganges, sondern auch durch eine eventuelle Konizität, die Form von Ein- und Auslaufkanten sowie die Oberflächenbeschaffenheit des Drosseldurchganges bestimmt. Das Einstellen des die Funktion der Drossel bestimmenden Strömungswiderstandes auf den Sollwert erfolgt durch hydroerosives Verrunden der Einlaufkanten der Drossel. Drosseln mit nur geringen Toleranzen und gleichbleibender Qualität in den Strömungsparametern sind demgemäß nur unter hohem Aufwand zu fertigen. In der Praxis muss bei der Drosselherstellung mit einer entsprechend hohen Ausschussrate gerechnet werden.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den fertigungstechnischen Aufwand bei der Herstellung von Speichereinspritzsystemen, insbesondere hinsichtlich der Dros- sein, zu verringern.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Speichereinspritzvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 vorgeschlagen.
Demnach ist die Zulaufdrossel eines Speichereinspritzsystems als eine mehrstufige Drossel ausgeführt. Der Aufbau der Zulaufdrossel in Form mehrerer Drosselstufen bzw. von in Reihe geschalteten Drosseln, gestattet größere Fertigungstoleranzen bei der Herstellung der einzelnen Drosseln bzw. Drosselstu- fen, ohne dass dabei die Strömungseigenschaften der derart gebildeten Zulaufdrossel beeinträchtigt werden. Folglich sind die Anforderungen an die Fertigungstoleranz einer einzelnen Drosselstufe bzw. Drossel und somit der Zulaufdrossel selbst erheblich gesenkt, wodurch ein geringerer Fertigungsaufwand bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Speichereinspritzvorrichtung erzielt wird.
Die geringeren Anforderungen an die Fertigungstoleranz der mehrstufigen Drossel ergibt sich wie folgt: Die Streuung ei- nes Durchflusses infolge Fertigungstoleranz eines Strömungs- querschnittes berechnet sich nach der Formel A
wobei A die Querschnittsfläche, ΔA die Fertigungstoleranz, Q der Durchfluss und ΔQ die Streuung der Durchflusses Q ist . Der Gesamtströmungsquerschnitt Agesamt einer mehrstufigen Drossel berechnet sich aus den Strömungsquerschnitten A der Einzeldrosseln nach
gesamt = JK - A >
wobei N die Anzahl der Einzeldrosseln ist. Die Einzeldrosseln einer N-stufigen Zulaufdrossel weisen also einen um den Faktor VN vergrößerten Strömungsquerschnitt gegenüber einer als Einzeldrossel ausgeführten Zulaufdrossel auf. Die Streu- ung ΔQ des Durchflusses Q berechnet sich bei einer mehrstufigen Drossel nach
Q ~ ~N' ~Ä ' Q
Die Streuung des Durchflusses einer Ν-stufigen Drossel fällt demnach auf den Ν-ten Teil des Wertes einer als Einzeldrossel ausgeführten Zulaufdrossel ab.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Speichereinspritz- Vorrichtung können durch die Ausgestaltung der Zulaufdrossel als mehrstufige Drossel somit Einzeldrosseln mit einerseits höherem Strömungsquerschnitt und andererseits größerer Fertigungstoleranz eingesetzt werden. Somit wird gegenüber den Einspritzsystemen mit Zulaufdrosseln des Standes der Technik eine Verringerung des fertigungstechnischen Aufwandes erzielt .
Die mehrstufige Ausgestaltung der Zulaufdrossel verringert außerdem in vorteilhafter Art und Weise den Druckabfall an den einzelnen Drosselstufen. Bei einem Gesamtdruckabfall ΔPgesamt ist der Druckabfall an der ersten Drosselstufe durch
und an der N-ten Drosselstufe durch
2
Δ^ ~ N + l ' ^gesamt
gegeben. Bei einer 3 -stufigen Drossel liegt der Druckabfall der Drosselstufen zwischen 17% und 25% des Gesamtdruckabfalls und bei einer 10-stufigen Drossel bereits lediglich zwischen 5% und 9% des Gesamtdruckabf lls. In der Zulaufdrossel kann dadurch Kavitation in vorteilhafter Art und Weise weitgehend vermieden werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Zulaufdrossel als eine separate Kaskadendrossel ausgeführt. Eine solche Ausgestaltung fördert die kompakte Bauweise der Speichereinspritzvorrichtung. Die Ausgestaltung der mehrstufigen Drossel als ein separates, einsetzbares Bauelement in Form einer Kaskadendrossel erleichtert außerdem die Handhabung bzw. den Einbau der Drossel beim Fertigungsprozess .
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die mehrstufige Zulaufdrossel aus einer Mehrzahl gleicher Einzel- drosseln bzw. Drosselelemente aufgebaut. Die Verwendung gleicher Einzeldrosseln bzw. Drosselelemente ermöglicht eine Rationalisierung der Fertigung. Zudem kann der Strömungsquerschnitt einer Einzeldrossel bzw. eines Drosselelementes so gewählt werden, dass unterschiedliche Gesamtströmungsquer- schnitte der Zulaufdrossel, die beispielsweise bei verschiedenen Typen von Speichereinspritzvorrichtungen zum Einsatz kommen können, lediglich durch Variation der Anzahl der Einzeldrosseln bzw. Drosselelemente realisiert werden. Durch einen solchen modulartigen Aufbau der Zulaufdrossel wird die Anzahl unterschiedlicher Bauelemente verringert und variable- re Einstellbarkeit hinsichtlich des Strömungswiderstandes erzielt .
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Einzeldrosseln bzw. Drosselelemente derart zueinander ausgerich- tet, dass ihre Drosseldurchführungen zueinander versetzt angeordnet sind. Dadurch wird erreicht, dass die Drosselwirkung einer Drossel bzw. eines einzelnen Drosselelementes im wesentlichen unbeeinflusst von der Wirkung der übrigen Drosseln bzw. Drosselelemente erfolgt. Die Strömungseigenschaften der mehrstufigen Drossel können somit genauer vorherbestimmt und unerwünschte bzw. nicht vorhersehbare Wechselwirkungen zwischen den Drosselelementen weitgehend ausgeschlossen werden.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombi- nationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Speichereinspritzvorrichtung und Figur 2 eine mehrstufige Zulaufdrossel der erfindungsgemäßen Speichereinspritzvorrichtung entsprechend Figur 1 in vergrößerter Darstellung.
Figur 1 zeigt eine schematisch dargestellte erfindungsgemäße Speichereinspritzvorrichtung 1, die beispielsweise nach Art eines Common Rail Einspritzsytems mit 2/2-Wege-Piezoventil ausgeführt ist. Die Speichereinspritzvorrichtung 1 umfasst einen Hochdruckspeicher 2a, eine Hochdruckleitung 2, ein Ein- spritzventil 3, sowie Mittel 8 zur hydraulischen Steuerung des Einspritzventiles 3. Als Steuermittel 8 sind eine Steuerkammer 9, die mit dem Hochdruckspeicher 2a über eine Hochdruckleitung 2 verbunden ist, sowie ein ebenfalls mit der Steuerkammer verbundenes Ventil 10 vorgesehen. Das Ventil 10 wird über einen Piezoaktor 11 betätigt. Bezugszeichen 12 stellt eine schematisch Veranschaulichung der elektronischen Ansteuerung des Piezoaktors 11 dar.
In der Steuerkammer 9 ist ein Steuerkolben 14 verschiebbar gelagert. Ein Ende 15 des Steuerkolbens 14 wird vom Druck der Steuerkammer 9 beaufschlagt und sein anderes Ende 16 wirkt auf eine Düsennadel 5 des Einspritzventiles 3. Die Düsennadel 5 ist in dem Einspritzventil 3 beweglich gelagert, um Düsen- öffnungen 6 des Einspritzventils 3 freizugeben bzw. abzude- cken. Die Düsennadel 6 ist durch eine Feder 7 gegen den Ventilsitz des Einspritzventils 3 vorgespannt. Das Einspritzventil 3 wird über eine Zuleitung 7 mit Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher 2a gespeist.
Zwischen der Steuerkammer 9 und dem Hochdruckspeicher 2a sowie der Steuerkammer 9 und dem Ventil 10 sind jeweils Drosseln 19, 20 vorgesehen, über die Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher 2a in die Steuerkammer 9 einfließen und aus der Steuerkammer 9 abfließen kann. Die Drosseln 19, 20 ermögli- chen das Einstellen von vorbestimmten Strömungsparametern des Kraftstoffes beim Einströmen bzw. Ausströmen des Kraftstoffes aus der Steuerkammer 9. Die Zulaufdrossel 19 ist erfindungsgemäß in Form einer mehrstufigen Drossel ausgeführt .
Bei geschlossenem Ventil 10 fließt aus dem Hochdruckspeicher 2a und der Hochdruckleitung 2 Kraftstoff über die Zulaufdrossel 19 in die Steuerkammer 9. Dadurch wird in der Steuerkammer 9 ein entsprechender Kraftstoffdruck des Hochdruckspeichers 2a aufgebaut und somit der Steuerkolben 14 an seinem steuerkolbenseitigen Ende 16 mit dem Druck der Steuerkammer 9 beaufschlagt. Dadurch wird eine Bewegung des Steuerkolbens 14 in Richtung der Düsenδffnungen 6 des Einspritzventils 3 bewirkt, die über das düsennadelseitige Ende 15 des Steuerkol- bens 14 auf die Düsennadel 5 übertragen wird. Die Düsennadel 5 verschließt die Düsenöffnungen 6 des Einspritzventils 3 ge- gen des Druck des einzuspritzendes Kraftstoffes. Nach Öffnen des Ventils 10 kann Kraftstoff aus der Steuerkammer 9 über die Ablaufdrossel 20 aus der Steuerkammer 9 schneller abfließen als über die Zulaufdrossel 19 aus dem Hochdruckspeicher 2a zugeführter Kraftstoff nachfließt. Durch entsprechend ge- wählte Strömungswiderstände der Zu- und Ablaufdrossel 19, 20 wird eine kontrollierte Bewegung des Steuerkolbens 14 in Richtung des Ventils 10 und damit ein kontrolliertes Abheben der Düsennadel 5 vom Ventilsitz des Einspritzventils 3 gewährleistet. Über die von der Düsennadel 5 freigegebenen Dü- senöffnungen 6 wird Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher 2a eingespritzt. Nach Schließen des Ventils 10 wird der Druck in der Steuerkammer 9 wieder durch über die Zulaufdrossel 19 nachfließenden Kraftstoff aufgebaut. Dadurch wird die Düsennadel 5 mittels des Steuerkolben 14 kontrolliert auf den Ven- tilsitz des Einspritzventils 3 aufgesetzt und die Düsenöffnungen 6 verschlossen. Eine präzise zeitliche Steuerung des Öffnungs- und Schließvorganges des Einspritzventils wird durch eine genaue Einstellung der Strδmungsverhältnisse an Zulauf- und Ablaufdrossel gewährleistet. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Zulaufdrossel 19 als mehrstufige Drossel gewährleistet eine hinreichende Einstellgenauigkeit des Strömungswiderstandes bei verringertem Fertigungsaufwand. Figur 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung der mehrstufigen Zulaufdrossel 19 der erfindungsgemäßen Speichereinspritzvorrichtung 1 von Figur 1. Die mehrstufige Zulaufdrossel 19 ist aus einer Mehrzahl Drosselelemente 22 aufgebaut, die beispielsweise in einem zylindrischen Gehäuse 21 angeordnet sind. Die beiden offenen Enden des Gehäuses 21 sind Zulauf- bzw. Ablaufδffnung der Drossel 19. Die beispielhaften Drosselelemente 21 sind scheibenförmig und weisen Drosseldurch- gänge 23 auf. In der dargestellten Ausführungsform ist der Drosseldurchgang 23 in Form einer Vertiefung bzw. einer Nut in der Mantelfläche des scheibenförmigen Drosselelementes 22 ausgeführt, wobei ein definierter Strömungsquerschnitt des Drosselelementes 22 durch Zusammenwirken der Nut mit der in- neren Mantelfläche des zylindrischen Gehäuses 21 in im Gehäuse eingesetzten Zustand gegeben ist. Die Durchführungen bzw. Durchgänge können aber auch als Durchgangsbohrungen oder sonstige querschnittsverengende Ausgestaltungen der Drosselelemente ausgeführt sein. Zwischen den einzelnen Drosselele- menten 22 sind Abstandsmittel 24 vorgesehen, die einen Mindestabstand der Drosselelemente 22 zueinander gewährleisten. Die Abstandsmittel 24 können integral mit den Drosselelementen 22 ausgebildet oder auch am Gehäuse 21 vorgesehen sein. Die Drosselelemente 22 sind bevorzugt derart in dem zylindri- sehen Gehäuse 21 ausgerichtet, dass die jeweiligen Durchführungen 23 zueinander versetzt angeordnet sind. Dadurch wird eine weitgehend unabhängige Drosselwirkung eines Drosselelementes 22 gegenüber den übrigen Drosselelementen 22 geschaffen. Die im Ausführungsbeispiel dargestellte mehrstufige Drossel 19 ist als ein separates Bauteil ausgeführt und kann bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Speichereinspritzvorrichtung 1 mit geringem Aufwand in dieselbe eingebaut werden.

Claims

Patentansprüche
1. Speichereinspritzsystem mit wenigstens einem Hochdruck- Speicher (2a) , einer Steuerkammer (9) mit Steuerkolben (14) , einem Ventil (10) , und einem Einspritzventil (3) mit einer Düsennadel (5) , wobei das Einspritzventil (3) mittels der Steuerkammer (9) und des Steuerkolbens (14) gesteuert wird und die Steuerkammer (9) mit dem Hochdruckspeicher (2a) über eine Zulaufdrossel (19) sowie mit dem Ventil (10) über eine Ablaufdrossel (20) verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Zulaufdrossel (19) als eine mehrstufige Drossel ausgeführt ist.
2. Speichereinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulaufdrossel (19) eine Kaskadendrossel ist.
3. Speichereinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- durch gekennzeichnet, dass die mehrstufige Zulaufdrossel (19) aus einer Mehrzahl gleicher Einzeldrosseln (22) und/oder Drosselelemente (22) aufgebaut.
4. Speichereinspritzvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzel- drosseln (22) bzw. Drosselelemente (22) der mehrstufigen Zulaufdrossel (19) derart zueinander ausgerichtet, dass ihre Drosseldurchgänge (23) zueinander versetzt angeordnet sind.
5. Speichereinspritzvorrichtung nach zumindest einem der
Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrstufige Zulaufdrossel (19) scheibenförmige Drosselelemente (22) mit nutförmig ausgebildeten Drosseldurchgängen (23) umfasst, in einem Gehäuse (21) nach Art- einer Reihenschaltung angeord- net sind.
6. Speichereinspritzvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Abstandsmittel (24) zwischen den Drosselelemente (22) vorgesehen sind.
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