EP1368564A2 - Vorrichtung zur einspritzung von kraftstoff mit variablem einspritzdruckverlauf - Google Patents

Vorrichtung zur einspritzung von kraftstoff mit variablem einspritzdruckverlauf

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EP1368564A2
EP1368564A2 EP01921219A EP01921219A EP1368564A2 EP 1368564 A2 EP1368564 A2 EP 1368564A2 EP 01921219 A EP01921219 A EP 01921219A EP 01921219 A EP01921219 A EP 01921219A EP 1368564 A2 EP1368564 A2 EP 1368564A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
injection
valve
injector
control
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01921219A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Nestor Rodriguez-Amaya
Roger Potschin
Ulrich Projahn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1368564A2 publication Critical patent/EP1368564A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0014—Valves characterised by the valve actuating means
    • F02M63/0015—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
    • F02M63/0026—Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid using piezoelectric or magnetostrictive actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
    • F02M45/04—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M59/20—Varying fuel delivery in quantity or timing
    • F02M59/36—Varying fuel delivery in quantity or timing by variably-timed valves controlling fuel passages to pumping elements or overflow passages
    • F02M59/366—Valves being actuated electrically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0059—Arrangements of valve actuators
    • F02M63/0061—Single actuator acting on two or more valve bodies

Definitions

  • the invention relates to a device for injecting fuel with a variable injection pressure curve, such as, for example, in high-pressure injection systems that can be used to supply fuel to internal combustion engines.
  • EP 0 823 549 A2 relates to an injector arrangement for injecting fuel.
  • An anchor element actuates both a drain valve and a control needle valve, which regulates the pressure in a control chamber.
  • a force that supports the force of a compression spring is exerted on the control part.
  • the drain valve and the control needle valve are controlled by an electromagnetic control via a common component.
  • the control needle valve and the upper side of the control needle valve are parts of a control chamber and are dimensioned such that the control needle valve is essentially pressure-balanced at all times.
  • control section elements ie control section and needle valve on the injection valve
  • the needle valve is partially actuated by the mechanical coupling.
  • a second higher Current level the needle valve is fully actuated.
  • Another variant known from the prior art for controlling the injection pressure curve consists in pressure control via the control valve stroke.
  • the advantageous separate design of the control valves allows them to be set with less effort so that the course of the injection pressure can be shaped in accordance with predetermined values by actuating the control valves of the injector.
  • the parameters relevant for the injection for the pre-injection, the pressure build-up phase with boot phase, a pressure limitation and the cut-off rate can be preset depending on the application. Since the boat pressure can be determined during the pressure build-up phase independently of the nozzle design, the pump piston diameter in the injector, and the cam shaft design, the injector pump arrangement can be used for various engine designs, since the parameters relevant to the respective injection process can be used on one injector depending on the application for the respective internal combustion engine can be preset according to specific parameters.
  • control valves next to each other and the high-pressure line running between them permits an enormously space-saving design of the injector.
  • Pre-injection pressures and cut-off rates can be controlled thanks to the actuator control of the control valves can be varied independently of the speed and load torque on the internal combustion engine, as a result of which the desired injection pressure curve can be shaped over a wide range.
  • the manufacturing tolerances of the actuator piston accommodated in the injector housing can be increased, so that cheaper production of this component can be achieved.
  • control valves can be retracted in their respective seats against the springs acting on them with different forces. This enables a seal to be achieved, so that the pressure build-up phase (boot injection) can be carried out largely without loss, since the pressure build-up prevents leakage losses due to the sealing effect on the control valve seats.
  • the first control valve is moved into its end position in order to implement the pilot injection - individually adapted to the respective engine design.
  • the main injection is controlled by closing the second control valve, which can also be used to limit the pressure in such a way that it is moved into a partially open position. Part of the fuel can flow into a reservoir, so that the pump element in the injector can be protected against excessive loads. This also enables higher cam speeds to be achieved and thus an increase in pressure at lower speeds and lower load torques.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of an injector with two integrated control valves
  • FIG. 2 shows the components of the control valves shown on an enlarged scale, which are connected via a coupling space to the pressure space in the injector housing of the injector,
  • Figure 3 is a schematic representation of the spatial arrangement of
  • FIG. 4 shows the sequence of the actuation of the actuator and control valves and the resulting course of the injection pressure
  • FIG 5 shows an injector with control valves accommodated in its housing.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an injector configuration with two control valves which are integrated into the injector housing and can be actuated via a single actuator.
  • An injector 1 shown here only schematically comprises an injector housing 2, in the end of which the internal combustion engine is directed a nozzle 3 is received.
  • the nozzle 3 is closed by means of a nozzle needle 4, which extends from a control chamber 6.
  • the nozzle needle 4 is at one end facing away from the nozzle 3 Force accumulator 7 acted upon.
  • the energy accumulator 7 - for example designed as a helical spring - is enclosed by the housing 2 of the injector 1.
  • the injection pressure is controlled by two control valves 8 and 10 integrated in the high-pressure supply line.
  • the first control part 8 is connected to the second low-pressure area 17 on the low-pressure side, while the second control valve is connected to a first low-pressure area 16 via a constant pressure valve 14 - or alternatively a throttle element communicates.
  • the opening pressure in the low-pressure region 16 of the second control valve 10 can be set by means of a spring element 15 or an adjusting element of any other design, so that the pressure load on a pressure chamber 13 by the actuator piston 12 can be adjusted. Fuel can then flow out via the partially open second control valve 10, so that the load limit of the mechanical components which are let into the interior of the injector housing 2 is not exceeded.
  • the two spring elements 31 and 32 respectively assigned to the control valves 8, 10 allow the presetting of the actuation pressures on both control valves 8 and 10 respectively.
  • the actuation pressures on the two control valves 8, 10 are preferably chosen to be relatively low, so that the control valves 8 and 10 respectively 10 are almost powerless. The following applies:
  • the two control valves 8 and 10 are in the open state; i.e. the fuel can flow out in the direction of the arrows in each case into the second low pressure region 17 or via the constant pressure valve 14, when the pressure set there is exceeded in the first low pressure region 16.
  • the two control valves 8 and 10, respectively, are actuated by the actuator element 11 - preferably designed as a piezo actuator - against the effect of the If the compression springs 31 and 32 are moved to the lower position, the control chamber 6 which acts on the nozzle needle 4 is connected via the high-pressure line 5 to the fuel supply in the pressure chamber 13 which is under maximum pressure.
  • FIG. 2 shows an enlarged representation of the components in the injector which are connected to one another via a coupling space 9 provided in the injector housing.
  • the control valves 8 and 10 each contain a control part, which is preferably cylindrical.
  • the cross-section of the control part of the first control valve 8, the area Ai is larger than the cross-sectional area A of the control part on the second control valve 10.
  • Both control parts of the two control valves 8 and 10 protrude into the coupling space 9, which is connected to the actuator 11 is pressurized.
  • the first control valve 8 is connected to a low pressure region 17, in which fuel can flow out of the first control valve 8. Excess fuel flows out of the second control valve 10 into the first low pressure region 16.
  • the two control valves 8, 10 each contain force accumulators 31, 33 designed with different spring constants, with which spring forces F ls F which are adapted to the respective valve function are generated.
  • the coupling space 9, the line and the coupling channel 9.1 are connected to one another via the control valves 8, 10, form a channel system, the pressure relief of which is possible via a partial opening, for example of the second control valve 10.
  • the constant pressure valve 14 can be connected upstream of the control valve 10, with it the pressure of the boot phase is set.
  • the maximum permissible loading pressure for the mechanical components in the injector housing 2 can then be set on the constant pressure valve 14, which is provided in the outflow region in a reservoir, for example opening into the fuel tank.
  • the essentially vertically extending high-pressure bore 18 is received, which directs the fuel under extremely high pressure to the nozzle 3, which projects from the injector housing 2 into the combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the spatial arrangement of the two control valves 8 and 10 and the course of the high pressure bore 18 can be seen from the illustration in FIG. 3.
  • Coupling space 9 (see FIG. 2) is formed over actuator piston 11 shown in this schematic plan view, from which branch line 9.1 which pressurizes coupling space 9 branches off and which itself is to be regarded as part of coupling space 9. Shown projecting into the coupling channel 9.1, the two piston surfaces of the control valves 8, 10 are inserted, which act on the fuel under high pressure via the pressure chamber 13 acted upon by the piezo actuator 11.
  • the high-pressure bore 18 extends between the two control valves 8, 10 and permits an extremely compact design of the injector housing 2 of the injector 1.
  • the control chambers surrounding the control valves 8 and 10 are shown in broken lines, as is the outflow line from the second control valve 10 whose piston has a smaller piston area A than the piston of the first control valve 8 leading to the first low-pressure region 16.
  • FIG. 4 shows the sequence of the actuation by the actuator, the respective stroke movements of the control valves, plotted over time, and the resulting injection pressure curve, plotted over time.
  • FIG. 4 five diagrams are plotted one above the other, which show the respective stroke movements, pressures and the injection pressure curve generated, plotted over the time axis.
  • the time axis can be subdivided into a pre-injection phase 25, a pressure build-up phase 26 and a pressure reduction phase 30.
  • the pressure curve 21 given in the diagram below is set in the coupling space 9, 9.1, likewise subdividable into a first pressure increase corresponding to the pre-injection and a subsequent pressure increase which corresponds to the main injection.
  • the stroke paths of the two control valves 8, 10 are shown in the two diagrams below, each designated by the reference numerals 22 and 23. It can be seen from diagram 22 that both the pilot injection 25 is controlled via the first control valve 8 and part of the main injection takes place.
  • the main injection requires a greater time voltage to inject the required amount of fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the nozzle needle stroke in the bottom diagram 24 (upper curve) remains constant during the main injection, so that the fuel volume required for combustion can only be transported into the combustion chamber over a longer period of time, i.e. is to be injected.
  • the stroke of the control part of the second control valve 10 is plotted over the time axis.
  • the second control valve 10 remains fully open during the pre-injection phase 25.
  • the second control valve 10 closes only towards the end of the main injection and thus contributes to an increase in the injection pressure, see diagram 24, towards the end of the main injection.
  • the course of the injection pressure according to diagram 24 can be derived from a comparison of the two diagrams 22 and 23 representing the stroke paths of the control valves 8 and 10, provided the nozzle needle stroke 4 is constant, runs as shown and consists of an opening movement at the beginning of the Pre-injection 25 and the opening of the nozzle needle 4 during the main injection over the period of time shown in diagram 24.
  • the control of the control valves 8, 10 via the actuator 1 1 enables the start and end of the pre-injection and the main injection to be determined individually, depending on the design of the internal combustion engine.
  • the pressure build-up phase (boot phase) can be individually preset depending on the application.
  • the injection pressure curve can be significantly increased by specifically actuating the second control valve 10 towards the end of the main injection.
  • FIG. 5 shows a compact injector, in whose injector housing a constant pressure valve is integrated, which is assigned to a control valve.
  • the injector 1 according to FIG. 5 comprises an injector housing 2, in the upper part of which the piston 12 is inserted, which projects into a pump chamber 13. From the pump chamber 13 in the injector housing 2, the high-pressure line 5 extends to the control chamber 6 of a nozzle 3, which can be closed and released by means of the nozzle needle 4. The nozzle needle 4 in turn is acted upon by a compression spring 7, which is enclosed by the injector housing 2.
  • control valves 8, 10, of which only one is shown here, are assigned a constant pressure valve 14, which is connected to the first low pressure region 16 via the bore 27 in the injector housing 2, and returns excess fuel blown off to limit the pressure back into a storage tank ,
  • a bore 27 is provided on the opposite side of the injector housing 2, through which excess fuel can be fed to a second low-pressure region 17, 16.
  • the injector housing 2 of the injector 1 is constructed, for example, in several stages, centering elements 28 and 29 ensuring that a leakage-reducing arrangement of the components forming the injector housing 2 in the region of the nozzle needles 4 is ensured.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff mit einem Injektor (1) der einen Druckraum (13) enthält. Vom Druckraum (13) aus erstreckt sich eine Hochdruckleitung (5) durch das Injektorgehäuse (2), in welchem eine mittels einer Düsennadel (4) verschliessbaren Düse (3) angeordnet ist, wobei die Düsennadel (4) mittels eines Kraftspeichers (7) beaufschlagt ist. Es sind über ein Aktorelement (11) unabhängig voneinander einstellbare und ansteuerbare Steuerventile (8, 10) vorgesehen, die über einen Kopplungsraum (9) miteinander in Verbindung stehen und über die der Einspritzdruckverlauf (24) steuerbar ist.

Description

Norrichtung zur Einspritzung von Kraftstoff mit variablem Einspritzdruckverlauf
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff mit variablem Einspritzdruckverlauf, wie beispielsweise bei Hochdruckeinspritzsystemen, die zur Kraftstoffversorgung von Brennkraftmaschinen eingesetzt werden können.
Stand der Technik
EP 0 823 549 A2 bezieht sich auf eine Injektoranordnung zum Einspritzen von Kraftstoff. Ein Ankerelement betätigt sowohl ein Ablaufventil als auch ein Steuernadelventil, welches den Druck in einer Steuerkammer regelt. Bei Beaufschla- gung der Steuerkammer mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff, wird eine die Kraft einer Druckfeder unterstützende Kraft auf das Steuerteil ausgeübt. Das Ablaufventil und das Steuernadelventil werden über eine elektromagnetische An- steuerung über ein gemeinsames Bauteil gesteuert. Bei dieser aus dem Stand der Technik bekannten Lösung sind das Steuernadelventil und die Oberseite des Steu- ernadelventils Teile einer Steuerkammer und so dimensioniert, daß das Steuernadelventil zu allen Zeiten im wesentlichen druckausgeglichen ist. Aus der gewählten Anordnung gemäß EP 0 823 549 A2 ergibt sich, daß die Steuerteilglieder, d.h. Steuerteil und Nadelventil am Einspritzventil abhängig vom entsprechenden Stromniveau sich ansteuern lassen, wobei ein erstes niedrigeres Stromniveau zur Betätigung des ersten Steuergliedes benötigt wird. Hierbei wird das Nadelventil durch die mechanische Kopplung partiell betätigt. Über ein zweites höheres Stromniveau wird das Nadelventil voll betätigt. Problematisch bei dieser Lösung des Standes der Technik ist die exakte Einhaltung von Einstellparametern.
Es sind Lösungen aus dem Stand der Technik bekannt, bei denen eine Formung des Einspritzverlaufes dadurch erreicht wird, daß ein Teil eines Kraftstoffvolumens über einen leicht geöffnetes Steuerventil wieder abgeblasen wird. Diese Vorgehensweise ist unter der Bezeichnung CCRS (Current Controlled Rate Sha- ping) bekannt.
Eine andere aus dem Stand der Technik bekannte Variante zur Steuerung des Einspritzdruckverlaufes besteht in einer Drucksteuerung über den Steuerventilhub.
Darstellung der Erfindung
Bei der Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung lassen sich durch die vorteilhafte getrennte Auslegung der Steuerventile mit geringerem Aufwand dieselben so einstellen, daß über die Ansteuerung der Steuerventile des Injektors der Verlauf des Einspritzdruckes, entsprechend vorgegebener Werte formbar ist. Es können die für die Einspritzung relevanten Parameter für die Voreinspritzung, die Druckaufbauphase mit Bootphase, eine Druckbegrenzung sowie die Absteuerrate variabel je nach Einsatzzweck vorgegeben werden. Da der Bootdruck während der Druckaufbauphase unabhängig von der Auslegung der Düse, des Pumpenkolben- durchmessers im Injektor, sowie der Nocken Wellenauslegung festgelegt werden kann, kann die Injektor-Pumpenanordnung für verschiedene Motorauslegungen verwendet werden, da an einem Injektor die für den jeweiligen Einspritzvorgang relevanten Parameter je nach Anwendungsfall für die jeweilige Brennkraftmaschine nach spezifischen Parametern voreinstellbar sind.
Die Anordnung der Steuerventile nebeneinander und die zwischen diesen verlaufende Hochdruckleitung gestattet eine enorm bauraumsparende Bauform des Injektors. Voreinspritzdrücke und Absteuerraten können dank der Aktoransteuerung der Steuerventile unabhängig vom Drehzahl- und Lastmoment an der Brennkraftmaschine variiert werden, wodurch eine Formung des jeweils angestrebten Einspritzdruckverlaufes in weiten Bereichen vorgegeben werden kann. Die Fertigungstoleranzen des im Injektorgehäuse aufgenommenem Aktorkolbens lassen sich erhöhen, so daß eine günstigere Fertigung dieses Bauteils erzielt werden kann.
Ein weiterer sich aus der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ergebender Vorteil liegt darin, daß die Steuerventile entgegen der sie mit unterschiedlichen Kräften beaufschlagenden Federn in ihrer jeweiligen Sitzen zurückgefahren werden können. Dadurch läßt sich eine Abdichtung erzielen, so daß die Druckbauphase (Bootinjection) weitgehend verlustfrei erfolgen kann, da den Druckaufbau verzögernde Leckageverluste dank der Dichtwirkung an den Steuerventilsitzen unterbleiben.
Zur Realisierung der Voreinspritzung - individuell an die jeweilige Motorauslegung angepaßt - wird das erste Steuerventil in seine Endstellung gefahren. Die Steuerung der Haupteinspritzung erfolgt durch das Schließen des zweiten Steuerventils, über welches auch eine Druckbegrenzung dergestalt erfolgen kann, daß dieses in eine teilweise geöffnete Position gefahren wird. Ein Teil des Kraftstoffes kann in ein Reservoir abströmen, so daß das Pumpenelement im Injektor gegen übermäßige Belastung geschützt werden kann. Dadurch lassen sich außerdem höhere Nockengeschwindigkeiten erzielen und somit eine Anhebung des Druckes bei kleineren Drehzahlen und kleineren Lastmomenten erzielen.
Zeichnung
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.
Es zeigt: Figur 1 eine schematische Konfiguration eines Injektors mit zwei integrierten Steuerventilen,
Figur 2 die vergrößert dargestellten Komponenten der Steuerventile, die über einen Kopplungsraum mit dem Druckraum im Injektor gehäu- se des Injektors verbunden sind,
Figur 3 eine schematische Wiedergabe der räumlichen Anordnung von
Steuerventilen, Hochdruckleitungen und Aktorkolben,
Figur 4 eine Darstellung der Abfolge der Ansteuerung von Aktor und Steuerventilen und dem sich daraus ergebenden Verlauf des Einspritzdruckes, und
Figur 5 ein Injektor mit in seinem Gehäuse aufgenommenen Steuerventilen.
Ausführungsvarianten
Die Darstellung gemäß Figur 1 zeigt eine schematische Wiedergabe einer Injektorkonfiguration mit zwei in das Injektorgehäuse integrierten, über einen einzelnen Aktor betätigbaren Steuerventilen.
Ein hier nur schematisch wiedergegebener Injektor 1 umfaßt ein Injektorgehäuse 2 in dessen der Brennkraftmaschine zuweisenden Ende eine Düse 3 aufgenommen ist. Die Düse 3 wird mittels einer Düsennadel 4 verschlossen, die sich von einer Steuerkammer 6 aus erstreckt. In die Steuerkammer 6 mündet eine Hochdruckleitung 5, die sich durch das Innere des Injektorgehäuse 2 erstreckt und den Druckraum 13, der von einem Aktorkolben 12 beaufschlagt ist, miteinander verbindet. Die Düsennadel 4 wird an dem der Düse 3 abgewandten Ende von einem Kraftspeicher 7 beaufschlagt. Der Kraftspeicher 7 - beispielsweise ausgestaltet als eine Schraubenfeder - wird vom Gehäuse 2 des Injektors 1 umschlossen.
Die Einspritzdrucksteuerung erfolgt durch zwei in die Hochdruckzuleitung inte- grierte Steuerventile 8 bzw. 10. Das erste Steuerteil 8 steht niederdruckseitig mit dem zweiten Niederdruckbereich 17 in Verbindung, während das zweite Steuerventil über ein Gleichdruckventil 14 - oder alternativ ein Drosselelement - mit einem ersten Niederdruckbereich 16 in Verbindung steht. Über ein Federelement 15 oder auch ein beliebig anders ausgestaltetes Einstellelement am Gleichdruck- ventil 14 läßt sich der Öffnungsdruck im Niederdruckbereich 16 des zweiten Steuerventilles 10 einstellen, so daß über dieses die Druckbelastung einer Druckkammer 13 durch den Aktorkolben 12 einstellbar ist. Über das zum Teil geöffnete zweite Steuerventil 10 kann dann Kraftstoff abströmen, so daß die Belastungsgrenze der mechanischen Komponenten, die in das Innere des Injektorgehäuses 2 eingelassen sind, nicht überschritten wird.
Die beiden, den Steuerventilen 8, 10, jeweils zugeordneten Federelemente 31 bzw. 32 erlauben die Voreinstellung der Betätigungsdrücke an beiden Steuerventilen 8 bzw. 10. Die Betätigungsdrücke an den beiden Steuerventilen 8, 10 werden vorzugsweise relativ niedrig gewählt, so daß die Steuerventile 8 bzw. 10 nahezu kraftlos sind. Dabei gilt:
Hubvolumen des Steuerventils 10 < Hubvolumen des Steuerventils 8.
In der in Figur 1 schematisch wiedergegebenen Konfiguration befinden sich die beiden Steuerventile 8 bzw. 10 im öffnenden Zustand; d.h. der Kraftstoff kann in Richtung der eingezeichneten Pfeile jeweils in den zweiten Niederdruckbereich 17 bzw. über das Gleichdruckventil 14, bei Überschreitung des dort eingestellten Druckes in den ersten Niederdruckbereich 16 abströmen.
Werden die beiden Steuerventile 8 bzw. 10, angesteuert durch das Aktorelement 11 - vorzugsweise ausgebildet als ein Piezo-Aktor - entgegen der Wirkung der Druckfedern 31 bzw. 32 in die untere Position gefahren, wird die die Düsennadel 4 beaufschlagende Steuerkammer 6 über die Hochdruckleitung 5 mit dem unter Höchstdruck stehenden Kraftstoffvorrat im Druckraum 13 verbunden.
Figur 2 zeigt in vergrößerter Darstellung die Komponenten im Injektor, die über einem im Injektorgehäuse vorgesehenen Kopplungsraum 9 miteinander verbunden sind.
Die Steuerventile 8 bzw. 10 enthalten jeweils ein Steuerteil, welches bevorzugt zylindrisch ausgebildet ist. Der Querschnitt des Steuerteiles des ersten Steuerven- tiles 8, die Fläche Ai ist größer bemessen, als die Querschnittsfläche A des Steuerteiles am zweiten Steuerventil 10. Beide Steuerteile der beiden Steuerventile 8 bzw. 10 ragen in den Kopplungsraum 9 ein, der mit dem Aktor 11 druckbeaufschlagt wird. Das erste Steuerventil 8 steht mit einem Niederdruckbereich 17 in Verbindung, in dem Kraftstoff vom ersten Steuerventil 8 abströmen kann. In den ersten Niederdruckbereich 16 strömt überschüssiger Kraftstoff vom zweiten Steuerventil 10 aus ab. Die beiden Steuerventile 8, 10 enthalten jeweils mit unterschiedlichen Federkonstanten ausgeführte Kraftspeicher 31, 33, mit denen an die jeweilige Ventilfunktion angepaßte Federkräfte Fls F erzeugt werden.
Der Kopplungsraum 9, die Leitung und der Kopplungskanal 9.1 über den Steuerventilen 8, 10 untereinander verbunden sind, bildet ein Kanalsystem, dessen Druckentlastung über eine Teilöffnung, beispielsweise des zweiten Steuerventiles 10 möglich ist. Das Gleichdruckventil 14 kann dem Steuerventil 10 vorgeschaltet werden, mit ihm wird der Druck der Bootphase eingestellt. Dann läßt sich der maximal zulässige Belastungsdruck für die mechanischen Komponenten im Injektorgehäuse 2 am Gleichdruckventil 14 einstellen, welches im Abströmbereich in ein Reservoir, beispielsweise in den Kraftstofftank mündend, vorgesehen ist. Zwischen den beiden Steuerventilen 8 bzw. 10 ist die sich im wesentlichen verti- kal erstreckende Hochdruckbohrung 18 aufgenommen, die den unter extrem hohem Druck stehenden Kraftstoff an die Düse 3 leitet, die vom Injektorgehäuse 2 in den Brennraum einer Brennkraftmaschine hineinragt. Die räumliche Anordnung der beiden Steuerventile 8 bzw. 10 sowie der Verlauf der Hochdruckbohrung 18 geht aus der Darstellung gemäß Figur 3 hervor.
Über den in dieser schematischen Draufsicht dargestellten Aktorkolben 1 1 bildet sich der Kopplungsraum 9 (vgl. Figur 2), von dem aus die den Kopplungsraum 9 mit Druck beaufschlagende Leitung 9.1 abzweigt, die selbst als Teil des Kopplungsraumes 9 anzusehen ist. In den Kopplungskanal 9.1 hineinragend dargestellt sind die beiden Kolbenflächen der Steuerventile 8, 10 eingefahren, die über dem vom Piezo-Aktor 11 beaufschlagten Druckraum 13 mit dem unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt.
Die Hochdruckbohrung 18 ist zwischen den beiden Steuerventilen 8, 10 verlaufend angeordnet und gestattet eine extrem kompakte Bauform des Injektorgehäuses 2 des Injektors 1. In gestrichelter Darstellung sind die die Steuerventile 8 bzw. 10 jeweils umgebenden Steuerkammern gezeigt, ebenso wie die Abströmleitung vom zweiten Steuerventil 10, dessen Kolben eine geringere Kolbenfläche A aufweist, als der Kolben des ersten Steuerventiles 8 zum ersten Niederdruckbereich 16 führend.
Figur 4 zeigt die Abfolge der Ansteuerung vom Aktor, die jeweiligen Hubbewegungen der Steuerventile, aufgetragen über die Zeit, und der sich daraus ergebende Einspritzdruckverlauf, aufgetragen über die Zeit.
In Figur 4 sind fünf Diagramme übereinanderliegend aufgetragen, die die jeweiligen Hubbewegungen, Drücke sowie den erzeugten Einspritzdruckverlauf, aufge- tragen über die Zeitachse, wiedergegeben. Die Zeitachse läßt sich in eine Vorein- spritzphase 25 eine Druckaufbauphase 26 sowie eine Druckabbauphase 30 unterteilen. Im Kopplungsraum 9, 9.1 stellt sich demzufolge der im darunterliegenden Diagramm gegebene Druckverlauf 21 ein, ebenfalls unterteilbar in einen ersten, der Voreinspritzung entsprechenden Druckanstieg und einen sich daran anschlie- ßenden weiteren Druckanstieg, der der Haupteinspritzung entspricht. - o -
In den darunterliegenden beiden Diagrammen, jeweils bezeichnet mit den Bezugszeichen 22 und 23, sind die Hubwege der beiden Steuerventile 8, 10 wiedergegeben. Aus dem Diagramm 22 ist ersichtlich, daß über das erste Steuerventil 8 sowohl die Voreinspritzung 25 gesteuert wird und ein Teil der Haupteinspritzung erfolgt. Die Haupteinspritzung beansprucht eine größere Zeitspannung, um die benötigte Kraftstoffmenge in den Brennraum der Brennkraftmaschine einzuspritzen. Der Düsennadelhub, im untersten Diagramm 24 (obere Kurve) bleibt während der Haupteinspritzung konstant, so daß das zur Verbrennung benötigte Kraftstoffvolumen nur über eine längere Zeitspanne in den Brennraum zu transportie- ren, d.h. einzuspritzen ist.
Im Diagramm 23 ist der Hubweg des Steuerteiles des zweiten Steuerventiles 10 über der Zeitachse aufgetragen. Das zweite Steuerventil 10 bleibt während der Voreinspritzphase 25 vollständig geöffnet. Erst gegen Ende der Haupteinspritzung schließt das zweite Steuerventil 10 und trägt so zu einer Erhöhung des Einspritzdruckes, vergl. Diagramm 24, gegen Ende der Haupteinspritzung bei. Aus einem Vergleich der beiden, die Hubwege der Steuerventile 8 bzw. 10 darstellenden Diagramme 22 und 23, läßt sich der Verlauf des Einspritzdruckes gemäß Diagramm 24 ableiten, vorausgesetzt, der Düsennadelhub 4 ist konstant, verläuft wie eingezeichnet und besteht aus einer Öffnungsbewegung am Beginn der Voreinspritzung 25 und der Öffnung der Düsennadel 4, während der Haupteinspritzung über die im Diagramm 24 eingezeichnete Zeitspanne.
Die Ansteuerung der Steuerventile 8, 10 über den Aktor 1 1 ermöglicht eine individuell vornehmbare Festlegung des von Anfang und Ende der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung, abhängig von der Auslegung der Brennkraftmaschine. Die Druckaufbauphase (Bootphase) läßt sich je nach Anwendungsfall individuell voreinstellen. Ferner kann der Einspritzdruckverlauf durch gezieltes Ansteuern des zweiten Steuerventiles 10 gegen Ende der Haupteinspritzung signifikant erhöht werden.
Wie oben bereits beschrieben besteht ferner die Möglichkeit, die Absteuerrate überschüssigen Kraftstoffes zur Vermeidung von Drucküberlastung des Injektors 1 an einem Gleichdruckventil 14, welches den Abströmbereich des zweiten Steuerventils 10 zugeordnet ist, einzustellen und zu verändern.
In der Darstellung gemäß Figur 5 ist ein kompaktbauender Injektor dargestellt, in dessen Injektorgehäuse ein Gleichdruckventil integriert ist, welches einem Steuerventil zugeordnet ist.
Der Injektor 1 gemäß Figur 5 umfaßt ein Injektorgehäuse 2, in dessen oberen Teil der Kolben 12 eingelassen ist, der in einen Pumpraum 13 hineinragt. Vom Pumpraum 13 im Injektor gehäuse 2 erstreckt sich die Hochdruckleitung 5 zur Steuerkammer 6 einer Düse 3, die mittels der Düsennadel 4 verschließ- und freigebbar ist. Die Düsennadel 4 ihrerseits wird durch eine Druckfeder 7 beaufschlagt, die vom Injektorgehäuse 2 umschlossen ist. Den Steuerventilen 8, 10, von denen hier nur eines dargestellt ist, ist eine Gleichdruckventil 14 zugeordnet, wel- ches über die Bohrung 27 im Injektorgehäuse 2 mit dem ersten Niederdruckbereich 16 verbunden ist, und überschüssigen, zur Druckbegrenzung abgeblasenen Kraftstoff wieder in einen Vorratstank zurückführt. Auf der gegenüberliegenden Seite des Injektorgehäuses 2 ist eine Bohrung 27 vorgesehen, über welche überschüssiger Kraftstoff einem zweitem Niederdruckbereich 17, 16 zuführbar ist.
In der in Figur 5 dargestellten Konfiguration ist das Injektor gehäuse 2 des Injektors 1 beispielsweise mehrstufig aufgebaut, wobei durch Zentrierelemente 28 bzw. 29 sichergestellt ist, daß eine Leckageverluste vermindernde Anordnung der das Injektorgehäuse 2 im Bereich der Düsennadeln 4 bildenden Bauteile gewährleistet ist.
Bezugszeichenliste
1 Injektor
2 Injektorgehäuse
3 Düse
4 Düsennadel
5 Hochdruckzuleitung
6 Kammer
7 Druckfeder
8 erstes Steuerventil
9 Kopplungsraum
9.1 Kopplungskanal
10 zweites Steuerventil
11 Piezo-Aktor
12 Kolben
13 Pumpraum
14 Gleichdruckventil
15 Feder
16 erster Niederdruckbereich
17 zweiter Niederdruckbereich
18 Hochdruckbohrung
19 Verlauf Aktorhub
20 Verlauf Hub von 12
21 Druckverlauf im Kopplungsraum
22 Hubverlauf vom ersten Steuerventil
23 Hubverlauf vom zweiten Steuerventil
24 Einspritzdruck/Düsennadelhub
25 Einspritzphase
26 Druckaufbauphase (Bootphase)
27 Gehäusebohrung
28 Zentrierelement
29 Zentrierelement Drackabbauphase erster Kraftspeicher (F\) zweiter Kraftspeicher (F )

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff mit einem Injektor (1), einen Druckraum (13) enthaltend, von dem aus sich eine Hochdruckzuleitung (5) durch ein Injektorgehäuse (2) erstreckt, in welchem eine mittels einer Düsennadel (4) verschließbare Düse (3) angeordnet ist, wobei die Düsennadel (4) mittels eines Kraftspeichers (7) beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß unabhängig voneinander einstellbar und über ein Aktorelement (11) ansteuerbare Steuerventile (8, 10) vorgesehen und über einen Kopp- lungsraum (9) miteinander verbunden sind, mit welchen der Einspritzdruckverlauf (2) steuerbar ist.
2. Vorrichtung zum Einspritzen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile (8, 10) nacheinander geschaltet werden.
3. Vorrichtung zum Einspritzen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einem der Steuerventile (8, 10) ein Gleichdruckventil (14) zugeordnet ist.
4. Vorrichtung zum Einspritzen gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß als Aktorelement (11) ein Piezo-Aktor vorgesehen ist.
5. Vorrichtung zum Einspritzen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einem der Steuerventile (8, 10) im Abströmbereich ein Drosselelement zugeordnet ist.
6. Vorrichtung zum Einspritzen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile (8, 10) Druckfederelemente (31, 32) enthalten, wobei für die erzeugbaren Kräfte gilt F > Fj.
7. Vorrichtung zum Einspritzen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilfläche Aj des ersten Steuerventiles (8) größer ist, als die Ventilfläche A des zweiten Steuerventiles (10).
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckaufbauphase (26) an der Düse (3) durch Ansteuerung des ersten Steuerventiles (8) in seine Endstellung eingeleitet wird.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haupt- einspritzung durch Schließen des zweiten Steuerventiles (10) erfolgt, welches zur Druckbegrenzung im Druckraum (13) in teilgeöffnete Position verfahrbar ist.
10. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Absteu- errate am Injektor (1) durch ein Gleichdruckventil (14) einstellbar ist.
11. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlastungsdruck am Gleichdruckventil (14) einstellbar ist.
12. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Absteuerrate am Injektor (1) durch eine Teilöffnung des zweiten Steuerventiles (10) einstellbar ist.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10059628A1 (de) 2000-12-01 2002-06-13 Bosch Gmbh Robert Modular aufgebauter Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff
US6513371B1 (en) 2001-07-31 2003-02-04 Diesel Technology Company Method for determining fuel injection rate shaping current in an engine fuel injection system
US6776139B1 (en) * 2003-02-25 2004-08-17 Robert Bosch Gmbh Fuel injector assembly having multiple control valves with a single actuator
JP4542135B2 (ja) * 2005-03-18 2010-09-08 トヨタ自動車株式会社 ２系統燃料噴射式内燃機関
DE102006009659A1 (de) * 2005-07-25 2007-02-01 Robert Bosch Gmbh Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung
DE102006008648A1 (de) * 2006-02-24 2007-08-30 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
CN102062397B (zh) * 2011-01-27 2012-07-11 河北建设集团卓诚路桥工程有限公司 一种喷油嘴

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1543714A (en) * 1975-03-07 1979-04-04 Lucas Cav Ltd Fuel injection pumping apparatus
DE4118236C2 (de) * 1990-06-06 2000-02-17 Avl Verbrennungskraft Messtech Einspritzsystem für Brennkraftmaschinen
US5423484A (en) * 1994-03-17 1995-06-13 Caterpillar Inc. Injection rate shaping control ported barrel for a fuel injection system
GB2289313B (en) * 1994-05-13 1998-09-30 Caterpillar Inc Fluid injector system
US5893516A (en) * 1996-08-06 1999-04-13 Lucas Industries Plc Injector
DE19742320A1 (de) * 1997-09-25 1999-04-01 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzventil
US6019091A (en) * 1998-08-13 2000-02-01 Diesel Technology Company Control valve

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO0171178A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE10014450A1 (de) 2001-09-27
JP2003528253A (ja) 2003-09-24
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US20020145055A1 (en) 2002-10-10
CN1535357A (zh) 2004-10-06
HUP0301767A2 (hu) 2003-09-29
WO2001071178A2 (de) 2001-09-27
BR0105313A (pt) 2002-02-19

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