EP1520101B1 - Fuel injector comprising booster for multiple injection - Google Patents
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- EP1520101B1 EP1520101B1 EP03720254A EP03720254A EP1520101B1 EP 1520101 B1 EP1520101 B1 EP 1520101B1 EP 03720254 A EP03720254 A EP 03720254A EP 03720254 A EP03720254 A EP 03720254A EP 1520101 B1 EP1520101 B1 EP 1520101B1
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- F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
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- F02M61/205—Means specially adapted for varying the spring tension or assisting the spring force to close the injection-valve, e.g. with damping of valve lift
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- F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
- F02M2200/30—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped
- F02M2200/304—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped using hydraulic means
Definitions
- EP 0 562 046 B1 discloses an actuation and valve arrangement with damping for an electronically controlled injection unit.
- the actuation and valve arrangement for a hydraulic unit has an electrically energizable electromagnet with a fixed stator and a movable anchor.
- the anchor has a first and a second Surface on.
- the first and second surfaces of the anchor define first and second a second cavity, wherein the first surface of the armature assigns to the stator.
- the valve is able to To pass from a sump a hydraulic actuating fluid to the injector.
- a damping fluid may be with respect to one of the cavities of the solenoid assembly be collected there or be drained from there.
- DE 101 23 910.6 relates to a fuel injection device. This is at a Internal combustion engine used.
- the combustion chambers of the internal combustion engine are supplied with fuel via fuel injectors.
- the fuel injectors are acted upon by a high pressure source;
- the fuel injection according to DE 101 23 910.6 a pressure booster, a movable pressure booster piston having a connectable to the high pressure source space of a with the Fuel injector connected high-pressure chamber separates
- the fuel pressure in the high-pressure chamber can be achieved by filling a back space of the pressure booster with fuel or vary by draining this backspace of fuel.
- the fuel injector comprises a movable closing piston for opening or closing the injection ports facing the combustion chamber.
- the closing piston protrudes a closing pressure chamber, so that it can be acted upon by fuel pressure. Thereby a force acting on the closing piston in the closing direction is achieved.
- a closing pressure chamber for opening or closing the injection ports facing the combustion chamber.
- the closing piston protrudes a closing pressure chamber, so that it can be acted upon by fuel pressure. Thereby a force acting on the closing piston in the closing direction is achieved.
- the Closing pressure room and another room are shared by a working room formed, with all parts of the working space permanently for the exchange of Fuel are interconnected.
- the inventively proposed fuel injector with pressure booster allows the Execution of multiple injections into the combustion chamber of a self-igniting internal combustion engine by running on a pressure booster piston control sections. These allow for operation in combination with a 2/2-way valve the pressure translator, i. for pressure build-up in a compression chamber and for pressure relief a control room, multiple injections at a high pressure level.
- the use of one for mass production of injection components rather unsuitable 3/2-way valve, which in the required tolerances difficult and with high Costs connected to manufacture can be avoided.
- Control sections on a rotationally symmetric component such as e.g. a pressure booster piston, can be produced cheaper in terms of the required accuracy;
- the 2/2-way valve used on the pressure-translated fuel injector has a relatively simple and interference-insensitive construction.
- the smallest pilot injection quantities to be injected can be at the pressure booster piston formed control sections with respect to their axial length, i. in Lifting direction of the pressure booster piston, very narrow.
- the control sections can be realized another pre-injection phase, which accordingly The design of the control sections may be shorter or longer than a previous first pilot phase, for example.
- a first preinjection phase downstream pilot injection phase can by appropriate interpretation of the control sections and a longer main injection phase in the combustion chamber of the internal combustion engine can be realized with little effort.
- the single FIGURE shows the hydraulic circuit diagram of an executed according to the invention Kraftstoffinjektors, in which the working space of an upstream pressure booster on a high pressure accumulator (common rail) with high pressure fuel can be acted upon.
- the figure shows a device for injecting fuel with a fuel injector, which is preceded by a pressure booster and via a 2/2-way valve trained metering valve is actuated
- a fuel injector 1 comprises a high-pressure storage space 2, a pressure booster 5 and a preferred designed as 2/2-way valve metering valve 6.
- the pressure intensifier 5 is a Downstream of injection valve, the injection valve member 34 via a hydraulic Room 31 and a nozzle chamber 28 can be actuated.
- the pressure booster 5 From high-pressure accumulator 2 (common rail) runs a supply line 9, which has an inlet 42 to a working space 10 of the pressure booster 5 has.
- the pressure booster 5 comprises a control chamber 11.
- the working chamber 10 of the pressure booster 5 is separated from the control chamber 11 of the pressure booster 5 by a piston 12, in the embodiment according to Figure 1, a first part piston 13 in enlarged Diameter and a second partial piston 14 in comparison to the first part piston 13th reduced diameter.
- the first partial piston 13 and the second partial piston 14 may be formed as separate components; in a modification of that shown in Figure 1 Structure of the piston 12, the first part piston 13 and the second part piston 14 also be formed integrally.
- the second sub-piston 14 of the piston 12 within the pressure booster 5 is through a preferably acted as a spiral spring spring element 17 acted on the one hand at the bottom of the control chamber 11 of the pressure booster 5 and on the other hand to a spring stop 18 in the upper region of the first piston 14 is supported.
- the pressure intensifier 5 also includes a trained example as a support ring 16 stop for the upper end side of the first part piston 13 of the piston 12th
- the control chamber 11 of the pressure booster 5 is connected via a control line 26 with the preferred designed as a 2/2-way valve metering valve 6 in conjunction, wherein the Circuit from the closed position shown in Figure 1 in the open position a Drukkentlastung the control chamber 11 in a low-pressure side return 8 causes. That as 2/2-way valve formed metering valve 6 can be used both as a solenoid valve and piezoelectric actuator be formed trained. Furthermore, the 2/2-way valve according to the in FIG illustrated embodiment as a servo valve or directly applied valve be formed.
- the control chamber 11 of the pressure booster is beyond about an overflow line 41 with a compression chamber 15 in the lower region of the pressure booster 5 in connection.
- a connecting line 32 from which the compression space 15 of the pressure booster. 5 connects to a hydraulic chamber 31, which can be formed preferably as a nozzle needle Injection valve member 34 acted upon.
- the compression chamber 15 is connected to the hydraulic Room 31 parallel to the connecting line 32 between the hydraulic space 31st and the compression chamber 15 connected via another line, which is a throttle point 30 contains.
- a fuel inlet 27 branches off, which is in a nozzle chamber 28 opens.
- the nozzle space designated by reference numeral 28 is within one Nozzle body 4 of the fuel injector 1 is formed and encloses the injection valve member 34 annular. In the region of the nozzle chamber 28 is on the outer circumference of the injection valve member 34, a pressure shoulder 38 is formed.
- the hydraulic chamber 31 contains a spring element 33 designed as a spiral spring which on the one hand on the ceiling of the hydraulic chamber 31 and on the other hand on the End face 35 of the injection valve member 34 is supported.
- the injection valve member 34 encloses in the region of a pressure stage 38, runs as an annular gap 26th trained inlet in the direction of the needle tip 37 out.
- a combustion chamber side seat of the injection valve member 34 is formed.
- This configured as a conical seat seat on the needle tip 37 of the Injection valve member 34 opens or closes in a combustion chamber 7 of a self-igniting Internal combustion engine opening injection ports 39, the double as Hole rows or simple hole rows holes can be formed in a circular shape and about which the fuel when entering the combustion chamber 7 of the self-igniting internal combustion engine atomized.
- the ruling in the interior of the high-pressure accumulator chamber 2 Pressure on the working space 10 of the booster on is preferably designed as a 2/2-way valve Metering valve 6 is not activated and there is no injection.
- this Condition is in the high-pressure reservoir 2 (common rail) applied pressure in the working space 10 of the pressure booster 5 at the metering valve 6 via the working space 10, an im first partial piston 13 formed throttle body 40, via the control chamber 11 and the control line 26 on.
- the inside of the high pressure accumulator 2 prevailing pressure via a arranged in the supply line 9 check valve 43 via the Fuel inlet 27 in the nozzle chamber 28 of the injector body 4 on; in which the front side 35 of Injection valve member 34 acted upon hydraulic chamber 31 is the inside the pressure accumulator 2 prevailing pressure via the supply line 9, the check valve 43, the inlet 29 to the compression chamber 15 and the line branching off there with throttle 30 on.
- the compression space 15 of the pressure booster is via the inlet 29, seen in the flow direction of the fuel behind the Check valve 43 branches off from the supply line 9, with high pressure Fuel filled.
- the nozzle body 4 of the fuel injector 1 are at the compression space 15 of the Pressure translator 5 facing side of the second piston part 14 of the piston 12 control sections 19 and 21 formed.
- the control sections 19 and 21 in the stroke direction of the first piston part 14 in the Compression space 15 of the pressure booster 5 seen, one behind the other.
- On the peripheral surface of the second sub-piston 14 is a control portion 19 in a compared to Outside diameter of the first part piston 14 of reduced diameter formed, the seen in the stroke direction of the second part piston 14, in a first axial length 19.1 extends.
- the further control section 21 is separated from the control section 19 by a collar.
- the collar which separates the control section 19 from the further control section 21 is in first diameter of the first part piston 14 executed.
- the axial length 21.1 of the other Control section 21 is compared to the axial length 19.1 of the control section 19th considerably smaller. While the control section 19 is formed as an annular space, is the further control section 21 in comparison to the control section 19, for example as Obtain annular groove.
- the control section 19 is on the collar on the first part piston 14 by a control edge 20th limited, while on the opposite side of the covenant on the outer circumference of the first Partial piston 14, a second control edge 22 limits the further control section 21.
- the active relief of the hydraulic chamber 31 in the nozzle body 4 of the fuel injector takes place by an immersion movement of the first part piston 14 in the compression space 15.
- Has the second part piston 14 covered a certain stroke connects the further control section 21, which may be formed as an annular groove, has a cross section between the hydraulic chamber 31 and the connecting line 32 on the one hand the overflow line 41 into the control chamber 11, the control line 26 to the low pressure side Return 8 on the other hand with each other.
- the further control section 21 of the hydraulic chamber 31 are placed on low pressure, so that the force acting on the end face 35 of the injection valve member 34 decreases, so that the Injection valve member 34 can not be held in its closed position.
- the injection pressure is higher than that in the beginning Interior of the high pressure accumulator 2 prevailing pressure (rail pressure).
- a high injection pressure has a favorable effect on reducing the emissions of a self-igniting Internal combustion engine and the achievement of high specific performance. The inherent energy of the fuel is best implemented in this way.
- the hydraulic chamber 31 may be the injection valve member 34 at the end face 35 applied, not too long connected to the low-pressure side return 8 stay.
- the desired pilot injection quantity can be further determined by the axial length 21.1
- Control section 21 can be influenced.
- the axial length 21.1 of the further control section 21 is just dimensioned so that an overflow of fuel from the hydraulic space 31 via the connecting line 32 in the overflow 41 and from there via the control chamber 11 in the control line 26 is possible.
- control section 19 and 20 can this may be another pilot injection or a longer main injection phase.
- the main injection phase is terminated by either the first control edge 20 of the control section 19 opposite control edge between the fluid connection the mouths 25 and 24 of the lines 41 and 32 closes and this daduch interrupts or otherwise by deactivating the pressure booster. 5
- the pressure in the nozzle chamber 28 is in the high-pressure reservoir 2 prevailing pressure level reduced.
- the control chamber 11 of the pressure booster 5 separated from the low-pressure side return 8.
- the throttle 12 provided in the throttle chamber 11 of the pressure booster fifth is effective.
- rail pressure level builds up aut, since this is no longer on the control line 26 with the low-pressure side return. 8 communicates.
- this is preferably designed as a 2/2-way valve Metering valve 6 placed in its closed position shown in Figure 1.
- the pressure in the compression chamber 15, in the nozzle chamber 28 and in the hydraulic chamber 31 drops to rail pressure level from.
- the injection valve member 34 is hydraulically balanced and is acted upon by the force acting on the end face 35 of the injection valve member 34 spring force
- Spring element 34 is placed in its closed position and closes the injection openings 39 at the needle tip 37 of the injection valve member 34.
- the piston 12 of the pressure booster 5 becomes effective the return spring 17, which acts on a stop 18 on the second partial piston 14, again returned to the starting position, wherein the compression chamber 15 by the of the Supply line 9 branching supply line 29 is refilled with fuel.
- the hydraulic Room 31 is via the supply line 9, in which a pressure pulsations damping Check valve 43 may be included, the inlet 29 to the compression chamber 15th and the branching off this line with throttle point 30, refilled with fuel.
- the check valve 43 can immediately behind the Mouth point in the high-pressure reservoir 2 or be arranged there. Instead of a check valve 43 may also be arranged there a throttle element. By the Check valve 43 or a throttle element arranged there are actuated the pressure booster 5 of the high-pressure accumulator 2 from the compression chamber 15, of the Lines 29 and 27 and separated from the nozzle chamber 28.
- the proposed solution according to the invention combines a simply designed 2/2-way valve, which is designed as a metering valve 6, with a pressure booster piston part, on which the stroke direction of the partial piston seen several control sections are formed lying one behind the other.
- a simply designed 2/2-way valve which is designed as a metering valve 6, with a pressure booster piston part, on which the stroke direction of the partial piston seen several control sections are formed lying one behind the other.
- the use of a consuming and costly to be produced bypassed 3/2-way valve on the other hand can be easily pre-injection, main injection phases and Represents post-injections in the course of an injection molding.
- a single metering valve 6 are used.
- the control sections 19 and 21 in the lower region of the second Partial piston 12 of the pressure booster 5 can be easily produced.
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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 Verbrennungskraftmaschine anzupassen. Zur Erzielung hoher spezifischer Leistungen und zur Reduktion der Emissionen der selbstzündenden 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 at load and adjust the speed of the internal combustion engine. To achieve high specific Achievements and to reduce the emissions of the self-igniting 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 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 In accumulator injection systems, pressure intensifiers are used.
EP 0 562 046 B1 offenbart eine Betätigungs- und Ventilanordnung mit Bedämpfung für eine elektronisch gesteuerte Einspritzeinheit. Die Betätigungs- und Ventilanordnung für eine hydraulische Einheit weist einen elektrisch erregbaren Elektromagneten mit einem festen Stator und einem bewegbaren Anker auf. Der Anker weist eine erste und eine zweite Oberfläche auf. Die erste und die zweite Oberfläche des Ankers definieren einen ersten und einen zweiten Hohlraum, wobei die erste Oberfläche des Ankers dem Stator zuweist. Es ist ein Ventil vorgesehen, welches mit dem Anker verbunden ist. Das Ventil ist in der Lage, aus einem Sumpf ein hydraulisches Betätigungsfluid an die Einspritzvorrichtung zu leiten. Ein Dämpfungsfluid kann in bezug auf einen der Hohlräume der Elektromagnetanordnung dort gesammelt werden bzw. von dort abgelassen werden. Mittels eines in eine Zentralbohrung hineinragenden Bereiches eines Ventils kann die Strömungsverbindung des Dämpfungsfluides proportional zu dessen Viskosität selektiv freigegeben bzw. verschlossen werden. EP 0 562 046 B1 discloses an actuation and valve arrangement with damping for an electronically controlled injection unit. The actuation and valve arrangement for a hydraulic unit has an electrically energizable electromagnet with a fixed stator and a movable anchor. The anchor has a first and a second Surface on. The first and second surfaces of the anchor define first and second a second cavity, wherein the first surface of the armature assigns to the stator. It is provided a valve which is connected to the armature. The valve is able to To pass from a sump a hydraulic actuating fluid to the injector. A damping fluid may be with respect to one of the cavities of the solenoid assembly be collected there or be drained from there. By means of a central hole protruding portion of a valve, the flow connection of the damping fluid selectively released or closed in proportion to its viscosity become.
DE 101 23 910.6 bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung. Diese wird an einer Verbrennungskraftmaschine eingesetzt. Die Brennräume der Verbrennungskraftmaschine werden über Kraftstoffinjektoren mit Kraftstoff versorgt. Die Kraftstoffinjektoren werden über eine Hochdruckquelle beaufschlagt; ferner umfasst die Kraftstoffeinspritzung gemäß DE 101 23 910.6 einen Druckübersetzer, der einen beweglichen Druckübersetzerkolben aufweist, welchen einen an die Hochdruckquelle anschließbaren Raum von einem mit dem Kraftstoffinjektor verbundenen Hochdruckraum trennt Der Kraftstoffdruck im Hochdruckraum läßt sich durch Befüllen eines Rückraumes des Druckübersetzers mit Kraftstoff bzw. durch Entleeren dieses Rückraumes von Kraftstoff variieren.DE 101 23 910.6 relates to a fuel injection device. This is at a Internal combustion engine used. The combustion chambers of the internal combustion engine are supplied with fuel via fuel injectors. The fuel injectors are acted upon by a high pressure source; Furthermore, the fuel injection according to DE 101 23 910.6 a pressure booster, a movable pressure booster piston having a connectable to the high pressure source space of a with the Fuel injector connected high-pressure chamber separates The fuel pressure in the high-pressure chamber can be achieved by filling a back space of the pressure booster with fuel or vary by draining this backspace of fuel.
Der Kraftstoffinjektor umfasst einen beweglichen Schließkolben zum Öffnen bzw. Verschliessen der dem Brennraum zuweisenden Einspritzöffnungen. Der Schließkolben ragt in einen Schließdruckraum hinein, so dass dieser mit Kraftstoffdruck beaufschlagbar ist. Dadurch wird eine den Schließkolben in Schließrichtung beaufschlagende Kraft erzielt. Der Schließdruckraum und ein weiterer Raum werden durch einen gemeinsamen Arbeitsraum gebildet, wobei sämtliche Teilbereiche des Arbeitsraumes permanent zum Austausch von Kraftstoff miteinander verbunden sind.The fuel injector comprises a movable closing piston for opening or closing the injection ports facing the combustion chamber. The closing piston protrudes a closing pressure chamber, so that it can be acted upon by fuel pressure. Thereby a force acting on the closing piston in the closing direction is achieved. Of the Closing pressure room and another room are shared by a working room formed, with all parts of the working space permanently for the exchange of Fuel are interconnected.
Mit dieser Lösung kann durch Ansteuerung des Druckübersetzers über den Rückraum erreicht werden, dass die Ansteuerverluste im Kraftstoffhochdrucksystem im Vergleich zu einer Ansteuerung über einen zeitweise mit der Kraftstoffhochdruckwelle verbundenen Arbeitsraum kleingehalten werden können. Ferner wird der Hochdruckraum nur bis auf das Druckniveau des Hochdruckspeicherraumes druckentlastet und nicht bis auf das Leckagedruckniveau. Dies verbessert einerseits den hydraulischen Wirkungsgrad, andererseits kann ein schnellerer Druckaufbau bis auf das Systemdruckniveau erfolgen, so dass die zwischen den Einspritzphasen liegenden zeitlichen Abstände verkürzt werden können.With this solution can be achieved by controlling the pressure booster on the back room be that the drive losses in the high-pressure fuel system compared to a control via a temporarily connected to the high-pressure fuel shaft Working space can be kept small. Furthermore, the high-pressure chamber is only up to the Pressure level of the high-pressure reservoir pressure relieved and not to the leakage pressure level. This improves on the one hand the hydraulic efficiency, on the other hand can a faster pressure build up to the system pressure level so that the between the injection phases lying temporal distances can be shortened.
Das später veröffentlichte Dokument DE 101 23 914 zeigt ein Common-Rail-Einspritzsystem mit Druckübersetzer.The later published document DE 101 23 914 shows Common rail injection system with pressure booster.
Bei druckgesteuerten Common-Rail-Einspritzsystemen mit Druckübersetzer tritt das Problem auf, dass die Stabilität der in den Brennraum einzuspritzenden Einspritzmengen, besonders die Darstellung sehr kleiner Einspritzmengen, wie z.B. bei Voreinspritzung gefordert, nicht gewährleistet ist. Dies wird vor allem darauf zurückgeführt, dass die Düsennadel bei druckgesteuerten Einspritzsystemen sehr schnell öffnet. Daher können sich sehr kleine Streuungen in der Ansteuerdauer des Steuerventiles stark auf die Einspritzmenge auswirken. Man hat versucht, diesem Problem dadurch abzuhelfen, einen separaten Nadelhubdämpferkolben, der einen Dämpfungsraum begrenzt und in einer hochdruckdichten Spielpassung geführt sein muss, einzusetzen. Diese Lösung gestattet zwar eine Reduzierung der Nadelöffnungsgeschwindigkeit, andererseits wird durch diese Lösung der konstruktive Aufwand und damit die Kosten des Einspritzsystemes stark erhöht In pressure-controlled common rail injection systems with pressure booster the problem occurs on that the stability of injected into the combustion chamber injection quantities, especially the representation of very small injection quantities, such as required at pre-injection, is not guaranteed. This is mainly attributed to the fact that the nozzle needle opens very quickly in pressure-controlled injection systems. Therefore, can be very small Scattering in the control period of the control valve strongly affect the injection quantity. An attempt has been made to remedy this problem by providing a separate needle stroke piston, which limits a damping space and in a high pressure tight clearance must be conducted. Although this solution allows a reduction of Needle opening speed, on the other hand, by this solution, the constructive Expenditure and thus the cost of the injection system greatly increased
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.
Um eine möglichst flexible Einspritzung darzustellen, wurden Systeme mit zwei Magnetventilen entwickelt. Da zwei Magnetventile jedoch aufwendig und teuer sind, ist es wünschenswert, nur ein Magnetventil pro Injektor-/Druckverstärker-Kombination einzusetzen. Ein solches System wurde bisher über ein 3/2-Wege-Ventil gesteuert, um Mehrfacheinspritzungen darzustellen. Diese Ventile sind kompliziert im Aufbau und in einer Serienfertigung aufgrund der geforderten engen Toleranzen nur schwer in der geforderten Genauigkeit herzustellen.In order to provide the most flexible possible injection, systems with two solenoid valves developed. However, since two solenoid valves are expensive and expensive, it is desirable use only one solenoid valve per injector / booster combination. Such a system was previously controlled via a 3/2-way valve to multiple injections display. These valves are complicated in construction and in mass production due to the required tight tolerances difficult in the required accuracy manufacture.
Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Kraftstoffinjektor mit Druckübersetzer erlaubt die Ausführung von Mehrfacheinspritzungen in den Brennraum einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine durch an einem Druckübersetzerkolben ausgeführte Steuerabschnitte. Diese ermöglichen in Kombination mit einem 2/2-Wege-Ventil zur Betätigung des Druckübersetzers, d.h. zum Druckaufbau in einem Kompressionsraum und zur Drukkentlastung eines Steuerraumes, Mehrfacheinspritzungen auf einem hohen Druckniveau. Der Einsatz eines für Großserienproduktion von Einspritzkomponenten eher ungeeigneten 3/2-Wege-Ventils, welches in den geforderten Toleranzen nur schwierig und mit hohen Kosten verbunden zu fertigen ist, lässt sich umgehen.The inventively proposed fuel injector with pressure booster allows the Execution of multiple injections into the combustion chamber of a self-igniting internal combustion engine by running on a pressure booster piston control sections. These allow for operation in combination with a 2/2-way valve the pressure translator, i. for pressure build-up in a compression chamber and for pressure relief a control room, multiple injections at a high pressure level. The use of one for mass production of injection components rather unsuitable 3/2-way valve, which in the required tolerances difficult and with high Costs connected to manufacture can be avoided.
Steuerabschnitte an einem rotationssymetrischen Bauteil wie z.B. einem Druckübersetzerkolben, lassen sich hinsichtlich der geforderten Genauigkeiten preisgünstiger herstellen; darüber hinaus hat das am druckübersetzten Kraftstoffinjektor eingesetzte 2/2-Wege-Ventil einen relativ einfachen und störungsunempfindlichen Aufbau.Control sections on a rotationally symmetric component such as e.g. a pressure booster piston, can be produced cheaper in terms of the required accuracy; In addition, the 2/2-way valve used on the pressure-translated fuel injector has a relatively simple and interference-insensitive construction.
Zur Darstellung während einer Voreinspritzphase in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine einzuspritzender kleinster Voreinspritzmengen, können die am Druckübersetzerkolben ausgebildeten Steuerabschnitte hinsichtlich ihrer axialen Länge, d.h. in Hubrichtung des Druckübersetzerkolbens, sehr schmal ausgeführt werden. Durch die Geometrie der Steuerabschnitte kann eine weitere Voreinspritzphase realisiert werden, die entsprechend der Ausbildung der Steuerabschnitte kürzer oder länger bemessen sein kann, als eine vorhergehende erste Voreinspritzphase, um ein Beispiel zu nennen. Anstelle einer weiteren, einer ersten Voreinspritzphase nachgeordneten Voreinspritzphase, kann durch entsprechende Auslegung der Steuerabschnitte auch eine längere Haupteinspritzphase in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine mit geringem Aufwand realisiert werden.For display during a pre-injection phase into the combustion chamber of the internal combustion engine The smallest pilot injection quantities to be injected can be at the pressure booster piston formed control sections with respect to their axial length, i. in Lifting direction of the pressure booster piston, very narrow. Through the geometry The control sections can be realized another pre-injection phase, which accordingly The design of the control sections may be shorter or longer than a previous first pilot phase, for example. Instead of a further, a first preinjection phase downstream pilot injection phase can by appropriate interpretation of the control sections and a longer main injection phase in the combustion chamber of the internal combustion engine can be realized with little effort.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender erläutert.With reference to the drawing, the invention will be explained in more detail below.
Die einzige Figur zeigt den hydraulischen Schaltplan eines erfindungsgemäß ausgeführten Kraftstoffinjektors, bei dem der Arbeitsraum eines vorgeschalteten Druckübersetzers über einen Hochdruckspeicherraum (Common-Rail) mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagbar ist.The single FIGURE shows the hydraulic circuit diagram of an executed according to the invention Kraftstoffinjektors, in which the working space of an upstream pressure booster on a high pressure accumulator (common rail) with high pressure fuel can be acted upon.
Die Figur zeigt eine Einrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff mit einem Kraftstoffinjektor, dem ein Druckübersetzer vorgeschaltet ist und der über ein als 2/2-Wege-Ventil ausgebildetes Zumessventil betätigbar istThe figure shows a device for injecting fuel with a fuel injector, which is preceded by a pressure booster and via a 2/2-way valve trained metering valve is actuated
Gemäß des in Figur 1 dargestellten hydraulischen Schaltschemas eines Kraftstoffinjektors
1 umfasst dieser einen Hochdruckspeicherraum 2, einen Druckübersetzer 5 sowie ein bevorzugt
als 2/2-Wege-Ventil ausgebildetes Zumessventil 6. Dem Druckübersetzer 5 ist ein
Einspritzventil nachgeschaltet, dessen Einspritzventilglied 34 über einen hydraulischen
Raum 31 und einen Düsenraum 28 betätigbar ist.According to the illustrated in Figure 1 hydraulic circuit diagram of a fuel injector
1, this comprises a high-pressure storage space 2, a
Vom Hochdruckspeicherraum 2 (Common-Rail) verläuft eine Zuleitung 9, die einen Zulauf
42 zu einem Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers 5 aufweist. Neben dem Arbeitsraum 10
umfasst der Druckübersetzer 5 einen Steuerraum 11. Der Arbeitsraum 10 des Druckübersetzers
5 ist vom Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 durch einen Kolben 12 getrennt,
der in der Ausführungsvariante gemäß Figur 1 einen ersten Teilkolben 13 in vergrößertem
Durchmesser sowie einen zweiten Teilkolben 14 in im Vergleich zum ersten Teilkolben 13
verringertem Durchmesser umfasst. Der erste Teilkolben 13 und der zweite Teilkolben 14
können als getrennte Bauteile ausgebildet sein; in Abwandlung des in Figur 1 dargestellten
Aufbaus des Kolbens 12 können der erste Teilkolben 13 und der zweite Teilkolben 14 auch
einstückig ausgebildet werden.From high-pressure accumulator 2 (common rail) runs a supply line 9, which has an
Der zweite Teilkolben 14 des Kolbens 12 innerhalb des Druckübersetzers 5 ist durch ein
bevorzugt als Spiralfeder ausgebildetes Federelement 17 beaufschlagt, welche sich einerseits
am Boden des Steuerraums 11 des Druckübersetzers 5 und andererseits an einem Federanschlag
18 im oberen Bereich des ersten Teilkolbens 14 abstützt. Der Druckübersetzer
5 umfasst darüber hinaus einen beispielsweise als Stützring 16 ausgebildeten Anschlag für
die obere Stirnseite des ersten Teilkolbens 13 des Kolbens 12.The
Der Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 steht über eine Steuerleitung 26 mit dem bevorzugt
als 2/2-Wege-Ventil ausgebildeten Zumessventil 6 in Verbindung, wobei dessen
Schaltung von der in Figur 1 dargestellten Schließstellung in die Offenstellung eine Drukkentlastung
des Steuerraumes 11 in einen niederdruckseitigen Rücklauf 8 bewirkt. Das als
2/2-Wege-Ventil ausgebildete Zumessventil 6 kann sowohl als Magnetventil als auch Piezoaktor
betätigt ausgebildet sein. Ferner kann das 2/2-Wege-Ventil gemäß der in Figur 1
dargestellten Ausführungsvariante als Servoventil oder als direkt beaufschlagtes Ventil
ausgebildet werden. Der Steuerraum 11 des Druckübersetzers steht darüber hinaus über
eine Überströmleitung 41 mit einem Kompressionsraum 15 im unteren Bereich des Druckübersetzers
5 in Verbindung. Vom Kompressionsraum 15 des Druckübersetzers 5, in welchen
die Überströmleitung 41 an einer Mündungsstelle 24 mündet, zweigt in gleicher Höhe
eine Verbindungsleitung 32 ab, welche den Kompressionsraum 15 des Druckübersetzers 5
mit einem hydraulischen Raum 31 verbindet, der ein bevorzugt als Düsennadel ausbildbares
Einspritzventilglied 34 beaufschlagt. Der Kompressionsraum 15 ist mit dem hydraulischen
Raum 31 parallel zur Verbindungsleitung 32 zwischen dem hydraulischen Raum 31
und dem Kompressionsraum 15 über eine weitere Leitung verbunden, die eine Drosselstelle
30 enthält. Die Befüllung des Kompressionsraumes 15 erfolgt über einen Abzweig
29, der von der Zuleitung 9 vom Hochdruckspeicherraum 2 unterhalb eines in dieser aufgenommenen
Rückschlagventiles 43 abzweigt. Über die Zuleitung 9, in welcher zur Vermeidung
von Rückwirkungen auftretender Druckpulsationen bzw. Druckwellenreflexionen
in das Innere des Hochdruckspeicherraumes 2 ein diese Pulsationen dämpfendes Rückschlagventil
43 aufgenommen ist, zweigt ein Kraftstoffzulauf 27 ab, der in einen Düsenraum
28 mündet. Der mit Bezugszeichen 28 bezeichnete Düsenraum ist innerhalb eines
Düsenkörpers 4 des Kraftstoffinjektors 1 ausgebildet und umschliesst das Einspritzventilglied
34 ringförmig. Im Bereich des Düsenraumes 28 ist am Außenumfang des Einspritzventilgliedes
34 eine Druckschulter 38 ausgebildet.The control chamber 11 of the
Der hydraulische Raum 31, enthält ein als Spiralfeder ausgebildetes Federelement 33, welches
sich einerseits an der Decke des hydraulischen Raumes 31 und andererseits an der
Stirnseite 35 des Einspritzventilgliedes 34 abstützt. Vom Düsenraum 28, der das Einspritzventilglied
34 im Bereich einer Druckstufe 38 umschliesst, verläuft ein als Ringspalt 26
ausgebildeter Zulauf in Richtung auf die Nadelspitze 37 hin. An der Nadelspitze 37 des
Einspritzventilgliedes 34 ist ein brennraumseitiger Sitz des Einspritzventilgliedes 34 ausgebildet.
Dieser beispielsweise als Kegelsitz konfigurierte Sitz an der Nadelspitze 37 des
Einspritzventilgliedes 34 öffnet bzw. verschliesst in einen Brennraum 7 einer selbstzündenden
Verbrennungskraftmaschine einmündende Einspritzöffnungen 39, die als doppelte
Lochreihen oder einfache Lochreihenbohrungen in Kreisform ausgebildet sein können und
über welche der Kraftstoff beim Eintreten in den Brennraum 7 der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine
zerstäubt.The
Über die Zuleitung 9 liegt der im Innenraum des Hochdruckspeicherraumes 2 herrschende
Druck am Arbeitsraum 10 des Druckverstärkers an. Im Grundzustand, d.h. im Ruhezustand
des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors 1 ist das bevorzugt als 2/2-Wege-Ventil ausgebildete
Zumessventil 6 nicht angesteuert und es findet keine Einspritzung statt. In diesem
Zustand liegt der im Hochdruckspeicherraum 2 (Common-Rail) anliegende Druck im Arbeitsraum
10 des Druckübersetzers 5 am Zumessventil 6 über den Arbeitsraum 10, eine im
ersten Teilkolben 13 ausgebildete Drosselstelle 40, über den Steuerraum 11 und die Steuerleitung
26 an. Ferner steht der im Inneren des Hochdruckspeicherraumes 2 herrschende
Druck über die im ersten Teilkolben 13 ausgebildete Drosselstelle 40 im Steuerraum 11
des Druckübersetzers 5 an. Ferner steht der im Inneren des Hochdruckspeicherraumes 2
herrschende Druck über ein in der Zuleitung 9 angeordnetes Rückschlagventil 43 über den
Kraftstoffzulauf 27 im Düsenraum 28 des Injektorkörpers 4 an; in dem die Stirnseite 35 des
Einspritzventilgliedes 34 beaufschlagenden hydraulischen Raum 31 liegt der im Inneren
des Hochdruckspeicherraumes 2 herrschende Druck über die Zuleitung 9, das Rückschlagventil
43, den Zulauf 29 zum Kompressionsraum 15 und die von dort abzweigende Leitungsverbindung
mit Drosselstelle 30 an. Der Kompressionsraum 15 des Druckübersetzers
wird über den Zulauf 29, der in Strömungsrichtung des Kraftstoffes gesehen hinter dem
Rückschlagventil 43 von der Zuleitung 9 abzweigt, mit unter hohem Druck stehenden
Kraftstoff befüllt.About the supply line 9 is the ruling in the interior of the high-pressure accumulator chamber 2
Pressure on the working
Im Grundzustand, d.h. dem in Figur 1 dargestellten Ruhezustand des erfindungsgemäß
vorgeschlagenen Kraftstoffinjektors sind alle Druckräume 10, 11 und 15 des Druckübersetzers
5 mit dem im Hochdruckspeicherraum 2 herrschenden Druckniveau beaufschlagt und
der Druckübersetzer 5 befindet sich im druckausgeglichenen Zustand. In diesem Zustand
liegt die Stirnseite des ersten Teilkolbens 13 am in den Injektorkörper 3 eingelassenen als
Anschlagelement fungierenden Abstützring 16 an. Der Druckverstärker 5 ist in diesem Zustand
deaktiviert und es findet keine Druckverstärkung statt. In diesem Zustand wird die
Kolbeneinheit 12 des Druckübersetzers über eine über die Rückstellfeder 17 in der geschlossenen
Abteilung gehalten, wenn sämtliche Druckräume 10, 11 bzw. 15 des Druckübersetzers
mit dem im Hochdruckspeicherraum 2 herrschenden Druckniveau (Rail-Druck)
beaufschlagt sind.In the ground state, i. the rest state of the invention shown in Figure 1
proposed fuel injector are all
Durch den im hydraulischen Raum 31 im Düsenkörper 4 herrschenden Raildruck wird eine
hydraulische Schließkraft auf die Stirnseite 35 des bevorzugt als Düsennadel ausgebildeten
Einspritzventilgliedes 34 ausgeübt. Zusätzlich zu dieser wirkt eine in Schließrichtung wirkende
Federkraft, hervorgerufen durch das als Spiralfeder beispielsweise ausgebildete Federelement
33 innerhalb des hydraulischen Raumes 31 auf die Stirnseite 35 ders Einspritzventilgliedes
34. Daher kann der im Inneren des Hochdruckspeicherraumes 2 herrschende
Druck (Raildruck) ständig im Düsenraum 28, der das Einspritzventilglied 34 im Bereich
einer Druckschulter 38 ringförmig umschliesst, anstehen, ohne dass das Einspritzventilglied
34 durch vertikale Bewegung in den hydraulischen Raum 31 die Einspritzöffnungen
35 in den Brennraum 7 der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine ungewollt freigibt.By prevailing in the
Erfolgt eine Ansteuerung des Druckübersetzers 5, erhöht sich der im Kompressionsraum
15, im Düsenraum 28 und im hydraulischen Raum 31 herrschende Druck, da der im Steuerraum
11 des Druckübersetzers 5 herrschende Druck abfällt, weil die Steuerleitung 26
durch Ansteuerung des Zumessventiles 6 mit dem niederdruckseitigen Rücklauf 8 in Verbindung
steht und das im Steuerraum 11 enthaltene Steuervolumen dorthin abströmt. Dies
führt jedoch noch nicht zum Öffnen des bevorzugt als Düsennadel ausgebildeten Einspritzventilgliedes
34 innerhalb des Düsenkörpers 4, da die Druckdifferenz zwischen dem Düsenraum
28 und dem hydraulischen Raum 31 noch nicht genügend groß ist. Erst bei einer
aktiven Entlastung des hydraulischen Raumes 31 erfolgt ein Öffnen des Einspritzventilgliedes
34, d.h. ein Einfahren seiner Stirnseite 35 in den hydraulischen Raum 31 im oberen
Bereich des Düsenkörpers 4 des Kraftstoffinjektors 1.If an activation of the
Zur Realisierung einer aktiven Entlastung des hydraulischen Raumes 31 im oberen Bereich
des Düsenkörpers 4 des Kraftstoffinjektors 1 sind an der dem Kompressionsraum 15 des
Druckübersetzers 5 zuweisenden Seite des zweiten Teilkolbens 14 des Kolbens 12 Steuerabschnitte
19 bzw. 21 ausgebildet. In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante liegen
die Steuerabschnitte 19 bzw. 21 in Hubrichtung des ersten Teilkolbens 14 in dem
Kompressionsraum 15 des Druckübersetzers 5 gesehen, hintereinander. An der Umfangsfläche
des zweiten Teilkolbens 14 ist ein Steuerabschnitt 19 in einem im Vergleich zum
Außendurchmesser des ersten Teilkolbens 14 verringerten Durchmesser ausgebildet, der
sich in Hubrichtung des zweiten Teilkolbens 14 gesehen, in einer ersten axialen Länge 19.1
erstreckt. Der weitere Steuerabschnitt 21 ist vom Steuerabschnitt 19 durch einen Bund getrennt.
Der Bund, der den Steuerabschnitt 19 vom weiteren Steuerabschnitt 21 trennt, ist im
ersten Durchmesser des ersten Teilkolbens 14 ausgeführt. Die axiale Länge 21.1 des weiteren
Steuerabschnittes 21 ist im Vergleich zur axialen Länge 19.1 des Steuerabschnittes 19
erheblich geringer bemessen. Während der Steuerabschnitt 19 als Ringraum ausgebildet ist,
ist der weitere Steuerabschnitt 21 im Vergleich zum Steuerabschnitt 19 beispielsweise als
Ringnut beschaffen. For realizing an active relief of the
Der Steuerabschnitt 19 ist am Bund am ersten Teilkolben 14 durch eine Steuerkante 20
begrenzt, während an der gegenüberliegenden Seite des Bundes am Außenumfang des ersten
Teilkolbens 14 eine zweite Steuerkante 22 den weiteren Steuerabschnitt 21 begrenzt.The
Anstelle der in Figur 1 in Hubrichtung des ersten Teilkolbens 14 gesehen, zwei hintereinander
liegenden Steuerabschnitt 19 bzw. 21, können entsprechend des vorgesehenen Hubweges
des ersten Teilkolbens 14 bei dessen Eintauchbewegung in den Kompressionsraum
15 des Druckübersetzers 5 auch drei Steuerabschnitte hintereinanderliegend ausgebildet
sein, entsprechend einer Anzahl von im Rahmen einer Mehrfacheinspritzung vorzunehmenden
Einspritzvorgängen in den Brennraum 7.Instead of the seen in Figure 1 in the stroke direction of the
Am Kompressionsraum 15 liegen die Mündungsstellen 24 der Überströmleitung 41 zum
Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 sowie die Abzweigstelle 25 der Verbindungsleitung
32 des Kompressionsraumes 15 mit dem hydraulischen Raum 31 einander gegenüber.At the
Die aktive Entlastung des hydraulischen Raumes 31 im Düsenkörper 4 des Kraftstoffinjektors
erfolgt durch eine Eintauchbewegung des ersten Teilkolbens 14 in den Kompressionsraum
15. Hat der zweite Teilkolben 14 einen bestimmten Hubweg zurückgelegt, verbindet
der weitere Steuerabschnitt 21, der als Ringnut ausgebildet sein kann, einen Querschnitt
zwischen dem hydraulischen Raum 31 und der Verbindungsleitung 32 einerseits mit
der Überströmleitung 41 in den Steuerraum 11, der Steuerleitung 26 zum niederdruckseitigen
Rücklauf 8 andererseits miteinander. Damit kann je nach axialer Länge 21.1 des weiteren
Steuerabschnittes 21 der hydraulische Raum 31 auf Niederdruck gelegt werden, so dass
die auf die Stirnseite 35 des Einspritzventilgliedes 34 wirkende Kraft abnimmt, so dass das
Einspritzventilglied 34 nicht mehr in seiner Schließstellung gehalten werden kann. Aufgrund
der im Düsenraum 28 anstehenden, auf die Druckschulter 38 des Einspritzventilgliedes
34 wirkenden hydraulischen Kraft, öffnet das Einspritzventilglied 34 und gibt die Einspritzöffnungen
39 in den Brennraum 7 der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine
mündenden Einspritzöffnungen frei. Der Einspritzdruck ist von Beginn an höher als der im
Innenraum des Hochdruckspeicherraumes 2 herrschende Druck (Raildruck). Ein hoher Einspritzdruck
wirkt sich günstig auf eine Reduzierung der Emissionen einer selbstzündenden
Verbrennungskraftmaschine sowie auf die Erzielung hoher spezifischer Leistungen aus.
Die dem Kraftstoff innewohnende Energie ist auf diese Weise am besten umsetzbar.The active relief of the
Um eine kleine Voreinspritzmenge im Rahmen einer Mehrfacheinspritzung darstellen zu
können, darf der hydraulische Raum 31, der das Einspritzventilglied 34 an dessen Stirnseite
35 beaufschlagt, nicht zu lange mit dem niederdruckseitigen Rücklauf 8 verbunden
bleiben. Die gewünschte Voreinspritzmenge kann durch die axiale Länge 21.1 des weiteren
Steuerabschnittes 21 beeinflusst werden. In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante
ist die axiale Länge 21.1 des weiteren Steuerabschnittes 21 gerade so bemessen, dass
ein Überströmen von Kraftstoff aus dem hydraulischen Raum 31 über die Verbindungsleitung
32 in die Überströmleitung 41 und von dort über den Steuerraum 11 in die Steuerleitung
26 möglich ist. Sobald der weitere Steuerabschnitt 21 bei weiterer Druckentlastung
des Steuerraumes 11 in den Kompressionsraum 15 des Druckübersetzers 5 einfährt, unterbricht
der Bund zwischen dem Steuerabschnitt 19 und dem weiteren Steuerabschnitt 21 die
Fluidverbindung zwischen der Verbindungsleitung 32 und der Überströmleitung 41 in den
Steuerraum 11. Der hydraulische Raum 31 und die Verbindungsleitung 32 sind demnach
durch den Bund von der Überströmleitung 41 dem Steuerraum 11 und dem von diesem
abzweigenden Überströmleitung 26 in den niederdruckseitigen Rücklauf 8 getrennt. Aus
hydraulischen Gründen ist vorteilhaft, wenn die Öffnungen der Überströmleitung 41 und
der Verbindungsleitung 32 in die Bohrung, in welche die Kolbeneinheit 12 läuft, münden.
In der Stellung, die in Figur 1 dargestellt ist und in der die Kolbeneinheit 12 an ihrem oberen
Anschlag 16, d.h. dem Abstutzring ruht, sind die Öffnungen der Verbindungsleitung 32
und der Überströmleitung 41 von dem Bund zwischen der Stirnseite 23 und dem Steuerabschnitt
21 überdeckt. Demzufolge baut sich im hydraulischen Raum 31 der übersetzte
Druck auf und schliesst das Einspritzventilglied 34, unterstützt durch die im hydraulischen
Raum 31 angeordnete Feder 33. Da der Druckübersetzer 5 weiter angesteuert bleibt und die
Stirnseite 23 des zweiten Teilkolbens 14 demzufolge weiter in den Kompressionsraum 15
einfährt, kommt der Steuerabschnitt 19 in Überdeckung mit der Mündungsstelle 24 der
Überströmleitung 41 und der Abzweigstelle 25 der Verbindungsleitung 32 zum hydraulischen
Raum 31. Demzufolge folgt eine entsprechend der axialen Länge 19.1 des Steuerabschnittes
19 länger andauernde Druckentlastung des hydraulischen Raumes 31 im Düsenkörper
4 zustande, so dass eine weitere länger andauernde Einspritzung stattfinden kann. Je
nach Bemessung der axialen Längen 19.1 bzw. 21.1 der Steuerabschnitte 19 und 20 kann
dies eine weitere Voreinspritzung oder eine länger andauernde Haupteinspritzphase sein.
Die Haupteinspritzphase wird dadurch beendet, dass entweder die der ersten Steuerkante
20 des Steuerabschnittes 19 gegenüberliegende Steuerkante die Fluidverbindung zwischen
den Mündungsstellen 25 und 24 der Leitungen 41 bzw. 32 verschliesst und diese daduch
unterbricht oder andererseits durch eine Deaktivierung des Druckübersetzers 5.To represent a small pilot injection in the context of a multiple injection too
can, may the
Zum Beenden des Einspritzvorganges wird der Druck im Düsenraum 28 auf das im Hochdruckspeicherraum
2 herrschende Druckniveau abgebaut. Zu diesem Zweck wird durch das
bevorzugt als 2/2-Wege-Ventil ausgebildete Zumessventil 6 der Steuerraum 11 des Druckübersetzers
5 vom niederdruckseitigen Rücklauf 8 getrennt. Dadurch ist der Steuerraum 11
mit dem im Hochdruckspeicherraum 2 (Common-Rail) herrschenden Druckniveau
(Raildruck) beaufschlagt, welches vom Arbeitsraum 10 über die im ersten Teilkolben 13
des Kolbens 12 vorgesehene Drosselstelle 40 im Stuerraum 11 des Druckübersetzers 5
wirksam ist. Im Steuerraum 11 des Druckübersetzers 5 baut sich demnach Raildruckniveau
aut, da dieser nicht mehr über die Steuerleitung 26 mit dem niederdruckseitigen Rücklauf 8
in Verbindung steht. In diesem Zustand ist das bevorzugt als 2/2-Wege-Ventil ausgebildete
Zumeßventil 6 in seine in Figur 1 dargestellte Schließstellung gestellt. Der Druck im Kompressionsraum
15, im Düsenraum 28 sowie im hydraulischen Raum 31 fällt auf Raildruckniveau
ab. Da im hydraulischen Raum 31 nun ebenfalls der im Hochdruckspeicherraum 2
herrschende Druck ansteht, ist das Einspritzventilglied 34 hydraulisch ausgeglichen und
wird durch die auf die Stirnseite 35 des Einspritzventilgliedes 34 wirkende Federkraft des
Federelementes 34 in seine Schließstellung gestellt und verschließt die Einspritzöffnungen
39 an der Nadelspitze 37 des Einspritzventilgliedes 34. Dadurch wird die Einspritzung von
unter hohem Druck stehenden Kraftstoff in den Brennraum 7 der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine
beendetTo terminate the injection process, the pressure in the
Nach dem Druckausgleich wird der Kolben 12 des Druckübersetzers 5 durch die Wirkung
der Rückstellfeder 17, die auf einen Anschlag 18 am zweiten Teilkolben 14 wirkt, wieder
in die Ausgangslage zurückgestellt, wobei der Kompressionsraum 15 durch die von der
Zuleitung 9 abzweigende Zulaufleitung 29 wieder mit Kraftstoff befüllt wird. Der hydraulische
Raum 31 wird über die Zuleitung 9, in welcher ein Druckpulsationen dämpfendes
Rückschlagventil 43 aufgenommen sein kann, den Zulauf 29 zum Kompressionsraum 15
und der von diesem abzweigende Leitung mit Drosselstelle 30, wieder mit Kraftstoff befüllt.After pressure equalization, the
Zur Stabilisierung der Schaltsequenzen mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kraftstoffinjektor
mit Druckübersetzer 5 können zusätzliche Maßnahmen zur Dämpfung der
Schwingungen zwischen dem Hochdruckspeicherraum 2 (Common-Rail) und dem Kraftstoffinjektor
1 getroffen werden. Das Rückschlagventil 43 kann unmittelbar hinter der
Mündungsstelle in den Hochdruckspeicherraum 2 bzw. dort angeordnet werden. Anstelle
eines Rückschlagventiles 43 kann dort auch ein Drosselelement angeordnet sein. Durch das
Rückschlagventil 43 bzw. ein dort angeordnetes Drosselelement werden bei Ansteuerung
des Druckübersetzers 5 der Hochdruckspeicherraum 2 vom Kompressionsraum 15, von den
Leitungen 29 bzw. 27 und vom Düsenraum 28 getrennt.To stabilize the switching sequences with the inventively proposed fuel injector
with
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kombiniert ein einfach ausgebildetes 2/2-Wege-Ventil,
welches als Zumessventil 6 ausgebildet ist, mit einem Druckübersetzer-Teilkolben,
an welchem die Hubrichtung des Teilkolbens gesehen mehrere Steuerabschnitte
hintereinander liegend ausgebildet sind. Damit kann einerseits der Einsatz eines
aufwendig und kostenintensiv herzustellenden 3/2-Wege-Ventils umgangen werden, andererseits
lassen sich auf einfache Weise Voreinspritzphasen, Haupteinspritzphasen sowie
Nacheinspritzungen im Rahmen einer Einspritzverlaufsformung darstellen. Ferner kann mit
der erfindungsgemäßen Lösung anstelle von zwei Magnetventilen ein einziges Zumessventil
6 eingesetzt werden. Die Steuerabschnitte 19 bzw. 21 im unteren Bereich des zweiten
Teilkolbens 12 des Druckübersetzers 5 lassen sich einfach herstellen. The proposed solution according to the invention combines a simply designed 2/2-way valve,
which is designed as a
- 11
- Kraftstoffinjektorfuel injector
- 22
- HochdruckspeicherraumHigh-pressure accumulator
- 33
- Injektorkörperinjector
- 44
- Düsenkörpernozzle body
- 55
- DruckübersetzerPressure intensifier
- 66
- Zumessventil (2/2-Wege-Ventil)Metering valve (2/2-way valve)
- 77
- Brennraumcombustion chamber
- 88th
- niederdruckseitiger Rücklauflow-pressure side return
- 99
- Zuleitungsupply
- 1010
- Arbeitsraumworking space
- 1111
- Steuerraumcontrol room
- 1212
- Kolbeneinheitpiston unit
- 1313
- erster Teilkolbenfirst part piston
- 1414
- zweiter Teilkolbensecond partial piston
- 1515
- Kompressionsraumcompression chamber
- 1616
- Abstützringsupport ring
- 1717
- RückstellfederReturn spring
- 1818
- RückstellfederanschlagReturn spring stop
- 1919
- Steuerabschnittcontrol section
- 19.119.1
- axiale Länge Steuerabschnittaxial length control section
- 2020
- erste Steuerkantefirst control edge
- 2121
- weiterer Steuerabschnittanother control section
- 21.121.1
- axiale Länge weiterer Steuerabschnittaxial length of another control section
- 2222
- zweite Steuerkantesecond control edge
- 2323
- Stirnseite zweiter Teilkolben 14Front side second partial piston 14th
- 2424
- Mündung Verbindungsleitung SteuerraumMouth connecting line control room
- 2525
-
Abzweigleitung zum hydraulischen Raum 31Branch line to the
hydraulic chamber 31 - 2626
- Steuerleitung Steuerraum 11Control line control room 11
- 2727
- Kraftstoffzulauf DüsenraumFuel inlet nozzle chamber
- 2828
- Düsenraumnozzle chamber
- 2929
-
Zulauf Kompressionsraum 15
Inlet compression chamber 15 - 3030
- Drosselstellerestriction
- 3131
- hydraulischer Raumhydraulic room
- 3232
- Verbindungsleitungconnecting line
- 3333
- Federelementspring element
- 3434
- EinspritzventilgliedInjection valve member
- 3535
- Stirnseite front
- 3636
- Ringspaltannular gap
- 3737
- Nadelspitzepinpoint
- 3838
- Druckschulterpressure shoulder
- 3939
- EinspritzöffnungInjection port
- 4040
- Drosselstelle erster Teilkolben 13Throttle first first piston 13th
- 4141
- Überströmleitungoverflow
- 4242
- Zulauf ArbeitsraumInlet working space
- 4343
- Rückschlagventil Zuleitung 9Check valve supply line 9
Claims (16)
- Device for the injection of fuel into a combustion space (7) of an internal combustion engine, with a high-pressure accumulator space (2), with a pressure intensifier (5) and with a metering valve (6), the pressure intensifier (5) comprising a working space (10) and a control space (11) which are separated from one another by means of an axially movable piston (12; 13, 14), and a pressure change in the control space (11) of the pressure intensifier (5) bringing about a pressure change in a compression space (15) of the pressure intensifier (5), the compression space (15) being connected to a hydraulic space (31) assigned to an injection-valve member (34), characterized in that the piston (12; 13, 14) acting upon the compression space (15) of the pressure intensifier (5) has formed on it control portions (19, 21), via which the hydraulic space (31) of the injection-valve member (34) can be relieved of pressure.
- Device for the injection of fuel according to Claim 1, characterized in that the hydraulic space (31) can be briefly relieved of pressure.
- Device for the injection of fuel according to Claim 1, characterized in that the control portions (19, 21) are formed on the circumference of a part-piston (13, 14) of the piston unit (12) one behind the other in the stroke direction of the piston unit (12).
- Device for the injection of fuel according to Claim 2, characterized in that at least two control portions (19, 21) are formed on the circumference of that part-piston (14) of the piston unit (12) which acts upon the compression space (15).
- Device for the injection of fuel according to Claim 1, characterized in that an overflow line (41) connected to the control space (11) of the pressure intensifier (5) issues into the bore into which the piston unit (12) runs.
- Device for the injection of fuel according to Claim 1, characterized in that the bore into which the piston unit (12) runs is connected to the hydraulic space (31) via a connecting line (32).
- Device for the injection of fuel according to Claims 5 and 6, characterized in that the point of issue (24) of the overflow line (41) and the branch-off point (25) of the connecting line (32) lie opposite one another in the compression space (15).
- Device for the injection of fuel according to Claim 3, characterized in that the control portions (19, 21) are separated from one another by a collar, as seen in the axial direction of the second part-piston (14).
- Device for the injection of fuel according to Claim 1, characterized in that that of the control portions (19, 21) which lies nearest to the compression space (15) is designed as an annular groove.
- Device for the injection of fuel according to Claim 1, characterized in that that of the control portions (19, 21) which lies nearest to the control space (11) of the pressure intensifier (5) is designed as an annular space.
- Device for the injection of fuel according to Claims 9 and 10, characterized in that the axial lengths (19.1, 21.1) of the control portions (19, 21) are identical, as seen in the stroke direction of the piston unit (12; 13, 14).
- Device for the injection of fuel according to Claims 9 and 10, characterized in that the axial lengths (19.1; 21.1) of the control portions (19, 21) are different, as seen in the stroke direction of the piston unit (12; 13, 14).
- Device for the injection of fuel according to Claim 6, characterized in that a line comprising a throttle point (30) is connected in parallel with the connecting line (32) between the compression space (15) and the hydraulic space (31).
- Device for the injection of fuel according to Claim 1, characterized in that the control space (11) can be relieved of pressure to the low-pressure side (8) via a control line (26) which receives a 2/2-way valve as metering valve (6).
- Device according to Claim 1, characterized in that the supply line (9, 42, 29, 27) to the working space (10), to the compression space (15) and to the nozzle space (28) receives a non-return valve (43) which separates the high-pressure portion (15, 29, 27, 28) from the high-pressure accumulator space (2) when the pressure intensifier (5) is activated.
- Device for the injection of fuel according to Claim 1, characterized in that the piston unit (12; 13, 14) of the pressure intensifier (5) comprises a first part-piston (13) which comprises a throttle point (40) connecting the working space (10) to the control space (11) of the pressure intensifier, and the control portions (19, 21) are formed on a second part-piston (14) of the piston unit (12), the end face (23) of the said second part-piston acting upon the compression space (15) of the pressure intensifier (5).
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