EP1520095B1 - Control of a pressure exchanger by displacement of an injection valve member - Google Patents
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- EP1520095B1 EP1520095B1 EP03718646A EP03718646A EP1520095B1 EP 1520095 B1 EP1520095 B1 EP 1520095B1 EP 03718646 A EP03718646 A EP 03718646A EP 03718646 A EP03718646 A EP 03718646A EP 1520095 B1 EP1520095 B1 EP 1520095B1
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- F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
Definitions
- accumulator injection (Common Rail) allow advantageously the injection pressure to load and to adjust the speed of the self-igniting internal combustion engine. To achieve high specific power and to reduce the emissions of the internal combustion engine In general, the highest possible injection pressure is required.
- DE 199 10 970 A1 relates to a fuel injection device.
- This fuel injection device has one between an accumulator chamber and a nozzle chamber arranged pressure booster unit, whose pressure chamber via a pressure line connected to the nozzle chamber. Furthermore, a connected to the pressure accumulator space Bypass line provided.
- the bypass line is directly connected to the pressure line connected.
- the bypass line is suitable for pressure injection and is parallel arranged to the pressure chamber, so that the bypass line regardless of the movement and position of a displaceable pressure medium of the pressure booster unit throughout is. This measure increases the flexibility of the injection.
- a difference room is connected via a 2/2-way valve with a leakage line and it is a connection from the differential space to the pressure storage room.
- the pressure booster unit is a valve assembly for controlling the same outside the injector at any one Place assigned between the accumulator chamber and the injector.
- DE 100 40 526 A1 also relates to a fuel injection device.
- This one has between a pressure accumulator space and a nozzle chamber arranged pressure booster unit on, comprising a displaceable piston unit to the pressure of the To increase nozzle space to be supplied fuel.
- the piston unit points to the control the pressure intensifier unit a transition from a larger to a smaller one Piston cross-section and a differential space formed thereby.
- the difference space is connected via a filling path with a filling valve to the pressure storage space. There will be a reduction in the amount of control during the activation of the Pressure booster unit and performing a quick reset of the piston unit reached.
- a pressure intensifier under Dispensing with a separate actuator directly via the movement of an injection valve member which is designed in an advantageous manner as a nozzle needle to achieve.
- the pressure booster can be switched on during the opening movement of the injection valve member become.
- the pressure booster comprises a working space and control room separating it Piston unit on which a partial stroke is adjustable, after passing through the pressure booster can be switched on. This can be with regard to the design of a fuel injector achieve considerable advantages with a pressure intensifier.
- pilot injections into the combustion chamber of a self-igniting internal combustion engine possible without activating the pressure intensifier. It can therefore a pilot injection is generated, which takes place at a pressure level which is in the essentially in the interior of a high-pressure accumulator space (common rail) prevailing Pressure levels corresponds.
- a pilot injection is generated, which takes place at a pressure level which is in the essentially in the interior of a high-pressure accumulator space (common rail) prevailing Pressure levels corresponds.
- the intensifier can build up pressure during the main injection phase to the maximum allowable pressure with the injection valve member in the open position be achieved.
- the pressure booster before closing the injection valve member, which preferably as a nozzle needle is formed reach, causing pressure peaks above the maximum Avoid injection pressure when closing the needle. This has a favorable effect the life of the fuel injection system on a self-igniting internal combustion engine out.
- a main injection phase can be achieved reach downstream post-injection phase under very high injection pressure, as well as a remote post-injection, which in a slightly longer sized Time interval follows the main injection.
- FIG. 1 is a first embodiment of an actuatable via an injection valve member Removable pressure intensifier, which is shown in a first state, in which the Control chamber of the pressure booster from the return, i. from the low pressure area of the fuel injection system is disconnected.
- a high-pressure inlet 2 extends to a Pressure Translator 3.
- the high pressure inlet 2 comprises a high pressure line 7, in a Check valve 8 may be included.
- Parallel to the high pressure line 7 is through the high pressure inlet 2 from the high pressure source 1 from a parallel branch 11 is applied, in which a filling valve 10 may be included.
- another parallel branch 12 which includes a throttle 13.
- the former, the filling valve 10 receiving Parallel branch opens as well as the other parallel branch 12, the throttle point 13 receives, in a control chamber 15 of the pressure booster 3.
- the pressure booster 3 comprises In addition, a working space 14, which also via the high-pressure inlet 2 is in communication with the high pressure source 1.
- the fuel injector 4 shown in Figure 1 comprises an injection valve member 34, which is advantageously designed as a nozzle needle.
- the injection valve member 34 is acted upon in the embodiment of Figure 1 by a one-piece valve element 27, which may be designed as a valve piston.
- the end face 29 of the integrally formed valve element 27 limits the control chamber 21, which can be filled via the inlet throttle point 23 and pressure relief via the outlet throttle point 24.
- Below the control chamber 21 formed as a valve piston one-piece valve element 27 is surrounded by an annular space 33, in which the control line 19 opens, which connects the annular space 33 with the control chamber 15 of the pressure booster 3.
- a control edge 31 is formed, which cooperates with a control edge 30, which is embodied on the one-piece valve element 27.
- the injection takes place from the exceeding of the stroke h 1 (see reference numeral 32) with a translated, ie higher pressure.
- This can be a boat-shaped injection achieve.
- the first injection phase for example the pre-injection phase, takes place at the pressure level which is available, for example, as a high-pressure reservoir (common rail) high-pressure source 1, followed by another injection phase at a much higher injection pressure level, which is due to the pressure surface conditions the piston unit 17 of the pressure booster 3 results and is present on the compression space line 20 in the nozzle chamber 36 in the nozzle body 6 of the fuel injector 4.
- Figure 2 shows the embodiment of a fuel injector according to Figure 1 with a Pressure intensifier in a second state.
- control valve 25 which preferably as a 2/2-way valve is formed, closed, so that in the control chamber 21 of the injection valve member 34 sets a pressure build-up. Due to the application of the end face 29 of the one-piece Valve element 27 moves with this cooperating injection valve member 34 in the closing direction. Upon reaching the control edge 31 on the nozzle body 6 takes place an overlap of the control edges 30 and 31 with each other, so that the formed by them Slider seal is closed. As a result, the connection of the control room 15 via the control line 19 and the annular space 33 in the low-pressure side return 26th closed and the pressure booster 3 thus deactivated.
- the stroke h 1 (reference numeral 32) and the closing speed of the injection valve member 34 and the valve member 27 can be the shutdown time of the pressure booster 3, that is, the timing of the overlap of the control edges 30 and 31, tune optimally to the end of the respective injection phase.
- the injection valve member 34 which is preferably designed as a nozzle needle, not completely along the entire stroke h 1 (reference numeral 32) are opened, so that the pressure booster 3 remains deactivated.
- any number of pilot injections can be realized without activated pressure booster 3.
- the pressure level within the scope of the pilot injection for conditioning the combustion mixture contained in the combustion chamber 41 is within the scope of these pilot injections at the pressure level which the high-pressure source 1, for example a high-pressure reservoir (common rail), provides and can not be increased to that achievable by the pressure booster 3 pressure level.
- the number and duration of the respective pilot injection phases and the duration of the main injection at an elevated pressure level can be adjusted by the activation time of the control valve 25.
- FIG. 3 a further embodiment variant of FIG Injector valve operated pressure intensifier with two valve elements in one another out.
- the Ksaftstoffinjektor 4 shown in Figure 3 for fuel supply of a self-igniting Internal combustion engine comprises an integrated in the injector body 5 Compressor 3. From a high pressure source 1 via a high-pressure inlet 2 a high-pressure line 7, a first parallel branch 11 and a further parallel branch 12 and the working space 14 of the pressure booster 3 acted upon.
- a filling valve 10 12 further included a throttle point 13 in parallel branch.
- a check valve 8 is received in the high-pressure line 7, a check valve 8 is received.
- the pressure intensifier 3 according to the further embodiment in Figure 3 comprises analog for the pressure booster 3 shown in FIG. 1, a piston unit 17 which houses the working space 14 separates from the control room 15. With the underside of the piston unit 17, the compression space 18 in the injector body 5 of the pressure booster 3 is acted upon by the compression space line 20 branches off to the nozzle chamber inlet 9 and with the high pressure line 7 united by the high pressure source 1.
- the injection valve member 34 is acted on by a multipart valve element 28, as shown in FIG.
- the multi-part valve element 28 comprises a first valve element 28.1 and a further, second valve element 28.2 surrounding this.
- the first valve element 28.1 and the further valve element 28.2 can be formed in the shape of a piston.
- An annular surface 60 on the second valve element 28.2 partially delimits the control chamber 21.
- an opening 61 is formed, via which an end face 62 of the first valve element 28.1 can be acted upon by the pressure prevailing in the control chamber 21.
- a stroke h 1 (reference numeral 32) is set between the inner, first valve element 28. 1, ie its end face 62, and a collar at the opening 61 in the second valve element 28. 2 of the multi-part valve element 28.
- On the second valve element 28.2 is the control edge 30, which cooperates with a seat of a valve chamber 63.
- the control line 19 from the control chamber 15 of the pressure booster 3.
- From the valve chamber 63 branches off a first return line 64 to the low pressure side of the fuel supply system.
- a piston extension 66 is formed, which has a smaller diameter than the piston part of the first valve element 28.1.
- the piston extension 66 passes through a further, arranged below the valve chamber 63 in the nozzle body 6 cavity in which a closing spring 67 is received.
- the end face of the piston extension 66 bears against the end face of the injection valve member 34, which is preferably in the form of a nozzle needle.
- FIG. 4 shows a variant of an embodiment of an injection valve member actuated Pressure booster with two valve elements, one of which is spring-loaded is.
- the high-pressure inlet 2 extends over both High-pressure line branch 7, which contains a check valve 8 as well as a first Parallel branch 11 and another parallel branch 12 to the control chamber 15 of the pressure booster 3.
- the high-pressure source 1 acts on a high-pressure storage space (Common rail), the working space 14 of the pressure booster 3 directly.
- the working chamber 14 and the control chamber 15 of the pressure booster 3 are via a piston unit 17 separated from each other, wherein the working space 14 zu josde end face the piston unit 17 has a larger diameter than that end face of the Piston unit 17, which limits the compression space 18 of the pressure booster 3.
- From the compression space 18 within the injector body 5 of the fuel injector 4 extends a compression space line 20, which is connected to the check valve. 8 receiving high pressure line 7 combined and merges into the nozzle chamber inlet 9.
- the control chamber 21 within the fuel injector 4 is via a high-pressure branch 22 pressurized with inlet throttle point 23 and is via an outlet throttle point 24th upon actuation of a control valve 25 in the low-pressure side return 26 pressure relieved.
- a multipart valve element 28 is used.
- the multi-part trained Valve element 28, which the injection valve member 34 in the nozzle body 6 of the fuel injector 4 acted upon, comprises a first valve element 28.1, whose end face 62 the control chamber 21 limited.
- the first valve element 28.1 comprises a piston extension 66, which with its lower end face abuts the end face of the injection valve member 34.
- the first Valve element 28.1 is surrounded by a second, further valve element 28.2, wherein between the first valve element 28.1 and the second valve element 28.2 a Passage gap 72 sets.
- control valve 25 which is preferably designed as a 2/2-way valve
- the control valve 25 which is preferably designed as a 2/2-way valve
- the control chamber 21 above the end face 62 of the first valve element 28.1 as long pressure relieved that the end face of the injection valve member 34 abuts the lower annular surface of the second valve element 28.2, ie the stroke is exceeded h 1 (reference numeral 32)
- the pressure booster 3 through the injection valve member 34 activated because due to the force acting on the pressure shoulder 35 hydraulic force in the nozzle chamber 36 of the sealing seat between the control edges 30 on the second valve element 28.2 and the control edge 31 of the valve chamber 63 is opened and a pressure reduction in the control chamber 15 of the pressure booster 3 via the line 19 in the first low-pressure side return 64 can take place.
- the fuel compressed in the compression space 18 of the pressure booster 3 is in the nozzle space 36 via the compression space line 20 to the nozzle chamber inlet 9 at the discharge point 37 of the nozzle chamber inlet 9 in the nozzle chamber 36.
- the solution shown in Figure 4 can be given a certain pressure relief of the control chamber 21 of the injection valve member 34 within certain limits, ie so that the Auffahrweg of the injection valve member 34 below the stroke h 1 (reference numeral 32), pilot injection phases on the pressure prevailing in the high pressure source 1 pressure level represent, from a further sustained pressure relief of the control chamber 21 via the injection valve member 34, an activation of the pressure booster 3 takes place, and a main injection phase can be realized with rate-shaping at an elevated pressure level.
- one or more pilot injection phases can be made, only depending on the drive times and the control program of the control valve 25, which can be preferably designed as a 2/2-way valve.
- a first pressure level for example, the pressure level of a high-pressure source. 1 equivalent.
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Description
Zur Versorgung von Brennräumen selbstzündender Verbrennungskraftmaschinen mit Kraftstoff können sowohl druckgesteuerte als auch hubgesteuerte Einspritzsysteme eingesetzt werden. Als Kraftstoffeinspritzsysteme kommen neben Pumpe-Düse-Einheiten, Pumpe-Leitung-Düse-Einheiten auch Speichereinspritzsysteme zum Einsatz. Speichereinspritzsysteme (Common Rail) ermöglichen in vorteilhafter Weise, den Einspritzdruck an Last und Drehzahl der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine anzupassen. Zur Erzielung hoher spezifischer Leistungen und zur Reduktion der Emissionen der Verbrennungskraftmaschine ist generell ein möglichst hoher Einspritzdruck erforderlich.To supply combustion chambers of self-igniting internal combustion engines with Fuel can be used both pressure-controlled and stroke-controlled injection systems become. As fuel injection systems come next to pump-nozzle units, pump-line-nozzle units also storage injection systems are used. accumulator injection (Common Rail) allow advantageously the injection pressure to load and to adjust the speed of the self-igniting internal combustion engine. To achieve high specific power and to reduce the emissions of the internal combustion engine In general, the highest possible injection pressure is required.
Aus Festigkeitsgründen ist das erreichbare Druckniveau bei heute eingesetzten Speichereinspritzsystemen zur Zeit auf etwa 1600 bar begrenzt. Zur weiteren Drucksteigerung an Speichereinspritzsystemen kommen an Common-Rail-Systemen Druckübersetzer zum Einsatz.For strength reasons, the achievable pressure level in today used storage injection systems currently limited to about 1600 bar. For further pressure increase On accumulator injection systems, common-rail systems are used for pressure booster Commitment.
DE 199 10 970 A1 bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist eine zwischen einem Druckspeicherraum und einem Düsenraum angeordnete Druckübersetzungseinheit auf, deren Druckkammer über eine Druckleitung mit dem Düsenraum verbunden ist. Weiterhin ist eine an den Druckspeicherraum angeschlossene Bypass-Leitung vorgesehen. Die Bypass-Leitung ist direkt mit der Druckleitung verbunden. Die Bypass-Leitung ist für eine Druckeinspritzung verwendbar und ist parallel zur Druckkammer angeordnet, so daß die Bypass-Leitung unabhängig von der Bewegung und Stellung eines verschieblichen Druckmittels der Druckübersetzungseinheit durchgängig ist. Durch diese Maßnahme wird die Flexibilität der Einspritzung erhöht. Ein Differenzraum ist über ein 2/2-Wege-Ventil mit einer Leckageleitung verbindbar und es besteht eine Verbindung vom Differenzraum zum Druckspeicherraum. Der Druckübersetzungseinheit ist eine Ventilanordnung zur Steuerung derselben außerhalb des Injektors an einer beliebigen Stelle zwischen dem Druckspeicherraum und dem Injektor zugeordnet.DE 199 10 970 A1 relates to a fuel injection device. This fuel injection device has one between an accumulator chamber and a nozzle chamber arranged pressure booster unit, whose pressure chamber via a pressure line connected to the nozzle chamber. Furthermore, a connected to the pressure accumulator space Bypass line provided. The bypass line is directly connected to the pressure line connected. The bypass line is suitable for pressure injection and is parallel arranged to the pressure chamber, so that the bypass line regardless of the movement and position of a displaceable pressure medium of the pressure booster unit throughout is. This measure increases the flexibility of the injection. A difference room is connected via a 2/2-way valve with a leakage line and it is a connection from the differential space to the pressure storage room. The pressure booster unit is a valve assembly for controlling the same outside the injector at any one Place assigned between the accumulator chamber and the injector.
DE 100 40 526 A1 betrifft ebenfalls eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung. Diese weist eine zwischen einem Druckspeicherraum und einem Düsenraum angeordnete Druckübersetzungseinheit auf, die eine verschiebliche Kolbeneinheit umfaßt, um den Druck des dem Düsenraum zuzuführenden Kraftstoffs zu verstärken. Die Kolbeneinheit weist zur Steuerung der Druckübersetzungseinheit einen Übergang von einem größeren zu einem kleineren Kolbenquerschnitt und einen hierdurch ausgebildeten Differenzraum auf. Der Differenzraum ist über einen Füllpfad mit einem Füllventil an den Druckspeicherraum angeschlossen. Es wird eine Verringerung der Steuermenge während der Ansteuerung der Druckübersetzungseinheit und die Durchführung einer schnellen Rückstellung der Kolbeneinheit erreicht.DE 100 40 526 A1 also relates to a fuel injection device. This one has between a pressure accumulator space and a nozzle chamber arranged pressure booster unit on, comprising a displaceable piston unit to the pressure of the To increase nozzle space to be supplied fuel. The piston unit points to the control the pressure intensifier unit a transition from a larger to a smaller one Piston cross-section and a differential space formed thereby. The difference space is connected via a filling path with a filling valve to the pressure storage space. There will be a reduction in the amount of control during the activation of the Pressure booster unit and performing a quick reset of the piston unit reached.
Angesichts weiter steigender Anforderungen an die Emissions- und Geräuschentwicklung selbstzündender Verbrennungskraftmaschinen sind weitere Maßnahmen am Einspritzsystem erforderlich, um die in naher Zukunft zu erwartenden verschärften Grenzwerte zu erfüllen.In view of further increasing demands on emissions and noise self-igniting internal combustion engines are further measures on the injection system necessary to meet the more stringent limits expected in the near future fulfill.
Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist eine Steuerung eines Krafrstoffinjektors eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einem Aktor möglich, wodurch der Fertigungsaufwand sowie die Herstellungskosten erheblich gesenkt werden können. Insbesondere ist es mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung möglich, einen Druckübersetzer unter Verzicht auf einen separaten Steller direkt über die Bewegung eines Einspritzventilglieds, welches in vorteilhafter Weise als eine Düsennadel ausgestaltet ist, zu erreichen. Der Druckübersetzer kann bei der Öffnungsbewegung des Einspritzventilgliedes zugeschaltet werden. Der Druckübersetzer umfaßt eine dessen Arbeitsraum und Steuerraum trennende Kolbeneinheit, an der ein Teilhub einstellbar ist, nach dessen Durchfahren der Druckübersetzer zugeschaltet werden kann. Damit lassen sich hinsichtlich der Auslegung eines Kraftstoffinjektors mit einem Druckübersetzer erhebliche Vorteile erzielen. Es sind beispielsweise mehrfache Voreinspritzungen in den Brennraum einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine ohne Aktivierung des Druckübersetzers möglich. Es kann demnach eine Voreinspritzung erzeugt werden, die auf einem Druckniveau stattfindet, welches im wesentlichen dem im Innenraum eines Hochdruckspeicherraumes (Common-Rail) herrschenden Druckniveaus entspricht. Nach Durchfahren des an der Kolbeneinheit des Druckübersetzers eingestellten Hubweges kann eine Haupteinspritzung mit aktiviertem Druckübersetzer erzielt werden, wodurch sich während der Haupteinspritzung ein die Emissionen der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen begünstigendes hohes Druckniveau einstellt, welches höher liegt als dasjenige, welches im Innenraum eines Hochdruckspeicherraumes (Common-Rail) herrscht. Dadurch läßt sich eine bootförmige Einspritzung erzielen, da die erste Einspritzphase (Voreinspritzphase) mit einem niedrigeren Druck stattfindet und anschließend eine Druckerhöhung auf übersetzten Einspritzdruck folgt. Durch die Aktivierung des Druckübersetzers kann während der Haupteinspritzphase ein Druckaufbau bis auf den maximal zulässigen Druck bei in Offenstellung befindlichem Einspritzventilglied erreicht werden. Ferner läßt sich mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung der Druckübersetzer vor dem Schließen des Einspritzventilgliedes, welches bevorzugt als eine Düsennadel ausgebildet wird, erreichen, wodurch sich Druckspitzen über dem maximalen Einspritzdruck beim Nadelschließen vermeiden lassen. Dies wirkt sich günstig auf die Lebensdauer des Kraftstoffeinspritzsystems an einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine aus. Ferner läßt sich mit der erfindungsgemäßen Lösung eine einer Haupteinspritzphase nachgeschaltete Nacheinspritzphase unter sehr hohem Einspritzdruck erreichen, wie auch eine abgesetzte Nacheinspritzung, die in einer etwas länger bemessenen Zeitspanne auf die Haupteinspritzung folgt.With the proposed solution according to the invention is a control of a Kraussstoffinjektors a fuel injection system with an actuator possible, reducing the manufacturing cost and the production costs can be significantly reduced. In particular it is possible with the solution proposed by the invention, a pressure intensifier under Dispensing with a separate actuator directly via the movement of an injection valve member, which is designed in an advantageous manner as a nozzle needle to achieve. Of the Pressure booster can be switched on during the opening movement of the injection valve member become. The pressure booster comprises a working space and control room separating it Piston unit on which a partial stroke is adjustable, after passing through the pressure booster can be switched on. This can be with regard to the design of a fuel injector achieve considerable advantages with a pressure intensifier. They are, for example multiple pilot injections into the combustion chamber of a self-igniting internal combustion engine possible without activating the pressure intensifier. It can therefore a pilot injection is generated, which takes place at a pressure level which is in the essentially in the interior of a high-pressure accumulator space (common rail) prevailing Pressure levels corresponds. After passing through the on the piston unit of the pressure booster set stroke can be a main injection with activated pressure booster achieved during which the main injection during the emissions the self-igniting internal combustion engines adjusts favoring high pressure level, which is higher than that in the interior of a high-pressure storage space (Common rail) prevails. This can be a boat-shaped injection achieve since the first injection phase (pre-injection phase) takes place at a lower pressure and then followed by a pressure increase to translated injection pressure. By the Activation of the intensifier can build up pressure during the main injection phase to the maximum allowable pressure with the injection valve member in the open position be achieved. Furthermore, can be with the inventively proposed solution the pressure booster before closing the injection valve member, which preferably as a nozzle needle is formed reach, causing pressure peaks above the maximum Avoid injection pressure when closing the needle. This has a favorable effect the life of the fuel injection system on a self-igniting internal combustion engine out. Furthermore, with the solution according to the invention, a main injection phase can be achieved reach downstream post-injection phase under very high injection pressure, as well as a remote post-injection, which in a slightly longer sized Time interval follows the main injection.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.With reference to the drawing, the invention will be described below in more detail.
Es zeigt:
- Figur 1
- eine Ausführungsvariante eines über ein Einspritzventilglied betätigten Druckübersetzers in einem ersten Zustand,
Figur 2- die Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung gemäß Figur 1 mit einem Druckübersetzer in einem zweiten Zustand,
Figur 3- eine weitere Ausführungsvariante eines über ein Einspritzventilglied betätigbaren Druckübersetzers mit zwei ineinandergeführten Ventilelementen und
Figur 4- eine Ausführungsvariante eines über ein Einspritzventilglied betätigten Druckübersetzers mit zwei Ventilelementen, von denen eines federbeaufschlagt gestaltet ist.
- FIG. 1
- an embodiment of an actuated via an injection valve member pressure booster in a first state,
- FIG. 2
- the embodiment of the solution proposed according to the invention according to FIG. 1 with a pressure booster in a second state,
- FIG. 3
- a further embodiment of an actuatable via an injection valve member pressure booster with two nested valve elements and
- FIG. 4
- an embodiment of an actuated via an injection valve member pressure booster with two valve elements, one of which is designed spring-loaded.
Figur 1 ist eine erste Ausführungsvariante eines über ein Einspritzventilglied betätigbaren Druckübersetzers entnehmbar, welches in einem ersten Zustand dargestellt ist, bei dem der Steuerraum des Druckübersetzers vom Rücklauf, d.h. vom Niederdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems getrennt ist.FIG. 1 is a first embodiment of an actuatable via an injection valve member Removable pressure intensifier, which is shown in a first state, in which the Control chamber of the pressure booster from the return, i. from the low pressure area of the fuel injection system is disconnected.
Von einer Hochdruckquelle 1 aus, welche beispielsweise als ein Hochdruckspeicherraum
(Common-Rail) ausgebildet sein kann, erstreckt sich ein Hochdruckzulauf 2 zu einem
Druckübersetzer 3. Der Hochdruckzulauf 2 umfaßt eine Hochdruckleitung 7, in der ein
Rückschlagventil 8 aufgenommen sein kann. Parallel zur Hochdruckleitung 7 wird durch
den Hochdruckzulauf 2 von der Hochdruckquelle 1 aus ein Parallelzweig 11 beaufschlagt,
in dem ein Füllventil 10 aufgenommen sein kann. Zu diesem verläuft ein weiterer Parallelzweig
12, der eine Drosselstelle 13 umfaßt. Der erstgenannte, das Füllventil 10 aufnehmende
Parallelzweig mündet ebenso wie der weitere Parallelzweig 12, der die Drosselstelle
13 aufnimmt, in einem Steuerraum 15 des Druckübersetzers 3. Der Druckübersetzer 3 umfaßt
darüber hinaus einen Arbeitsraum 14, welcher ebenfalls über den Hochdruckzulauf 2
mit der Hochdruckquelle 1 in Verbindung steht.From a high-pressure source 1, which, for example, as a high pressure storage space
(Common Rail) may be formed, a high-
Im Druckübersetzer 3 sind der Arbeitsraum 14 sowie der Steuerraum 15 durch eine Kolbeneinheit
17 voneinander getrennt. Die Kolbeneinheit 17 kann sowohl ein- als auch
mehrteilig ausgebildet sein und umfaßt einen Abschnitt, der mit einem größeren Durchmesser
ausgebildet ist und mit seiner Stirnseite den Arbeitsraum 14 des Druckübersetzers 3
begrenzt, sowie einen demgegenüber mit verringertem Durchmesser ausgebildeten Kolbenteil,
dessen untere Stirnseite einen Kompressionsraum 18 des Druckübersetzers 3 begrenzt.
Vom Kompressionsraum 18 des Druckübersetzers 3 aus erstreckt sich eine Kompressionsleitung
20, welche sich im weiteren Verlauf mit der Hochdruckzulauf 7, die das
Rückschlagventil 8 enthält, vereinigt und zusammen mit dieser in einen Düsenraumzulauf
9 übergeht. Innerhalb des Steuerraums 15 des Druckübersetzers 3 ist ein Federelement 16
aufgenommen, welches eine Unterseite der Kolbeneinheit 17 beaufschlagt und sich am
Boden des Steuerraums 15 abstützt. Der Druckübersetzer 3 befindet sich innerhalb des Injektorkörpers
5, wobei der Steuerraum 15 des Druckübersetzers 3 eine Steuerleitung 19
aufweist, die ihrerseits mit einem Ringraum 33 eines Ventilelementes 27 verbunden ist. In the
Der Düsenzulauf 9, in welchen sowohl die Hochdruckleitung 7 als auch die Kompressionsleitung
20, die sich vom Kompressionsraum 18 aus erstreckt, mündet, mündet an einer
Mündungsstelle 37 in einen Düsenraum 36.The
Vom Düsenraumzulauf 9 zweigt ein Hochdruckabzweig 22 ab, der ein Zulaufdrosselelement
23 umfaßt. Der Hochdruckabzweig 22 mündet in einen Steuerraum 21 innerhalb eines
Düsenkörpers 6 des Kraftstoffinjektors 4. Der Steuerraum 21 ist über ein als 2/2-WegeVentil
ausgebildetes Steuerventil 25 druckentlastbar. Zwischen dem Steuerventil 25 (2/2-Wege-Ventil)
und dem Steuerraum 21 ist ein Ablaufdrosselelement 24 aufgenommen. Auf
der Niederdruckseite des Steuerventils 25 (2/2-Wege-Ventil) verläuft ein niederdruckseitiger
Rücklauf 26, der in einen hier nicht dargestellten Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges
mündet. Das Steuerventil 25 kann sowohl als Magnetventil als auch als ein Ventil beschaffen
sein, welches mit einem Piezoaktor betätigbar ist. Daneben kann das Steuerventil
25 auch ein Servoventil als auch ein direkt betätigbares Ventil sein.From the
Der in Figur 1 dargestellte Kraftstoffinjektor 4 umfaßt ein Einspritzventilglied 34, welches
in vorteilhafter Weise als eine Düsennadel ausgebildet ist. Das Einspritzventilglied 34 ist in
der Ausführungsvariante gemäß Figur 1 durch ein einteiliges Ventilelement 27 beaufschlagt,
welches als ein Ventilkolben beschaffen sein kann. Die Stirnfläche 29 des einteilig
ausgebildeten Ventilelementes 27 begrenzt den Steuerraum 21, der über die Zulaufdrosselstelle
23 befüllbar und über die Ablaufdrosselstelle 24 druckentlastbar ist. Unterhalb des
Steuerraumes 21 ist das als Ventilkolben ausgebildete einteilige Ventilelement 27 von einem
Ringraum 33 umschlossen, in welchen die Steuerleitung 19 mündet, die den Ringraum
33 mit dem Steuerraum 15 des Druckübersetzers 3 verbindet. Am Ringraum 33 ist eine
Steuerkante 31 ausgebildet, die mit einer Steuerkante 30 zusammenwirkt, die am einteilig
ausgebildeten Ventilelement 27 ausgeführt ist. In der Darstellung gemäß Figur 1 sind die
Steuerkanten 30 bzw. 31 um einen Hubweg h1, vgl. Bezugszeichen 32, in Überdeckung.
Unterhalb des einteilig ausgebildeten Ventilelements 27 ist innerhalb des Düsenkörpers 6
ein weiterer hydraulischer Raum ausgebildet, von welchem ebenfalls ein zweiter niederdruckseitiger
Rücklauf 26.2 zum in Figur 1 nicht dargestellten Kraftstoffbehälter des Kraftfahrzeuges
abzweigt.The
Der Düsenraumzulauf 9 beaufschlagt den Düsenraum 36 des Kraftstoffinjektors 4 innerhalb
des Düsenkörpers 6 mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff, so daß sich an einer
an der Umfangsfläche des Einspritzventilglieds 34 ausgebildeten Druckschulter 35 eine in
Öffnungsrichtung wirkende hydraulische Kraft einstellt. Vom Düsenraum 36 innerhalb des
Düsenkörpers 6 erstreckt sich ein Ringspalt 38 zu einem brennraumseitigen Sitz 40 des
Einspritzventilgliedes 34. Unterhalb des brennraumseitigen Sitzes 40 sind Einspritzöffnungen
39 angeordnet, die beispielsweise als ringförmige Lochreihen, als ein oder mehrere
konzentrisch zueinander verlaufende Lochkreise ausgebildet sein können. In der in Figur 1
dargestellten Position des Einspritzventilgliedes 34 werden die Einspritzöffnungen 39
durch das in den brennraumseitigen Sitz 40 gefahrene Einspritzventilglied 34 verschlossen,
so daß kein Kraftstoff in einen Brennraum 41 der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine
gelangen kann. Die Schließstellung des Einspritzventilglieds 34 in Bezug auf die
Einspritzöffnungen 39 ist in der Darstellung gemäß Figur 1 mit Bezugszeichen 42 gekennzeichnet.
In dieser Position des Einspritzventilgliedes 34 findet keine Einspritzung von
Kraftstoff in den Brennraum 41 der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine statt.The
Entsprechend der Zylinderzahl der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine umfaßt
das Kraftstoffeinspritzsystem eine Anzahl von Kraftstoffinjektoren 4, wobei jeder der
Kraftstoffinjektoren 4 einen Druckübersetzer 3 umfaßt sowie jedem Kraftstoffinjektor 4 ein
Steuerventil 25 zugeordnet ist. Im in Figur 1 dargestellten Arbeitszustand, d.h. verschlossenen
Einspritzöffnungen 42, befindet sich das Steuerventil 25, welches bevorzugt als 2/2-Wege-Steuerventil
ausgestaltet ist, in seiner Schließstellung, d.h. der Steuerraum 21 des
Einspritzventilgliedes 34 und der niederdruckseitige Rücklauf 26 sind voneinander getrennt.
Durch die Überdeckung der Steuerkante 31 am Düsenkörper 6 und der Steuerkante
30 am einteiligen Ventilelement 27 ist die durch die Steuerkanten 30 bzw. 31 gebildete
Schieberdichtung geschlossen. Das Einspritzventilglied 34 befindet sich in seiner die
brennraumseitigen Einspritzöffnungen 39 verschließenden Stellung 42, die Kolbeneinheit
17 des Druckübersetzers 3 ist druckausgeglichen, so daß keine Druckverstärkung stattfindet.
In diesem in Figur 1 dargestellten Zustand ist das Füllventil 10 in der ersten Parallelleitung
11, die vom Hochdruckzulauf 2 abzweigt, geöffnet und die Kolbeneinheit 17 des
Druckübersetzers 3 befindet sich in ihrer Ausgangslage. Der im Innenraum eines Hochdruckspeicherraumes
(Common-Rail) herrschende Druck, um ein Beispiel für eine Hochdruckquelle
1 zu nennen, steht über das geöffnete Füllventil 10 am Rückraum 15 des
Druckübersetzers 3 an und gelangt über das in der Hochdruckleitung 7 aufgenommene
Rückschlagventil 8 zum Steuerraum 21 des Kraftstoffinjektors 4 sowie zu dessen Düsenraum
36. In diesem Betriebszustand kann zu jeder Zeit eine Einspritzung mit dem in der
Hochdruckquelle 1 herrschenden Druckniveau, dem Rail-Druck-Niveau, stattfinden.According to the number of cylinders of the self-igniting internal combustion engine comprises
the fuel injection system includes a number of
Wird das Steuerventil 25, welches bevorzugt als 2/2-Wege-Ventil ausgebildet werden
kann, hingegen in seine Öffnungsstellung geschaltet, erfolgt eine Druckentlastung des
Steuerraumes 21 über die Ablaufdrossel 24 in den ersten niederdruckseitigen Rücklauf
26.1 auf die Niederdruckseite des Kraftstoffinjektors 4. Aufgrund des absinkenden Druckes
im Steuerraum 21 des Kraftstoffinjektors 4 überwiegen die an der Druckschulter 35 des
Einspritzventilgliedes 34 angreifenden hydraulischen Kräfte und das Einspritzventilglied
34 öffnet. Es beginnt eine Einspritzung von Kraftstoff durch die brennraumseitigen Einspritzöffnungen
39 in den Brennraum 41 der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine
auf dem Druckniveau, welches die Hochdruckquelle 1 zur Verfügung stellt. Aufgrund der
Serienschaltung des einteiligen Ventilelementes 27 mit dem Einspritzventilglied 34 fährt
das einteilige Ventilelement 27 bei einer Öffnungsbewegung des Einspritzventilgliedes 34
mit seiner Stirnseite 29 in den Steuerraum 21 des Kraftstoffinjektors 4 ein. Wird bei dieser
Hubbewegung der Hubweg h1 (Bezugszeichen 32) überschritten, sind die Steuerkanten 30
bzw. 31 nicht mehr in dem in Figur 1 dargestellten, d.h. in ihrem überdeckten, Zustand,
sondern offen, so daß die Schieberdichtung geöffnet steht. Dadurch wird der Steuerraum 15
des Druckübersetzers 3 über die Steuerleitung 19, die den Steuerraum 15 mit dem Ringraum
33 verbindet, mit dem zweiten niederdruckseitigen Rücklauf 26.2 verbunden. Da der
Steuerraum 15 des Druckübersetzers 3 nunmehr in den Niederdruck druckentlastet wird
und Füllventil 10 schließt, ist die Kolbeneinheit 17 des Druckübersetzers 3 nicht mehr
druckausgeglichen, so daß der Druck innerhalb des Arbeitsraumes 14 des Druckübersetzers
3 überwiegt und die Kolbeneinheit 17 mit ihrer unteren Stirnseite in den Kompressionsraum
18 einfährt. Entsprechend der Druckflächenverhältnisse an der Kolbeneinheit 17 des
Druckübersetzers 3, fährt die Kolbeneinheit 17 in den Kompressionsraum 18 ein, so daß
über die Kompressionsraumleitung 20, die zusammen mit der Hochdruckleitung 7 von der
Hochdruckquelle 1 aus in den Düsenzulauf 9 mündet, im Düsenraum 36 ein übersetzter,
d.h. höherer Druck ansteht, als ihn die Hochdruckquelle 1 allein aufzubringen vermag. Der
Kraftstoff im Kompressionsraum 18 wird beim Einfahren der Kolbeneinheit 17 mit ihrer
unteren Stirnseite in diesen verdichtet, so daß über den Düsenzulauf 9 im Düsenraum 36
ein höherer, d.h. übersetzter Druck ansteht.If the
Die Einspritzung erfolgt ab der Überschreitung des Hubweges h1 (vgl. Bezugszeichen 32)
mit einem übersetzten, d.h. höheren Druck. Dadurch läßt sich eine bootförmige Einspritzung
erzielen. Die erste Einspritzphase, so zum Beispiel die Voreinspritzphase, erfolgt auf
dem Druckniveau, welches die beispielsweise als Hochdruckspeicherraum (Common-Rail)
ausgebildete Hochdruckquelle 1 zur Verfügung steht, woran sich eine weitere Einspritzphase
auf einem wesentlich höheren Einspritzdruckniveau anschließt, welches sich durch
die Druckflächenverhältnisse an der Kolbeneinheit 17 des Druckübersetzers 3 ergibt und
über die Kompressionsraumleitung 20 im Düsenraum 36 im Düsenkörper 6 des Kraftstoffinjektors
4 ansteht.The injection takes place from the exceeding of the stroke h 1 (see reference numeral 32) with a translated, ie higher pressure. This can be a boat-shaped injection achieve. The first injection phase, for example the pre-injection phase, takes place at the pressure level which is available, for example, as a high-pressure reservoir (common rail) high-pressure source 1, followed by another injection phase at a much higher injection pressure level, which is due to the pressure surface conditions the
Figur 2 zeigt die Ausführungsvariante eines Kraftstoffinjektors gemäß Figur 1 mit einem Druckübersetzer in einem zweiten Zustand. Figure 2 shows the embodiment of a fuel injector according to Figure 1 with a Pressure intensifier in a second state.
In Figur 2 ist dargestellt, daß die gehäuseseitige Steuerkante 31 im Düsenkörper 6 sowie
die Steuerkante 30 des einteiligen Ventilelements 27 außer Überdeckung sind, wodurch
sich eine niederdruckseitige Verbindung 50 zwischen dem Steuerraum 15 des Druckübersetzers
3 über die Steuerleitung 19, die in den Ringraum 33, welcher das einteilig ausgebildete
Ventilelement 27 umgibt, einstellt. Der Steuerraum 15 wird auf diese Weise über den
zweiten niederdruckseitigen Rücklauf 26.2 entlastet, so daß die Kolbeneinheit 17 aufgrund
des im Arbeitsraum 14 des Druckübersetzers 3 herrschenden Druckes das im Kompressionsraum
18 des Druckübersetzers 3 enthaltene Kraftstoffvolumen verdichtet und über die
Kompressionsraumleitung 20, den Düsenzulauf 9 in den Düsenraum 36 des Düsenkörpers
6 fördert. Das Einspritzventilglied 34 des Kraftstoffinjektors 4 befindet sich nunmehr in
seiner aufgefahrenen Position 51, d.h. seiner Offenstellung, so daß Kraftstoff entsprechend
des druckübersetzten erhöhten Druckniveaus über den Düsenraum 36, den Ringspalt 38
und die freigegebenen Einspritzöffnungen 39 mit sehr hohem Druck in den Brennraum 41
der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine eingespritzt wird.In Figure 2 it is shown that the housing-
Zum Beenden der Einspritzung wird das Steuerventil 25, welches bevorzugt als 2/2-WegeVentil
ausgebildet ist, geschlossen, so daß sich im Steuerraum 21 des Einspritzventilgliedes
34 ein Druckaufbau einstellt. Aufgrund der Beaufschlagung der Stirnseite 29 des einteiligen
Ventilelements 27 bewegt sich das mit diesem zusammenarbeitende Einspritzventilglied
34 in Schließrichtung. Bei Erreichen der Steuerkante 31 am Düsenkörper 6 erfolgt
eine Überdeckung der Steuerkanten 30 bzw. 31 miteinander, so daß die durch diese gebildete
Schieberdichtung geschlossen wird. Dadurch wird die Verbindung des Steuerraums 15
über die Steuerleitung 19 und den Ringraum 33 in den niederdruckseitigen Rücklauf 26
verschlossen und der Druckübersetzer 3 somit deaktiviert. Das Einspritzventilglied 34 bewegt
sich weiter in seinen brennraumseitigen Sitz 40 und verschließt dadurch zu einem
späteren Zeitpunkt die in den Brennraum 41 der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine
mündenden Einspritzöffnungen 39. Da der Druckübersetzer 3 bereits deaktiviert ist,
werden Druckspitzen, die beim Schließen des Einspritzventilgliedes 34 auftreten, kompensiert.To end the injection, the
Durch den Hubweg h1 (Bezugszeichen 32) und die Schließgeschwindigkeit des Einspritzventilgliedes
34 und des Ventilelementes 27 läßt sich der Abschaltzeitpunkt des Druckübersetzers
3, d.h. der Zeitpunkt der Überdeckung der Steuerkanten 30 bzw. 31, optimal
auf das Ende der jeweiligen Einspritzphase abstimmen. Bei kleinen Einspritzmengen wie
zum Beispiel im Rahmen einer Voreinspritzung, kann das Einspritzventilglied 34, welches
bevorzugt als eine Düsennadel beschaffen ist, nicht vollständig entlang des gesamten
Hubweges h1 (Bezugszeichen 32) geöffnet werden, so daß der Druckübersetzer 3 deaktiviert
bleibt. Somit lassen sich beliebig viele Voreinspritzungen ohne aktivierten Druckübersetzer
3 realisieren. Das Druckniveau im Rahmen der Voreinspritzung zur Konditionierung
des im Brennraum 41 enthaltenen Verbrennungsgemisches liegt im Rahmen dieser
Voreinspritzungen auf dem Druckniveau, welches die Hochdruckquelle 1, zum Beispiel ein
Hochdruckspeicherraum (Common-Rail) zur Verfügung stellt und nicht auf dem durch den
Druckübersetzer 3 erreichbaren erhöhten Druckniveau. Die Anzahl und die Dauer der jeweiligen
Voreinspritzphasen sowie die Dauer der Haupteinspritzung auf einem erhöhten
Druckniveau kann durch die Ansteuerzeit des Steuerventils 25 eingestellt werden.By the stroke h 1 (reference numeral 32) and the closing speed of the
Aus der Darstellung gemäß Figur 3 geht eine weitere Ausführungsvariante eines über ein Einspritzventilglied betätigten Druckübersetzers mit zwei ineinandergeführten Ventilelementen hervor.From the illustration according to FIG. 3, a further embodiment variant of FIG Injector valve operated pressure intensifier with two valve elements in one another out.
Auch der in Figur 3 dargestellte Ksaftstoffinjektor 4 zur Kraftstoffversorgung einer selbstzündenden
Verbrennungskraftmaschine umfaßt einen im Injektorkörper 5 integrierten
Druckübersetzer 3. Von einer Hochdruckquelle 1 werden über einen Hochdruckzulauf 2
eine Hochdruckleitung 7, ein erster Parallelzweig 11 sowie ein weiterer Parallelzweig 12
sowie der Arbeitsraum 14 des Druckübersetzers 3 beaufschlagt. Im ersten Parallelzweig 11
ist ein Füllventil 10, im weiteren Parallelzweig 12 eine Drosselstelle 13 aufgenommen. In
der Hochdruckleitung 7 ist ein Rückschlagventil 8 aufgenommen.Also, the
Der Druckübersetzer 3 gemäß der weiteren Ausführungsvariante in Figur 3 umfaßt analog
zum in Figur 1 dargestellten Druckübersetzer 3 eine Kolbeneinheit 17, die den Arbeitsraum
14 vom Steuerraum 15 trennt. Mit der Unterseite der Kolbeneinheit 17 wird der Kompressionsraum
18 im Injektorkörper 5 des Druckübersetzers 3 beaufschlagt, von dem die Kompressionsraumleitung
20 zum Düsenraumzulauf 9 abzweigt und sich mit der Hochdruckleitung
7 von der Hochdruckquelle 1 vereinigt.The
Im Unterschied zu in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsvariante der erfindungsgemäß
vorgeschlagenen Lösung, ist das Einspritzventilglied 34 gemäß der Darstellung
in Figur 3 von einem mehrteiligen Ventilelement 28 beaufschlagt. Das mehrteilige
Ventilelement 28 umfaßt ein erstes Ventilelement 28.1 sowie ein dieses umgebendes weiteres,
zweites Ventilelement 28.2. Das erste Ventilelement 28.1 sowie das weitere Ventilelement
28.2 können kolbenförmig ausgebildet werden. Eine Ringfläche 60 am zweiten
Ventilelement 28.2 begrenzt teilweise den Steuerraum 21. Im zweiten Ventilelement 28.2
ist eine Öffnung 61 ausgebildet, über welche eine Stirnseite 62 des ersten Ventilelements
28.1 mit dem im Steuerraum 21 herrschenden Druck beaufschlagbar ist. Gemäß dieser
Ausführungsvariante ist zwischen dem inneren, ersten Ventilelement 28.1, d.h. dessen
Stirnseite 62, und einem Bund an der Öffnung 61 im zweiten Ventilelement 28.2 des
mehrteiligen Ventilelements 28 ein Hubweg h1 (Bezugszeichen 32) eingestellt. Am zweiten
Ventilelement 28.2 befindet sich die Steuerkante 30, die mit einem Sitz eines Ventilraumes
63 zusammenarbeitet. In den Ventilraum 63 mündet oberhalb des Sitzes die Steuerleitung
19 vom Steuerraum 15 des Druckübersetzers 3. Vom Ventilraum 63 zweigt eine erste
Rücklaufleitung 64 zur Niederdruckseite des Kraftstoffversorgungssystems ab. Am ersten
Ventilelement 28.1 ist ein Kolbenfortsatz 66 ausgebildet, welcher einen geringeren
Durchmesser als der Kolbenteil des ersten Ventilelements 28.1 aufweist. Der Kolbenfortsatz
66 durchsetzt einen weiteren, unterhalb des Ventilraums 63 im Düsenkörper 6 angeordneten
Hohlraum, in welchem eine Schließfeder 67 aufgenommen ist. Die Stirnseite des
Kolbenfortsatzes 66 liegt an der Stirnseite des bevorzugt als Düsennadel ausgebildeten
Einspritzventilgliedes 34 an.In contrast to the embodiment of the solution proposed according to the invention shown in FIGS. 1 and 2, the
Bei Druckentlastung des Steuerraums 21 durch das bevorzugt als 2/2-Wege-Ventil ausgebildete
Steuerventil 25 und gleichzeitiger Beaufschlagung des Düsenraums 36 des Einspritzventilgliedes
34, stellt sich über den Düsenraumzulauf 9 im Düsenraum 36 eine die
Druckschulter 35 des Einspritzventilgliedes 34 beaufschlagende hydraulische Kraft ein.
Das Einspritzventilglied 34 öffnet, so daß sich beispielsweise eine Voreinspritzung über
die Einspritzöffnung 39 in einen hier nicht dargestellten Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine
erzielen läßt. Die Voreinspritzung findet jedoch nur auf dem Druckniveau
statt, welches in der Hochdruckquelle 1 anliegt, da der Druckübersetzer 3 zu diesem Zeitpunkt
noch nicht aktiviert ist. Bei weiterer Druckentlastung des Steuerraums 21 fährt die
Stirnseite 62 des innenliegend angeordneten, ersten Ventilelements 28.1 an den bundförmigen
Anschlag des zweiten, außenliegenden Ventilelements 28.2 an und nimmt das außenliegende,
zweite Ventilelement 28.2 in Öffnungsrichtung mit. Dadurch gibt die Steuerkante
30 am Außenumfang des zweiten Ventilelements 28.2 die Verbindung des Steuerraums
15 über die Steuerleitung 19 und den Ventilraum 63 in die erste Rücklaufleitung 64
frei, so daß eine Druckentlastung des Steuerraums 15 des Druckübersetzers 3 stattfindet.
Die Kolbeneinheit 17 des Druckübersetzers 3 fährt demnach in den Kompressionsraum 18
ein, so daß über die Kompressionsraumleitung 20, den Düsenraumzulauf 9 an der Mündungsstelle
37 unter erhöhten Druck stehender Kraftstoff in den Düsenraum 36 im Düsenkörper
6 geleitet wird. Es kann nunmehr eine auf einem entsprechend der Druckverstärkung
des Druckübersetzers 3 erhöhten Druckniveau liegende Folgeeinspritzung in den
Brennraum der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine erfolgen. Die in Figur 3 dargestellte,
weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors umfaßt
neben der ersten Rücklaufleitung 64, die vom Ventilraum 63 abzweigt, eine zweite Rücklaufleitung
65 in den Niederdruckbereich des Kraftstoffversorgungssystems, welcher vom
das Schließfederelement 67 aufnehmenden Hohlraum oberhalb des Einspritzventilgliedes
34 aus abzweigt. Die Anschlagstelle, ab welcher die Stirnseite 62 des innenliegenden, ersten
Ventilelements 28.1 an das außenliegende, zweite Ventilelement 28.2 anschlägt und
dieses bei weiterer Druckentlastung des Steuerraums 21 in Öffnungsrichtung mitnimmt, ist
in der Darstellung gemäß Figur 3 mit Bezugszeichen 68 identifiziert.When pressure relief of the
Die übrigen, vorstehend nicht einzeln beschriebenen Komponenten des Kraftstoffinjektors
4 gemäß der in Figur 3 dargestellten Ausführungsvariante, entsprechen im wesentlichen
den Komponenten, die in der Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors
gemäß Figur 1 und 2 bereits beschrieben wurden.The remaining, not individually described components of the
Figur 4 zeigt eine Ausführungsvariante eines über ein Einspritzventilglied betätigten Druckübersetzers mit zwei Ventilelementen, von denen eines federbeaufschlagt gestaltet ist.FIG. 4 shows a variant of an embodiment of an injection valve member actuated Pressure booster with two valve elements, one of which is spring-loaded is.
Von der Hochdruckquelle 1 aus erstreckt sich der Hochdruckzulauf 2 sowohl über einen
Hochdruckleitungszweig 7, der ein Rückschlagventil 8 enthält als auch über einen ersten
Parallelzweig 11 und einen weiteren Parallelzweig 12 zum Steuerraum 15 des Druckübersetzers
3. Darüber hinaus beaufschlagt die Hochdruckquelle 1, zum Beispiel ein Hochdruckspeicherraum
(Common-Rail), den Arbeitsraum 14 des Druckübersetzers 3 direkt.
Der Arbeitsraum 14 und der Steuerraum 15 des Druckübersetzers 3 sind über eine Kolbeneinheit
17 voneinander getrennt, wobei die dem Arbeitsraum 14 zuweisende Stirnfläche
der Kolbeneinheit 17 einen größeren Durchmesser aufweist, als diejenige Stirnseite der
Kolbeneinheit 17, welche den Kompressionsraum 18 des Druckübersetzers 3 begrenzt.
Vom Kompressionsraum 18 innerhalb des Injektorkörpers 5 des Kraftstoffinjektors 4 erstreckt
sich eine Kompressionsraumleitung 20, die sich mit der das Rückschlagventil 8
aufnehmenden Hochdruckleitung 7 vereinigt und in den Düsenraumzulauf 9 übergeht.From the high-pressure source 1, the high-
Der Steuerraum 21 innerhalb des Kraftstoffinjektors 4 wird über einen Hochdruckabzweig
22 mit Zulaufdrosselstelle 23 druckbeaufschlagt und ist über eine Ablaufdrosselstelle 24
bei Betätigung eines Steuerventils 25 in den niederdruckseitigen Rücklauf 26 druckentlastbar.The
Auch in der in Figur 4 dargestellten Ausführungsvariante des Kraftstoffinjektors 4 kommt
ein mehrteilig ausgebildetes Ventilelement 28 zum Einsatz. Das mehrteilig ausgebildete
Ventilelement 28, welches das Einspritzventilglied 34 im Düsenkörper 6 des Kraftstoffinjektors
4 beaufschlagt, umfaßt ein erstes Ventilelement 28.1, dessen Stirnseite 62 den Steuerraum
21 begrenzt. Das erste Ventilelement 28.1 umfaßt einen Kolbenfortsatz 66, der mit
seiner unteren Stirnseite an der Stirnseite des Einspritzventilgliedes 34 anliegt. Das erste
Ventilelement 28.1 ist von einem zweiten, weiteren Ventilelement 28.2 umschlossen, wobei
sich zwischen dem ersten Ventilelement 28.1 und dem zweiten Ventilelement 28.2 ein
Durchgangsspalt 72 einstellt. Im Unterschied zur in Figur 3 dargestellten Ausführungsvariante
begrenzt das zweite Ventilelement 28.2 nicht den Steuerraum 21, sondern ist unterhalb
des ersten Ventilelements 28.1 angeordnet und an seiner Ringfläche 60 von einem Federelement
70 beaufschlagt. Das Federelement 70 stützt sich an der Oberseite 71 des Ventilraumes
63 im Düsenkörper 6 des Kraftstoffinjektors 4 ab.Also comes in the embodiment of the
Durch das im Ventilraum 63 angeordnete Federelement 70 wird das zweite, hülsenförmig
ausgebildete Ventilelement 28.2 mit seiner Steuerkante 30 in seine Schließstellung gedrückt,
so daß der Ventilsitz zwischen Steuerkante 30 und Gehäusekante 31 des Ventilraums
63 in Ruhestellung geschlossen ist und der Druckübersetzer 3 deaktiviert ist. Da der
Sitz durch die Steuerkanten 30 am zweiten Ventilelement 28.2 und die Steuerkante 31 am
Ventilraum 63 geschlossen ist, ist eine Druckentlastung des Steuerraums 15 über die Leitung
19 in den Ventilraum 63 nicht möglich, so daß sich die Kolbeneinheit 17 zwischen
dem Arbeitsraum 14 und dem Steuerraum 15 des Druckübersetzers 3 in ihrer Ausgangsstellung
befindet. Zur Erhöhung der Schließkraft auf die Steuerkante 30 kann eine schließende
hydraulische Druckkraft durch eine entsprechende Druckstufe innerhalb des Ventilraumes
63 erzeugt werden.By arranged in the
Nach Ansteuerung des Steuerventils 25, welches bevorzugt als 2/2-Wege-Ventil ausgebildet
ist, erfolgt eine Druckentlastung des Steuerraums 21, so daß das erste Ventilelement
28.1 mit seiner Stirnseite 62 in diesen einfährt. Wird der Steuerraum 21 oberhalb der Stirnseite
62 des ersten Ventilelements 28.1 solange druckentlastet, daß die Stirnseite des Einspritzventilgliedes
34 an der unteren Ringfläche des zweiten Ventilelements 28.2 anschlägt,
d.h. wird der Hubweg h1 (Bezugszeichen 32) überschritten, wird der Druckübersetzer
3 durch das Einspritzventilglied 34 aktiviert, da aufgrund der an der Druckschulter
35 angreifenden hydraulischen Kraft im Düsenraum 36 der Dichtsitz zwischen den Steuerkanten
30 am zweiten Ventilelement 28.2 und an der Steuerkante 31 des Ventilraumes 63
geöffnet wird und ein Druckabbau im Steuerraum 15 des Druckübersetzers 3 über die Leitung
19 in den ersten niederdruckseitigen Rücklauf 64 erfolgen kann. Dadurch steht im
Düsenraum 36 der im Kompressionsraum 18 des Druckübersetzers 3 verdichtete Kraftstoff
über die Kompressionsraumleitung 20 dem Düsenraumzulauf 9 an der Mündungsstelle 37
des Düsenraumzulaufs 9 in den Düsenraum 36 an. Mit der in Figur 4 dargestellten Lösung
lassen sich bei entsprechender Druckentlastung des Steuerraums 21 des Einspritzventilgliedes
34 in bestimmten Grenzen, d.h. so daß der Auffahrweg des Einspritzventilgliedes
34 unterhalb des Hubweges h1 (Bezugszeichen 32) liegt, Voreinspritzphasen auf dem in der
Hochdruckquelle 1 herrschenden Druckniveau darstellen, wobei ab einer weiter anhaltenden
Druckentlastung des Steuerraums 21 über das Einspritzventilglied 34 eine Aktivierung
des Druckübersetzers 3 erfolgt, und eine Haupteinspritzphase mit Rate-Shaping auf einem
erhöhten Druckniveau realisiert werden kann. Entsprechend des Ansteuerzyklus' des Steuerventils
25 können ein oder mehrere Voreinspritzphasen vorgenommen werden, allein
abhängig von den Ansteuerzeiten und dem Ansteuerungsprogramm des Steuerventils 25,
welches bevorzugt als 2/2-Wege-Ventil ausgebildet werden kann. Mit den erfindungsgemäß
vorgeschlagenen Ausführungsvarianten gemäß der Figuren 1 und 2 bzw. 3 und 4 kann
eine Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum 41 einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine
unterhalb eines Nadelhubes h1 (Bezugszeichen 32) mit einem ersten
Druckniveau erfolgen, welches beispielsweise dem Druckniveau einer Hochdruckquelle 1
entspricht. Ab Überschreiten eines Hubweges h1 (Bezugszeichen 32) erfolgt eine durch das
Einspritzventilglied 34 bewirkte Aktivierung eines Druckübersetzers 3, so daß eine Folgeeinspritzung
auf einem erhöhten Druckniveau sich anschließt Dies erlaubt einerseits eine
bootförmig verlaufende Einspritzung, da die erste Einspritzphase (Voreinspritzung) auf
einem niedrigeren Druckniveau stattfindet als die sich anschließende Haupteinspritzung.
Durch die Aktivierung des Druckübersetzers 3 durch die vertikale Hubbewegung des Einspritzventilgliedes
34 erfolgt das Anliegen eines erhöhten Druckniveaus genau dann, wenn
dieses gemäß des Verbrennungsfortschrittes im Brennraum 41 der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine
prozesstechnisch erforderlich ist. Bei kleinen Einspritzmengen
kann eine Voreinspritzung das Einspritzventilglied 34 durch eine kontrollierte Druckentlastung
des Steuerraums 21 hinsichtlich seiner Entlastungsdauer nicht bis zum Erreichen des
Hubweges h1 (Bezugszeichen 32) erfolgen, so daß der Druckübersetzer 3 deaktiviert bleibt.
Es sind demnach mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung beliebig viele Voreinspritzungen
auf einem im Vergleich zum aktivierten Druckübersetzer 3 geringen Druckniveau
möglich, wobei der Kraftstoffinjektor 4 gemäß der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Lösung lediglich mit einem Steuerventil 25 betreibbar ist. After activation of the
- 11
- Hochdruckquelle (Common-Rail)High pressure source (common rail)
- 22
- HochdruckzulaufHigh-pressure inlet
- 33
- DruckübersetzerPressure intensifier
- 44
- Kraftstoffinjektorfuel injector
- 55
- Injektorkörperinjector
- 66
- Düsenkörpernozzle body
- 77
- HochdruckleitungHigh-pressure line
- 88th
- Rückschlagventilcheck valve
- 99
- Abzweigen DüsenraumzulaufBranch nozzle space inlet
- 1010
- Füllventilfilling valve
- 1111
- erster Parallelzweigfirst parallel branch
- 1212
- weiterer Parallelzweiganother parallel branch
- 1313
- Drosselstellerestriction
- 1414
- Arbeitsraumworking space
- 1515
- Steuerraumcontrol room
- 1616
- Federelementspring element
- 1717
- Kolbeneinheitpiston unit
- 1818
- Kompressionsraumcompression chamber
- 1919
- Steuerleitung für SteuerraumControl line for control room
- 2020
- KompressionsraumleitungCompression chamber line
- 2121
- Steuerraumcontrol room
- 2222
- Hochdruckabzweig zum SteuerraumHigh pressure branch to the control room
- 2323
- ZulaufdrosselstelleInlet restrictor
- 2424
- AblaufdrosselstelleFlow restrictor
- 2525
- Steuerventil (2/2-Wege-Ventil)Control valve (2/2-way valve)
- 26.126.1
- erster niederdruckseitiger Rücklauffirst low-pressure side return
- 26.226.2
- zweiter niederdruckseitiger Rücklaufsecond low-pressure side return
- 2727
- einteiliges Ventilelementone-piece valve element
- 2828
- mehrteiliges Ventilelementmulti-part valve element
- 28.128.1
- erstes Ventilelementfirst valve element
- 28.228.2
- zweites Ventilelementsecond valve element
- 2929
- Stirnfläche einteiliges VentilelementEnd face one-piece valve element
- 3030
- Steuerkante VentilelementControl edge valve element
- 3131
- Steuerkante GehäuseControl edge housing
- 3232
- Hubweg h1 Stroke h 1
- 3333
- Ringraum Ventilelement Annular valve element
- 3434
- EinspritzventilgliedInjection valve member
- 3535
- Druckschulterpressure shoulder
- 3636
- Düsenraumnozzle chamber
- 3737
- Mündungsstelle DüsenraumzulaufDischarge point nozzle chamber inlet
- 3838
- Ringspaltannular gap
- 3939
- EinspritzöffnungInjection port
- 4040
- brennraumseitiger Sitzcombustion chamber side seat
- 4141
- Brennraumcombustion chamber
- 4242
- verschlossene Einspritzöffnungclosed injection port
- 5050
- niederdruckseitige VerbindungLow-pressure side connection
- 5151
- Einspritzventilglied 34 (aufgefahrene Position)Injector member 34 (raised position)
- 5252
- freigegebene Einspritzöffnungenreleased injection openings
- 6060
- Ringfläche zweites VentilelementRing surface second valve element
- 6161
- DurchgangsöffnungThrough opening
- 6262
- Stirnseite erstes VentilelementFront side first valve element
- 6363
- Ventilraumvalve chamber
- 6464
- erste Rücklaufleitungfirst return line
- 6565
- zweite Rücklaufleitungsecond return line
- 6666
- KolbenfortsatzPiston extension
- 6767
- Schließfederclosing spring
- 6868
- Anschlag erstes Ventilelement am zweiten VentilelementStop first valve element on the second valve element
- 7070
- Federelement für zweites VentilelementSpring element for second valve element
- 7171
- Anschlag FederelementStop spring element
- 7272
- Überströmspaltoverflow gap
Claims (17)
- Device for the injection of fuel into a combustion space (41) of an internal combustion engine, with an injector body (5, 6) receiving an injection-valve member (34) which can be actuated by a control space (21) subjected to/relieved of pressure, this brought about via a control valve (25), and with a pressure intensifier (3) comprising a piston unit (17) which separates a working space (14) and a control space (15) and which acts upon a compression space (18) connected (9, 20) to a nozzle space (36) surrounding the injection-valve member (34), characterized in that the control space (15) of the pressure intensifier (3) is subjected to (2, 11, 12)/relieved of (19, 26, 64) pressure as a function of the stroke movement of the injection-valve member (34).
- Device for the injection of fuel according to Claim 1, characterized in that the injection-valve member (34) is assigned a valve element (27, 28) which is movable within a hydraulic space (33, 63) into which a control line (19) from the control space (15) of the pressure intensifier (3) issues.
- Device for the injection of fuel according to Claim 2, characterized in that the valve element (27, 28) arranged within the hydraulic space (33, 63) acts upon that end face of the injection-valve member (34) which faces away from the injection orifices (39) located on the combustion-space side.
- Device for the injection of fuel according to Claim 2, characterized in that the valve element (27, 28) projects with a face (29, 60, 62) capable of being acted upon hydraulically into a control space (21) subjecting the injection-valve member (34) to pressure.
- Device for the injection of fuel according to Claim 2, characterized in that the valve element (27) is of one-part design and has a control edge (30) which, with a control edge (31) on the hydraulic space (33), forms a slide seal.
- Device for the injection of fuel according to Claim 2, characterized in that a return line (26.2, 64) branches off from the hydraulic space (33, 63) into the low-pressure region.
- Device for the injection of fuel according to Claims 5 and 6, characterized in that, in the event of a stroke movement of the injection-valve member (34) which is triggered by the control space (21) being relieved of pressure and which is smaller than a stroke travel h1 (32) - the overlap of the control edges (30, 31) -, the slide seal (30, 31) remains closed and an injection of fuel into a combustion space (41) at a first pressure level takes place.
- Device for the injection of fuel according to Claims 5 and 6, characterized in that, in the event of a stroke movement of the injection-valve member (34) which is triggered by the control space (21) being further relieved of pressure and which exceeds the stroke travel h1 (32), the control space (15) of the pressure intensifier (3) can be connected via the control line (19) and the open control edges (30, 31) to the second return (26.2) located on the low-pressure side and an injection of fuel into a combustion space (41) at a second higher pressure level takes place.
- Device for the injection of fuel according to Claim 2, characterized in that the valve element (28) is of multi-part design and comprises a first valve part (28.1) and a second valve part (28.2), at least one of which is subjected to the pressure prevailing in the control space (21) of the injection-valve member (34).
- Device for the injection of fuel according to Claim 9, characterized in that the first valve part (28.1) is guided in the second valve part (28.2), and a stroke travel h1 (32) is set between one end face (29) of the first valve part (28.1) and a stroke stop (68) of the second valve part (28.2).
- Device for the injection of fuel according to Claim 10, characterized in that the second valve part (28.2) has a control edge (30) which cooperates with a sealing seat in the hydraulic space (63).
- Device for the injection of fuel according to Claims 10 and 11, characterized in that, when the control space (21) is relieved of pressure, the first valve part (28.1) moves up against the stop (68) by the amount of the stroke travel h1 (32), and the injection-valve member (34) executes an injection of fuel into the combustion space (41) at a first pressure level.
- Device for the injection of fuel according to Claims 10 and 11, characterized in that, when the control space (21) is further relieved of pressure, the first valve part (28.1) opens the second valve part (28.2) at the sealing seat in the hydraulic space (63) after the completion of the stroke travel h1 (32) and relieves the control space (15) on the low pressure side via the control line (19) and the hydraulic space (63), and an injection of fuel at a second higher pressure level takes place.
- Device for the injection of fuel according to Claim 9, characterized in that one of the valve parts (28.1, 28.2) of the multi-part valve element (28) is placed into a sealing seat in the hydraulic space (63) under the load of a spring element (70).
- Device for the injection of fuel according to Claims 9 and 14, characterized in that a piston extension (66) of the first valve part (28.1) passes through the second valve part (28.2) so as to form an annular gap (72), and the piston extension (66) of the first valve part (28.1) acts upon the injection-valve member (34) on the end face.
- Device for the injection of fuel according to Claims 9 and 14, characterized in that, between the second valve part (28.2) and the injection-valve member (34), a stroke travel h1 (32) can be predetermined, by the amount of which the injection-valve member (34) can be moved for the injection of fuel at a first pressure level when a control space (21) is relieved of pressure.
- Device for the injection of fuel according to Claims 9 and 16, characterized in that, when the control space (21) is further relieved of pressure and in the event of an opening movement of the injection-valve member (34) exceeding the stroke travel h1 (32), the said injection-valve member moves the second valve part (28.2) out of its seat in the hydraulic space (63) and relieves the control space (15) of the pressure intensifier (3) on the low-pressure side via a control line (19), so that an injection of fuel into the combustion space (41) at a second higher pressure level takes place.
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