EP1514021A1 - Einspritzeinrichtung und verfahren zum einspritzen von fluid - Google Patents

Einspritzeinrichtung und verfahren zum einspritzen von fluid

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Publication number
EP1514021A1
EP1514021A1 EP03720225A EP03720225A EP1514021A1 EP 1514021 A1 EP1514021 A1 EP 1514021A1 EP 03720225 A EP03720225 A EP 03720225A EP 03720225 A EP03720225 A EP 03720225A EP 1514021 A1 EP1514021 A1 EP 1514021A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
injection
pressure
injection nozzle
valve
modulation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03720225A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Boehland
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1514021A1 publication Critical patent/EP1514021A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0003—Fuel-injection apparatus having a cyclically-operated valve for connecting a pressure source, e.g. constant pressure pump or accumulator, to an injection valve held closed mechanically, e.g. by springs, and automatically opened by fuel pressure
    • F02M63/0007—Fuel-injection apparatus having a cyclically-operated valve for connecting a pressure source, e.g. constant pressure pump or accumulator, to an injection valve held closed mechanically, e.g. by springs, and automatically opened by fuel pressure using electrically actuated valves

Definitions

  • the invention relates to an injection device for an internal combustion engine with an injection nozzle, an injection pump connected to the injection nozzle via a high pressure path and having a high pressure part, and a high pressure accumulator arranged in the high pressure path between the injection pump and the injection nozzle.
  • the invention further relates to a method for injecting a fluid into a combustion chamber, in which a fluid to be injected is conveyed from an injection pump having a high-pressure part via a high-pressure path to a high-pressure accumulator and from there to an injection nozzle, and the injection nozzle is opened for injection.
  • a generic device and a generic method are known and are used in particular in stroke-controlled accumulator injection systems ("common rail").
  • injection timing and the injection quantity are determined by an electronic control unit and implemented by an injection nozzle (injector) on each engine cylinder via a controlled control valve, for example a solenoid valve or a piezo actuator.
  • the pressure in the common rail is in the range of about 1000 to 2000 bar in common systems, with increasingly higher pressures being used.
  • the control chamber of the nozzle is relieved by the actuation of the control valve, as a result of which a reduced pressure acts on the valve control piston, so that the injection nozzle opens as a result.
  • To close the control valve is brought into the initial state. The renewed high pressure in the control chamber of the injection nozzle then causes the valve control piston to close.
  • pressure-controlled injection systems show advantages in exhaust gas emissions due to the increasing pressure curve during injection at some operating points.
  • these pressure-controlled injection systems generally have a lower efficiency than stroke-controlled common rail injection systems.
  • the injection rate at the beginning and end of injection is also influenced by the throttling of the nozzle needle. This depends on the needle geometry and the opening speed or the closing speed. In this phase, however, the mixture preparation depends on the strong throttling of the seat. The course of the injection process is therefore limited in these systems.
  • the injection device according to the invention is based on the prior art in that a modulation device is provided in the high-pressure path for shaping the course of the injection.
  • injection pressure profiles can be displayed on the injection nozzle in which the maximum pressure at the injection nozzle is above the pressure of the high-pressure accumulator.
  • the pressure at the injection nozzle can be reduced for a pre-injection, which improves the metering accuracy.
  • the pressure curve during the injection at the injection nozzle can be represented as a function of the operating point and the device can be operated as a purely stroke-controlled system, so that the advantages of the conventional injection nozzle are retained.
  • the modulation device is formed by a modulation valve which is connected to the high-pressure accumulator, the injection nozzle and a return line leading to a low-pressure part of the injection device.
  • a modulation valve can be used to implement the injection course shaping in a particularly simple and cost-effective manner.
  • the modulation valve is designed as a 3/2-way valve which is in a first th switching position connects the high pressure accumulator to the injection nozzle and in a second switching position connects the injection nozzle to the return path.
  • the modulation valve excites a pressure oscillation in the high-pressure path running to the injection nozzle by switching between the first and second switching positions.
  • the pressure oscillation which leads to a modulation of the injection pressure at the injection nozzle, can be generated simply and in a controlled manner with such a design.
  • the modulation valve is formed by a solenoid valve.
  • a solenoid valve can be used to design the solenoid valve. To make matters easier, the proposed injection device places fewer demands on the accuracy of the solenoid valve than on pressure-controlled common rail systems.
  • a control valve for opening and closing the injection nozzle is provided.
  • a control device is preferably also provided, which is used to control the control valve and the modulation valve in a coordinated manner. Since by switching the modulation Onsventils pressure vibrations are excited in the high pressure path, there is a variety of options for shaping the injection process through the coordinated control of the two valves.
  • control valve is advantageously designed as a solenoid valve or a piezo valve.
  • Control valves of this type have proven their worth when used in injection devices. Expensive and complex new developments are not necessary for the interaction with the modulation valve. However, it can be expedient if the bore diameter to the nozzle varies and is selected depending on the desired pressure profile.
  • the inventive method according to claim 9 builds on the prior art in that the injection pressure at the injection nozzle is modulated to shape the injection course.
  • the injection pressure is advantageously modulated by switching a modulation valve, which is connected to the high-pressure accumulator, the injection nozzle and a return line that leads to a low-pressure part of the injection device.
  • the modulation valve first closes the connection between the high-pressure accumulator and the injection nozzle and opens the connection between the injection nozzle and the return path, and subsequently the connection between the high-pressure accumulator and the one spray nozzle opens again and the connection between the injection nozzle and the return pad closes.
  • the switching of the modulation valve can expediently take place when the pressure in the high-pressure path between the modulation valve and the injection nozzle has dropped to a predetermined value.
  • the switching of the modulation valve can also expediently take place if a predetermined period of time has passed since the connection to the return path was opened. By reducing the pressure via the return path, a desired, reduced pressure in front of the injection nozzle can also be set.
  • a control valve is activated in order to open or close the injection nozzle.
  • the opening of the injection nozzle, the switching of the modulation valve and the closing of the injection nozzle advantageously take place at mutually coordinated times.
  • a suction wave runs from the injection nozzle to the high-pressure accumulator and is reflected by it as a pressure wave.
  • a pressure wave runs from the modulation valve to the injection nozzle and a suction wave to the high-pressure accumulator, where it is also reflected as a pressure wave. So allowed the suitable assignment of the switching times of the modulation valve and the control valve, a modulation of the pressure at the injection nozzle and a largely shaping of the injection process.
  • the proposed system offers a further advantage that the system can be tuned not only via the line lengths between the components, but also through the selection of the switching time of the modulation valve. This avoids long lines and results in higher efficiency than in pressure-controlled common rail systems.
  • the invention is based on the knowledge that by exciting pressure vibrations in the line from the high-pressure accumulator to the injection nozzle, in particular by means of a modulation valve, extensive possibilities for shaping the injection course are created in stroke-controlled common rail systems.
  • FIG. 1 shows a section of an injection device according to the invention in a schematic representation; and FIG. 2 shows two switching states of the modulation valve from FIG. 1.
  • an injection device generally designated 10 according to an embodiment of the invention is partially shown.
  • a high-pressure pump 12 is shown, which is connected to a high-pressure accumulator (rail) 16 via a high-pressure fuel line 14. From there, a further high-pressure line 18 leads via a modulation valve 22 to the injection nozzle (injector) 20.
  • the modulation valve 22 is designed as a 3/2-way solenoid valve, which connects the high-pressure accumulator 16 to the injection nozzle 20 in a first, de-energized switching position 30 (FIG. 2).
  • the connection to the high-pressure accumulator 16 is first closed via the 3/2 valve 22 and the connection between the injection nozzle 20 and the return line 24 is opened. This corresponds to the second switching position 32 shown in FIG. 2.
  • the pressure in line 18 to the injector 20 is reduced until a desired pressure is reached.
  • the injector 20 is opened in a manner known per se via the injector valve 26 and the injection is thus started.
  • the 3/2-way valve 22 is switched back to the starting position (switching position 30), so that the connection between the high-pressure accumulator 16 and Injection nozzle 20 is open again.
  • a small suction wave runs from the injection nozzle 20 to the high-pressure accumulator 16 and is reflected by the latter as a pressure wave.
  • a pressure wave runs from the 3/2 valve 22 to the injection nozzle 20 and a suction wave to the high-pressure accumulator 16, which is also reflected there as a pressure wave.
  • the injection is ended by closing the injector valve 26. Due to the possibility of regulating the pressure in the connecting line 18 between the injection nozzle 20 and the 3/2-valve 22 almost as desired via the activation period and to switch the 3/2-valve 22 independently of the injector valve 26, extensive possibilities for shaping the pressure curve are available.
  • the system can also be used for the long injection times in commercial vehicle systems.
  • each stroke-controlled injection nozzle can be used in the system according to the invention.
  • a piezo injector is particularly suitable.
  • the proposed system maintains the conventional function of the injector 20 without pressure modulation with its known advantages.
  • the pressure modulation according to the invention allows, for example, one to represent boat-shaped pressure curve at the nozzle, as in a structurally much more complex stroke-controlled common rail injection system with injection curve shaping. A pressure curve similar to that of Ul systems with high peak pressure can also be shown.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Einspritzdüse (20), einer über einen Hochdruckpfad (14, 18) mit der Ein­spritzdüse (20) verbundenen und einen Hochdruckteil auf­weisenden Einspritzpumpe (12), und einem in dem Hoch druckpfad (14, 18) zwischen der Einspritzpumpe (12) und der Einspritzdüse (20) angeordneten Hochdruckspeicher (16), wobei in dem Hochdruckpfad (18) eine Modulations­einrichtung (22) zur Formung des Einspritzverlaufs vor­gesehen ist. Die Erfindung betrifft weiter ein verfahren zum Einspritzen eines Fluids in einen Brennraum, bei dem eine erfindungsgemässe Einspritzeinrichtung zum Einsatz kommt.

Description

Einspritzeinrichtung und Verfahren zum Einspritzen von Fluid
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Einspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Einspritzdüse, einer über einen Hochdruckpfad mit der Einspritzdüse verbunde- nen und einen Hochdruckteil aufweisenden Einspritzpumpe und einem in dem Hochdruckpfad zwischen der Einspritzpumpe und der Einspritzdüse angeordneten Hochdruckspeicher. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Einspritzen eines Fluids in einen Brennraum, bei dem ein einzuspritzendes Fluid von einer einen Hochdruckteil aufweisenden Einspritzpumpe über einen Hochdruckpfad zu einem Hochdruckspeicher und von dort zu einer Einspritzdüse gefördert wird, und die Einspritzdüse zur Einspritzung geöffnet wird. Eine gattungsgemäße Vorrichtung und ein gattungsgemäßes Verfahren sind bekannt und kommen insbesondere bei hubgesteuerten Speichereinspritzsystemen ( "Common-Rail") zum Einsatz. Bei derartigen Speichereinspritzsystemen sind Druckerzeugung und Einspritzung voneinander entkoppelt. Der Einspritzdruck wird unabhängig von der Motordrehzahl und der Einspritzmenge erzeugt und steht im so genannten Rail, dem KraftstoffSpeicher, für die Einspritzung bereit. Der Einspritzzeitpunkt und die Ein- spritzmenge werden von einem elektronischen Steuergerät bestimmt und von einer Einspritzdüse (Injektor) an jedem Motorzylinder über ein angesteuertes Steuerventil, beispielsweise ein Magnetventil oder einen Piezoaktor umgesetzt .
Der Druck im Common Rail liegt bei gängigen Systemen im Bereich von etwa 1000 bis 2000 bar, wobei zunehmend höhere Drücke eingesetzt werden. Zum Öffnen der Einspritzdüse wird der Steuerraum der Düse durch die Betätigung des Steuerventils entlastet, wodurch ein verminderter Druck auf den Ventilsteuerkolben wirkt, so dass die Einspritzdüse im Ergebnis öffnet. Zum Schließen wird das Steuerventil in den Ausgangszustand gebracht. Der sich erneut ausbildende hohe Druck im Steuerraum der Ein- spritzdüse bewirkt dann ein Schließen des Ventilsteuer- kolbens .
Die Einspritzdüse wird bei den hubgesteuerten Comraon-
Rail-Systemen über den Hochdruckspeicher (Rail) mit ei- nem in der Höhe betriebspunktabhängigen, fast konstanten Druck versorgt. Dadurch ergibt sich bei der Einspritzung ein rechteckförmiger Einspritzverlauf.
Dagegen zeigen druckgesteuerte Einspritzsysteme durch den ansteigenden Druckverlauf während der Einspritzung in einigen Betriebspunkten Vorteile bei den Abgasemissionen. Allerdings haben diese druckgesteuerten Einspritzsysteme in der Regel einen ungünstigeren Wirkungsgrad als hubgesteuerte Common-Rail-Einspritzsysteme .
Bei hubgesteuerten Common-Rail-Systemen wird die Einspritzrate am Beginn und Ende der Einspritzung auch durch die Sitzdrosselung der Düsennadel beeinflusst. Diese hängt von der Nadelgeometrie und der Öffnungsge- schwindigkeit beziehungsweise der Schließgeschwindigkeit ab. In dieser Phase ist aber die Gemischaufbereitung von der starken Sitzdrosselung abhängig. Der Einspritzver- laufsformung sind daher bei diesen Systemen enge Grenzen gesetzt .
In einem Ansatz, die Vorteile hubgesteuerter und druckgesteuerter Einspritz-Systeme zu verbinden, wurde ein hubgesteuertes Common-Rail-Einspritzsystem mit Ein- spritzverlaufsformung entwickelt, bei dem für jede Ein- spritzdüse ein Druckübersetzer und zwei Magnetventile vorgesehen sind. Allerdings ist der Platzbedarf dieser zusätzlichen Elemente relativ groß und die Kosten des gesamten Systems sind vergleichsweise hoch. Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Einspritzeinrichtung gemäß Anspruch 1 baut auf dem Stand der Technik dadurch auf, dass in dem Hochdruckpfad eine Modulationseinrichtung zur Formung des Einspritzverlaufs vorgesehen ist . Auf diese Weise können beispielsweise Einspritzdruckverläufe an der Einspritzdüse dargestellt werden, bei denen der Maximaldruck an der Einspritzdüse über dem Druck des Hoch- druckspeichers liegt. Darüber hinaus kann der Druck an der Einspritzdüse für eine Voreinspritzung abgesenkt werden, was die Zumessgenauigkeit verbessert. Darüber hinaus kann der Druckverlauf während der Einspritzung an der Einspritzdüse betriebspunktabhängig dargestellt wer- den und die Einrichtung als rein hubgesteuertes System betrieben werden, so dass die Vorteile der herkömmlichen Einspritzdüse erhalten bleiben.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einspritzeinrichtung ist vorgesehen, dass die Modulationseinrichtung durch ein Modulationsventil gebildet ist, das mit dem Hochdruckspeicher, der Einspritzdüse und einem zu einem Niederdruckteil der Einspritzeinrichtung führenden Rücklauf fad verbunden ist. Durch ein solches Modulationsventil kann die Einspritzverlaufsformung in besonders einfacher und kostengünstiger Weise realisiert werden.
Dabei ist insbesondere zweckmäßig, wenn das Modulations- ventil als 3/2-Ventil ausgebildet ist, das in einer ers- ten Schaltstellung den Hochdruckspeicher mit der Einspritzdüse verbindet und in einer zweiten Schaltstellung die Einspritzdüse mit dem Rücklaufpfad verbindet.
Mit Vorteil ist in diesem Zusammenhang erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Modulationsventil durch Umschalten zwischen der ersten und zweiten Schaltstellung eine Druckschwingung in dem zur Einspritzdüse verlaufenden Hochdruckpfad anregt. Die Druckschwingung, die zu einer Modulation des Einspritzdrucks an der Einspritzdüse führt, kann bei einer solchen Gestaltung einfach und in kontrollierter Weise erzeugt werden.
Weiter ist bevorzugt, dass das Modulationsventil durch ein Magnetventil gebildet ist. Dabei kann für die Auslegung des Magnetventils auf Erfahrungen bei bekannten druckgesteuerten Common-Rail-Systemen zurückgegrif en werden. Erleichternd kommt hinzu, dass bei der vorgeschlagenen Einspritzeinrichtung geringere Anforderungen an die Genauigkeit des Magnetventils gestellt werden als bei druckgesteuerten Common-Rail-Systemen.
In einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einspritzeinrichtung ist ein Steuerventil zum Öffnen und Schließen der Einspritzdüse vorgesehen.
Vorzugsweise ist bei einer solchen Ausgestaltung weiter ein Steuergerät vorgesehen, das zum aufeinander abgestimmten Ansteuern des Steuerventils und des Modulati- onsventils dient. Da durch das Umschalten des Modulati- onsventils Druckschwingungen im Hochdruckpfad angeregt werden, besteht durch die koordinierte Ansteuerung der beiden Ventile eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Formung des Einspritzverlaufs.
In diesem Zusammenhang ist das Steuerventil vorteilhaft als Magnetventil oder Piezoventil ausgebildet. Derartige Steuerventile haben sich beim Einsatz in Einspritzeinrichtungen bewährt . Teure und aufwendige Neuentwicklun- gen sind für das Zusammenspiel mit dem Modulationsventil nicht notwendig. Es kann allerdings zweckmäßig sein, wenn der Bohrungsdurchmesser zur Düse variiert und je nach gewünschtem Druckverlauf gewählt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 9 baut auf dem Stand der Technik dadurch auf, dass der Einspritz- druck an der Einspritzdüse zur Einspritzverlaufsformung moduliert wird. Insbesondere wird der Einspritzdruck mit Vorteil durch Umschalten eines Modulationsventils, das mit dem Hochdruckspeicher, der Einspritzdüse und einem zu einem Niederdruckteil der Einspritzeinrichtung führenden Rücklauf fad verbunden ist, moduliert.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemä- ßen Verfahrens ist vorgesehen, dass zur Einspritzver- laufsformung das Modulationsventil zunächst die Verbindung zwischen dem Hochdruckspeicher und der Einspritzdüse schließt und die Verbindung zwischen der Einspritzdüse und dem Rücklaufpfad öffnet, und nachfolgend die Ver- bindung zwischen dem Hochdruckspeicher und der Ein- spritzdüse wieder öffnet und die Verbindung zwischen der Einspritzdüse und dem Rücklaufp ad schließt.
Dabei kann zweckmäßig das Umschalten des Modulationsven- tils dann erfolgen, wenn der Druck in dem Hochdruckpfad zwischen dem Modulationsventil und der Einspritzdüse auf einen vorbestimmten Wert abgefallen ist. Dabei ist, im Gegensatz zu druckgesteuerten Common-Rail-Systemen, nicht erforderlich, dass der Leitungsdruck bis auf den Umgebungsdruck abgebaut wird.
Das Umschalten des Modulationsventils kann auch zweckmäßig dann erfolgen, wenn seit dem Öffnen der Verbindung zum Rücklaufpfad eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist. Durch den Druckabbau über den Rücklaufpfad kann so ebenfalls ein gewünschter, reduzierter Druck vor der Einspritzdüse eingestellt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Steuerventil aktiviert, um die Einspritzdüse zu öffnen oder zu schließen. Dabei erfolgen vorteilhaft das Öffnen der Einspritzdüse, das Umschalten des Modulationsventils und das Schließen der Einspritzdüse zu aufeinander abgestimmten Zeitpunkten. Durch das Umschalten des Modulationsventils läuft eine Saugwelle von der Einspritzdüse zum Hochdruckspeicher und wird von diesem als Druckwelle reflektiert. Gleichfalls laufen vom Modulationsventil eine Druckwelle zur Einspritzdüse und eine Saugwelle zum Hochdruckspeicher, wo diese eben- falls als Druckwelle reflektiert wird. Somit gestattet die geeignete Zuordnung der Schaltzeiten des Modulationsventils und des Steuerventils eine Modulation des Drucks an der Einspritzdüse und eine weitgehende Formung des Einspritzverlaufs.
Gegenüber bekannten druckgesteuerten Common-Rail- Systemen bietet das vorgeschlagene System als weiteren Vorteil, dass die Abstimmung des Systems nicht nur über die Leitungslängen zwischen den Komponenten, sondern auch durch die Wahl des Schaltzeitpunktes des Modulationsventils erfolgen kann. Dadurch können lange Leitungen vermieden werden und es ergibt sich ein höherer Wirkungsgrad als in druckgesteuerten Common-Rail-Systemen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine Anregung von Druckschwingungen in der Leitung vom Hochdruckspeicher zur Einspritzdüse, insbesondere durch ein Modulationsventil, in hubgesteuerten Common-Rail- Systemen umfangreiche Möglichkeiten zur Formung des Ein- spritzverlaufs geschaffen werden.
Zeichnungen
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausfuhrungsform beispielhaft beschrieben.
Figur 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Einspritzeinrichtung in schematischer Darstellung; und Figur 2 zeigt zwei Schaltzustände des ModulationsVentils von Figur 1.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In Figur 1 ist eine allgemein mit 10 bezeichnete Einspritzeinrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung teilweise dargestellt. Gezeigt sind eine Hoch- druckpumpe 12, die über eine Hochdruck-Kraftstoffleitung 14 mit einem Hochdruckspeicher (Rail) 16 verbunden ist. Von dort führt eine weitere Hochdruckleitung 18 über ein Modulationsventil 22 zur Einspritzdüse (Injektor) 20.
Das Modulationsventil 22 ist als 3/2-Magnetventil ausgebildet, das in einer ersten, stromlosen Schaltposition 30 (Figur 2) den Hochdruckspeicher 16 mit der Einspritzdüse 20 verbindet. Für die Einspritzverlaufsformung wird über das 3/2-Ventil 22 zunächst die Verbindung zum Hoch- druckspeicher 16 geschlossen und die Verbindung zwischen Einspritzdüse 20 und Rücklauf 24 geöffnet. Dies entspricht der in Figur 2 gezeigten zweiten Schaltposition 32.
In dieser Stellung wird der Druck in der Leitung 18 zur Einspritzdüse 20 abgebaut, bis ein gewünschter Druck erreicht ist. Über das Injektorventil 26 wird in an sich bekannter Weise die Einspritzdüse 20 geöffnet und damit die Einspritzung begonnen. Das 3/2-Ventil 22 wird wieder in die Ausgangsposition (Schaltposition 30) geschaltet, so dass die Verbindung zwischen Hochdruckspeicher 16 und Einspritzdüse 20 wieder geöffnet ist. Von der Einspritzdüse 20 läuft eine kleine Saugwelle zum Hochdruckspeicher 16 und wird von diesem als Druckwelle reflektiert. Vom 3/2-Ventil 22 laufen eine Druckwelle zur Einspritz- düse 20 und eine Saugwelle zum Hochdruckspeicher 16, welche dort ebenfalls als Druckwelle reflektiert wird. Durch geeignete Zuordnung der Schaltzeiten des 3/2- Ventils 22 und des Injektorventils 26 kann so der Druck an der Einspritzdüse 20 in weitem Rahmen moduliert wer- den.
Durch das Schließen des Injektorventils 26 wird die Einspritzung beendet. Aufgrund der Möglichkeit, den Druck in der Verbindungsleitung 18 zwischen Einspritzdüse 20 und 3/2-Ventil 22 über die Ansteuerdauer fast beliebig einzuregeln und das 3/2-Ventil 22 unabhängig vom Injektorventil 26 zu schalten, stehen umfangreiche Möglichkeiten der Druckverlaufsformung zur Verfügung. Das System kann auch für die langen Einspritzzeiten bei Nkw- Systemen eingesetzt werden.
Die Art der Einspritzdüse 20 ist nicht wesentlich. Vielmehr kann jede hubgesteuerte Einspritzdüse im Rahmen des erfindungsgemäßen Systems verwendet werden. Besonders geeignet ist ein Piezoinjektor.
Das vorgeschlagene System erhält zum einen die herkömmliche Funktion der Einspritzdüse 20 ohne Druckmodulation mit ihren bekannten Vorteilen. Zum anderen erlaubt die erfindungsgemäße Druckmodulation, beispielsweise einen bootförmigen Druckverlauf an der Düse darzustellen, wie bei einem konstruktiv wesentlich aufwendigeren hubgesteuerten Common-Rail-Einspritzsystem mit Einspritzverlaufsformung. Ebenso kann ein ähnlicher Druckverlauf wie bei Ul-Systemen mit hohem Spitzendruck dargestellt werden.
Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustra- tiven Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.

Claims

Ansprüche
1. Einspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Einspritzdüse (20) , einer über einen Hochdruckpfad (14, 18) mit der Einspritzdüse (20) verbundenen und einen Hochdruckteil aufweisenden Einspritzpumpe (12), und einem in dem Hochdruckpfad (14, 18) zwischen der Einspritzpumpe (12) und der Einspritzdüse (20) angeordneten Hochdruckspeicher (16) , dadurch gekennzeichnet, dass in dem Hochdruckpfad (18) eine Modulationseinrichtung (22) zur Formung des Einspritzverlaufs vorgesehen ist .
2. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulationseinrichtung durch ein Modulationsventil (22) gebildet ist, das mit dem Hochdruckspeicher (16) , der Einspritzdüse (20) und einem zu einem Niederdruckteil der Einspritzeinrichtung führenden Rücklaufpfad (24) verbunden ist.
3. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulationsventil als 3/2 -Ventil (22) ausgebildet ist, das in einer ersten Schaltstellung (30) den Hochdruckspeicher (16) mit der Einspritzdüse (20) verbindet und in einer zweiten Schaltstellung (32) die Einspritzdüse (20) mit dem Rücklaufpfad (24) verbindet .
4. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulationsventil (22) durch Umschalten zwischen der ersten und zweiten Schaltstellung eine Druckschwingung in dem zur Einspritzdüse (20) ver- laufenden Hochdruckpfad (18) anregt.
5. Einspritzeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulationsventil durch ein Magnetventil (22) gebildet ist.
6. Einspritzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuerventil
(26) zum Öffnen und Schließen der Einspritzdüse (20) vorgesehen ist.
7. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuergerät zum aufeinander abgestimmten Ansteuern des Steuerventils (16) und des Modulationsventils (22) vorgesehen ist.
8. Einspritzeinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (22) als Magnetventil oder Piezoventil ausgebildet ist.
9. Verfahren zum Einspritzen eines Fluids in einen Brennraum, bei dem ein einzuspritzendes Fluid von einer einen Hochdruckteil aufweisenden Einspritzpumpe (12) über einen Hochdruckpfad (14) zu einem Hochdruckspeicher (16) und von dort zu einer Einspritzdüse (20) gefördert wird, und die Einspritzdüse (20) zur Einspritzung geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspritzdruck an der Einspritzdüse (20) zur Einspritzverlaufs- formung moduliert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspritzdruck durch Umschalten eines mit dem Hochdruckspeicher (16), der Einspritzdüse (20) und einem zu einem Niederdruckteil der Einspritzeinrichtung füh- renden Rücklaufpfad (24) verbundenen Modulationsventils (22) moduliert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einspritzverlaufsformung das Modulationsventil (22) zunächst die Verbindung zwischen dem Hochdruckspeicher (16) und der Einspritzdüse (20) schließt und die Verbindung zwischen der Einspritzdüse (20) und dem Rücklaufpfad (24) öffnet, und nachfolgend die Verbindung zwischen dem Hochdruckspeicher (16) und der Einspritzdü- se (20) wieder öffnet und die Verbindung zwischen der Einspritzdüse (20) und dem Rücklaufpfad (24) schließt.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschalten des Modulationsventils (22) zum erneuten Öffnen der Verbindung zwischen Hoch- druckspeicher (16) und Einspritzdüse (20) erfolgt, wenn der Druck in dem Hochdruckpfad (18) zwischen dem Modulationsventil (22) und der Einspritzdüse (20) auf einen vorbestimmten Wert abgefallen ist.
13. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschalten des Modulationsventils (22) zum erneuten Öffnen der Verbindung zwischen Hochdruckspeicher (16) und Einspritzdüse (20) erfolgt, wenn seit dem Öffnen der Verbindung zum Rücklaufpfad (24) eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuerventil (26) akti- viert wird, um die Einspritzdüse (20) zu öffnen oder zu schließen.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnen der Einspritzdüse (20) , das Umschalten des Modulationsventils und das Schließen der Einspritzdüse (20) zu aufeinander abgestimmten Zeitpunkten erfolgt .
EP03720225A 2002-06-06 2003-03-21 Einspritzeinrichtung und verfahren zum einspritzen von fluid Withdrawn EP1514021A1 (de)

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DE2002125157 DE10225157A1 (de) 2002-06-06 2002-06-06 Einspritzeinrichtung und Verfahren zum Einspritzen von Fluid
DE10225157 2002-06-06
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