EP1570173A1 - Electromagnetically controlled connecting unit for a cam-actuated injection system of an internal combustion engine - Google Patents
Electromagnetically controlled connecting unit for a cam-actuated injection system of an internal combustion engineInfo
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- EP1570173A1 EP1570173A1 EP04797953A EP04797953A EP1570173A1 EP 1570173 A1 EP1570173 A1 EP 1570173A1 EP 04797953 A EP04797953 A EP 04797953A EP 04797953 A EP04797953 A EP 04797953A EP 1570173 A1 EP1570173 A1 EP 1570173A1
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- F02M59/466—Electrically operated valves, e.g. using electromagnetic or piezoelectric operating means
Definitions
- the present invention relates to an electromagnetically controlled activation unit for controlling the passage of a fluid-conducting connection between the high-pressure system brought to high fluid pressure and a low-pressure system of a cam-operated injection system in a self-igniting internal combustion engine.
- Such control of the passage of a fluid-conducting connection between the high-pressure system and the low-pressure system serves to regulate the amount of fuel injected into the combustion chamber.
- the amount of fuel injected is regulated mechanically-hydraulically via speed and load or electronically via a map.
- centrifugal governors are used as final speed controllers.
- the governor hub is driven by the injection pump camshaft.
- Two opposing centrifugal weights are mounted in the regulator hub via two angle levers, which move an adjusting bolt, which acts on the regulating rod via a regulating lever, as a result of which the position of the control edges of the pump pistons relative to the element suction hole is changed.
- Top speed controllers only regulate the idling and maximum speed. Between these limit values, the driver controls using the accelerator pedal.
- Electronic control of the amount of fuel supplied to the combustion chamber is considerably more complex, but fulfills significantly lent more features.
- the full load characteristics can be freely selected, whereby the smoke limit is always maintained.
- the amount of fuel injected can be adjusted in an almost optimal manner in accordance with a measurement of the air, coolant and fuel temperature.
- the fuel quantity can be limited as a function of the air mass and the speed, the driving speed can be regulated and in particular limited, and self-diagnosis or diagnostic help can be provided and the fuel consumption can be displayed.
- sensors transmit measured values about the operating state of the overall system to a microprocessor-controlled control device.
- the control unit In the control unit there is a comparison between the actual value of the fuel quantity supplied to the combustion chamber and a target value resulting from the recorded measured values, for which purpose the data necessary for the comparison are stored in the form of a map in a memory unit of the control unit.
- the control unit After the adjustment has taken place, the control unit outputs correction signals for actuating an actuating magnet for the control rod until the setpoint and actual value are the same.
- Another control circuit in which the actual value of the start of spraying is recorded by a needle movement sensor, serves to control a start-of-actuating magnet which actuates a slide valve via a linkage and an eccentric.
- an electromagnetically controlled activation unit for controlling the passage of a fluid-conducting connection between a high-pressure system brought to high fluid pressure and a low-pressure system of a cam-operated injection system in a self-igniting internal combustion engine according to the features of claim 1.
- An intrusion unit accordingly comprises a traction slide which is guided in a precisely fitting manner in an axial guide bore of a slide cylinder which is fluidly connected to the high pressure system.
- the traction slide is axially displaceable against the restoring spring force of a slide spring between a rest position caused by the spring force and an end stop position caused by the fluid pressure.
- An essential feature of the invention is that two control grooves that surround the circumference in a ring are recessed in the lateral surface of the driving slide perpendicular to the direction of displacement.
- the override unit further comprises an overflow space which is connected in a fluid-conducting manner to the guide bore for the driving slide via an electrically controlled magnetic valve.
- the activation unit comprises a transverse bore crossing the guide bore, which has one end connected to the high-pressure system and is connected at the other end to the low-pressure system of the injection system.
- the transverse bore is arranged such that the axial length of the driving slide is dimensioned such that in the rest position of the driving slide the transverse bore is closed by the lateral surface of the driving slide.
- a pressure control valve closes the cross hole.
- a block control bore which is connected to the low-pressure system in a fluid-conducting manner, opens into the guide bore of the driving slide.
- the mouth of the block control bore is arranged in such a way that the block control bore opens into the guide bore in the direction of the displacement of the driving slide against the restoring force of the slide spring after the transverse bore.
- the block control bore in the rest position of the driving slide must not be closed by its outer surface.
- an overflow space bore is provided, through which the overflow space space is connected in a fluid-conducting manner to the low-pressure system.
- a characteristic feature of the invention is that the two control grooves are arranged in such a way that, in the event of an axial displacement of the drive slide against the restoring force of the slide spring, the block control bore is only closed by the lateral surface of the drive slide when the leading control groove has already passed the transverse bore and before the trailing control groove comes at least partially opposite to the transverse bore.
- the block control bore is only closed by the lateral surface of the driving slide if the transverse bore is closed by the lateral surface located between the control grooves and before the trailing control groove reaches the block bore. It is also essential that the trailing control groove in the end stop position of the Driving slide in at least partial juxtaposition to the cross hole.
- the invention further relates to a cam-operated injection system in an internal combustion engine, which is coupled to an activation unit according to the invention.
- Fig. 1 is a schematic overview of an injection system with a coupled activation unit according to the invention
- phase I shows an axial section through an activation unit according to the invention in a functional state before the start of the pre-injection (phase I); in the small diagram, which schematically shows the injection process, the functional state of the activation unit is identified by the vertical line;
- FIG. 3 shows an axial section through the activation unit according to the invention from FIG. 2 in a functional state during the pre-injection (phase II); in the small diagram, which schematically shows the injection process, the functional state of the activation unit is identified by the vertical line;
- FIG. 4 shows an axial section through the activation unit according to the invention from FIG. 2 in a functional state between the pre-injection and the main injection. tongue (phase III); in the small diagram, which schematically shows the injection process, the functional state of the activation unit is identified by the vertical line;
- FIG. 5 shows an axial section through the activation unit according to the invention from FIG. 2 in a functional state during the main injection (phase IV); in the small diagram, which schematically shows the injection process, the functional state of the activation unit is identified by the vertical line;
- FIG. 6 shows an axial section through the activation unit according to the invention from FIG. 2 in a functional state at the end of the main injection (phase V);
- phase V the functional state of the activation unit is identified by the vertical line.
- An injection pump 20 is supplied with fuel from a tank 19 via a low pressure line 24.
- the injection pump 20 is supplied with fuel from a tank 19 via a low pressure line 24.
- the 20 conveys the fuel via a high-pressure line 22 to the injection nozzle 21, from where the fuel is injected into the combustion chamber (not shown). From the injector
- the switch-on unit 28 is connected to the high pressure line 22 via the connecting line 29 and to the leak oil line via the overflow line 30.
- device 23 fluidly connected so that - depending on the respective flow resistance within the activation unit - fuel can be discharged via the activation unit 28 to the leakage oil line 23.
- a leak oil line 25 also leads from the injection pump 20 back to the fuel tank 19.
- the override unit 28 is supplied with electrical control signals by a control unit 26 via an electrical connecting line 27.
- the control unit 26 receives the state values 31 of the internal combustion engine, eg. B. speed, air temperature, exhaust gas composition and the like. After the detected actual state has been compared with the target state determined on the basis of the characteristic diagram, the control unit sends electrical control signals to the activation unit 28 via the electrical connection line 27, as a result of which the flow resistance within the activation unit for the fuel which is directed from the high-pressure line 22 to the leakage oil line 23 is changed.
- a high flow resistance means that little or no fuel is diverted from the high-pressure line 22 into the leakage oil line 23, whereas with a small or a negligibly low flow resistance, the pressure in the high-pressure system drops sharply due to the deactivation of fuel, as a result of which an injection process can be prevented.
- the override unit according to the invention was connected to the high-pressure and low-pressure line of an injection pump of the pump-line-nozzle type in FIG. 1, it is the same Possible way to connect the intrusion unit according to the invention with the high-pressure and low-pressure chamber of an injection pump of the pump-nozzle type, which is possible without additional connecting lines.
- FIG. 2 shows an axial section through an activation unit 28 according to the invention in a functional state before the start of the pre-injection (phase I).
- the small diagram shows the complete injection process in the form of the pressure plotted against time in the high-pressure system of the injection system.
- the functional status of the activation unit in phase I is indicated by the vertical line.
- the switch-on unit comprises a slide cylinder 3 surrounded by a slide housing 4, a slide housing cover 6 fastened to the front of the slide housing 4, and a magnet housing 5 fastened to the bottom of the slide housing 4
- Pump-nozzle housing 36 of an injection pump are screwed, firmly connected.
- An axial guide bore 32 is formed in the slide cylinder 3, in which a drive slide 1 is guided with a precise fit.
- the driving slide 1 is axially displaceable against the restoring force of a slide spring 12.
- the slide spring 12 is arranged in a slide spring chamber 33 formed as part of the guide bore 32.
- two annular control grooves 34, 51 are recessed.
- the valve housing cover 6, which is attached to the valve housing 4 on the end face, comprises an inlet 34 in the form of an inlet sealing cone and an outlet 35.
- the inlet 34 is connected at one end to a high-pressure chamber 37 formed in the pump-nozzle housing 36 in a fluid-conducting manner. At its other end, the inlet 34 is fluidly connected to the guide bore 32.
- the slide valve 1 is acted upon by the fluid pressure of the fluid from the high-pressure chamber 38.
- the traction slide can be transferred by the fluid pressure from a rest position brought about by the spring force of the slide spring 12 into an end stop position.
- the outlet 35 is connected in a fluid-conducting manner to the leak oil line 38 formed in the pump-nozzle housing 36.
- An O-ring 13 ensures a fluid-tight connection between the outlet 35 and the leak oil line 38.
- the magnet housing 5 is attached to the bottom of the slide housing 4 via an O-ring 14.
- the magnet housing 5 comprises an overflow chamber 39 connected to the slide spring chamber 33.
- a solenoid valve which is composed of a magnet winding 9, a coil magnet core 11, a magnet armature 10 and a control ball 2 which interacts with the magnet armature.
- the control ball 2 is seated on a sealing seat 40.
- the sealing seat 40 is formed in a top piece 41 placed tightly on the slide cylinder 3.
- the solenoid valve closes the fluid-conducting connection between slide spring chamber 33 and overflow chamber 39, while the solenoid valve opens the passage in the open position.
- the solenoid valve can be energized by a corresponding energization of the magnet winding 9 via an electrical (not shown in FIG. see connecting line 27 between control unit 26 and opening unit 28 are brought into the open or closed position.
- the override unit shown in FIG. 2 has a magnetic return spring 18, by the spring force of which the magnet armature 10 is pressed against the control ball 2, as a result of which the control ball 2 is seated on its sealing seat 40.
- the override unit according to the invention is further provided with a transverse bore 42 crossing the guide bore 32.
- the transverse bore 42 is connected at one end to the inlet 34 via an axial bore 43 and a cutout 44 in the valve housing cover 6.
- the transverse bore 43 is connected to the drain 35 via a bore 45 which is widened compared to the transverse bore 43.
- the drain 35 is designed in the form of a screw hole.
- the transverse bore 42 is closed on the outlet side of the driving slide 1 by a pressure maintaining valve.
- the pressure control valve consists of a leaf spring 16 and a control ball 15 which interacts with the leaf spring.
- the control ball 15 is pressed onto its sealing seat 48 by the leaf spring, as a result of which the transverse bore 42 is closed.
- the sealing seat 48 results from a conical transition of the widened bore 45 into the transverse bore 42.
- the leaf spring 16 is clamped into a cutout which consists of a part of a cutout 46 formed in the circumferential surface of the slide cylinder 3 and a cutout adjacent to this cutout 46 48 composes.
- the widened transverse bore 45 opening into the outlet 35 crosses the cutout 46 in the lateral surface of the slide cylinder 3, so that the cutout 46 is connected to the outlet 25 in a fluid-conducting manner.
- the pressure valve can be opened by a fluid pressure above a certain opening pressure, which is preferably between 20 and 50 bar.
- the size of the opening pressure can be regulated by the spring force of the leaf spring 16.
- the activation unit according to the invention has a connecting channel for the fluid-conducting connection of the overflow chamber 39 and the slide spring chamber 33 to the outlet 35.
- the connecting channel comprises an overflow space bore 50 opening into the overflow space 39 and a bore 49 connecting the overflow space bore 50 with the cutout 46, as a result of which a fluid-conducting connection is created with the outlet 35, since the cutout 46 via the widened bore 45 downstream of the pressure valve is fluidly connected to the outlet 35.
- the extension of the bore 49 which connects the overcurrent space bore 50 to the cutout 46 in a fluid-conducting manner opens into the block control bore 17, which opens into the slide spring space 33. So the shooting Spring chamber connected via fluid control to block control bore 17, bore 49, cutout 46 and bore 45 with drain * 35.
- the axial length of the driving slide 1 according to the invention is dimensioned such that in the rest position of the driving slide 1 shown in FIG. 2, the transverse bore is closed by the lateral surface of the driving slide 1.
- control grooves 34, 51 are arranged such that, in the event of an axial displacement of the driving slide 1 against the restoring force of the slide spring 12, the block control bore 17 is only closed by the lateral surface of the driving slide 1 when the leading control groove 34 has already passed through the transverse bore 42 and before the trailing control groove 51 arrives at least partially opposite the transverse bore. Furthermore, the trailing control groove 51 arrives in the end stop position of the driving slide 1 in an at least partially opposite position to the transverse bore.
- Phase I represents the starting position of the driving slide 1 before the start of the pre-injection.
- the solenoid valve is closed.
- the driving slide is in a rest position in which it is moved by the spring force of the slide spring 12. against the stop 47 of the valve housing cover 6 (right in the drawing) is pressed.
- the pressure in the high-pressure chamber 37 and inlet 34 corresponds to the standing pressure of the high-pressure system between two injection processes, and is generally between 5 and 50 bar.
- the system stand pressure acts on the slide valve 1, but is not sufficient to move the slide valve 1 against the restoring force of the slide spring 12.
- the start of delivery of the injection pump coupled to the activation unit can be regulated, for example, via an overhead control edge of the pump plunger. If the pump plunger begins its delivery at the time when the control edge located above closes the element suction hole, the fluid pressure in the high-pressure system increases and the pre-injection begins. The rise in the fluid pressure in the high-pressure chamber 34 causes the driving slide 1 to be displaced counter to the restoring force of the slide spring 12.
- This functional state of the activation unit (phase II) is shown in FIG. 3.
- FIG. 3 shows an axial section through the activation unit according to the invention from FIG. 2 in a functional state during the pre-injection (phase II).
- the small diagram shows the complete injection process in the form of the pressure plotted against time in the high-pressure system of the injection system.
- the functional status of the activation unit in phase II is indicated by the vertical line.
- FIG. 3 as well as in FIGS. 4, 5 and 6, the elements that are the same as in FIG. 2 are designated with the same reference numbers. Around To avoid repetitions, only the differences in the respective functional states of the intrusion unit are shown.
- FIG. 3 shows the driving slide 1, which is displaced against the restoring force of the slide spring 12 (to the left in the drawing) in a position immediately before the end of the pre-injection.
- the solenoid valve is closed.
- the pressure in the high-pressure system is now generally between 200 and 300 bar.
- the displaced slide valve 1 releases the cutout 44 of the valve housing cover 6, as a result of which the pressure of the high-pressure system also prevails in the bore 43 and the part of the transverse bore 42 connected therewith. In all other cavities filled with fuel there is still a pressure which results from the pressure in the low pressure supply system (leakage oil line). At this time, the high-pressure cross bore 42 is still closed by the outer surface of the driving slide 1.
- Phase II only lasts very briefly because the rapidly increasing pressure in the high-pressure system brings the leading control groove 34 of the driving slide 1 in opposition to the transverse bore 42.
- This functional state of the driving slide 1 (phase III) is shown in FIG. 4.
- the leading control groove 34 connects the parts of the transverse bore 42 opening into the guide bore 32.
- a fluid-conducting connection between the high-pressure and low-pressure system is thus created via the transverse bore 42, as a result of which the pressure in the high-pressure system abruptly collapses, the nozzle needle closes and the pre-injection is ended.
- the duration of the pilot injection thus depends on the running behavior of the slide valve 1 in turn depends on the area ratio of the pump ram / traction slide area, as well as on the overlap lengths of the transverse bore 42 and the circumferential surface closing this until the leading control groove 34 is reached. The longer it takes for the leading control groove 34 to face the transverse bore 42 and to open the passage of the transverse bore 42, the longer the pilot injection takes, and vice versa.
- the opening pressure of the pressure holding valve closing the transverse bore 42 results in a holding pressure in the high pressure system of approximately 20 to 50 bar. Downstream of the pressure control valve, as well as in all other cavities filled with fuel, there is a fluid pressure which results from the fluid pressure in the low pressure supply system (leakage oil line). The solenoid valve is still closed.
- the pump piston continues its delivery and drives the slide valve 1 with the holding pressure of approximately 20 to 50 bar until the trailing edge of the leading control groove 32 closes the transverse bore 42.
- phase III ie the decoupling distance between the pre-injection and the main injection, depends on the specific design of the activation unit.
- the decoupling distance results from the running behavior of the driving slide 1, as well as from the overlap lengths of the transverse bore 42 and the leading control groove 3.
- the greater the overlap length of the transverse bore 42 and the leading control groove 34 the greater the decoupling distance between the pre-injection and the main injection with a constant running behavior.
- the fluid pressure of the high-pressure system is present in the high-pressure chamber 37, inlet 34, milling 44, bore 43 and the inlet-side part of the transverse bore 42.
- This is generally between 250 and 1000 bar.
- the holding pressure of the pressure holding valve (25 to 50 bar) prevails in the drain-soapy part of the transverse bore 42 up to the pressure holding valve, since the inlet-side part of the transverse bore 42 and the drain-side part of the transverse bore 42 are separated by the outer surface of the slide valve 1.
- the solenoid valve is still closed.
- the axial dimension of the driving slide 1 and the spatial distance between the two control grooves 34, 51 are such measure that, when the driving slide 1 is displaced counter to the restoring force of the slide spring 12, the leading lateral surface of the driving slide 1 closes the block control bore 17 as long as the transverse bore 42 is closed by the lateral surface of the driving slide 1 located between the two control grooves 34, 51, ie before the trailing control groove 51 fluidly connects the inlet-soapy part of the transverse bore 42 and the drainable part of the transverse bore 42.
- phase IV This functional state of the activation unit (phase IV) is shown in FIG. 5.
- the fluid pressure in the slide spring chamber 33 increases very rapidly when the solenoid valve is closed.
- the axial displacement of the driving slide 1 counter to the restoring force of the slide spring 12 is blocked hydraulically, so that the trailing control groove 51 does not reach the transverse bore 42 and can release the passage of the transverse bore.
- the main injection continues.
- phase V This functional state (phase V) of the activation unit is shown in FIG. 6.
- the trailing control groove 51 is located opposite the transverse bore 42 and establishes a fluid-conducting connection between the high-pressure system and the low-pressure system.
- the slide valve 1 with its abutment surfaces 53 comes to rest against the stop 52 of the attachment piece 41.
- the high-pressure system stand pressure is present in the high-pressure chamber 37, in the inlet 34, in the bore 43 and in the transverse bore 42 between two injection processes.
- the magnet valve til is closed by energizing the armature coil or solely by the spring force of the spring 18.
- the control ball 2 rests on its sealing seat.
- the solenoid valve can become very small due to the small amounts of fluid flowing through.
- the ball seat advantageously has a cross-sectional area which corresponds to 5 times the cross-sectional area of a nozzle spray hole. Due to the comparatively small opening of the solenoid valve and the resulting low forces, it is sufficient to use small solenoid coils and cores.
- a fast switching (open - close) solenoid valve can be dispensed with due to the large amount of time available (generally up to 720 ° KW) until the start of the next injection process.
- the solenoid valve Rather, it is sufficient for the solenoid valve to open quickly, which can always be guaranteed by simply disconnecting the solenoid from the power supply and by supporting the pressure in the hydraulic block in the slide spring chamber.
- the solenoid valves used have a power consumption of less than 20 W, preferably less than 5 W.
- the control ball of the solenoid valve is not at risk from cavitation due to the low flow rates.
- the pressure control valve since the entire amount of fuel delivered by a pump plunger must be shut off in this way, for example when the engine is stopped.
- a typical size for the diameter of the cross hole is approx. 1 mm. Since there are no requirements for high pressure ke are to be set, a low flow rate can be easily realized. If the diameter of the cross hole is approx. 1 mm, the diameter of the control ball of the pressure control valve is typically 2 mm.
- the end face of the control slide exposed to the fluid pressure of the high-pressure system is preferably approximately 30 times the cross-sectional area of a nozzle spray hole.
- the diameter of an end face of the control slide which is circular in cross section is typically 3 mm.
- the delivery unit of the injection, the end of delivery and thus the injection quantity is influenced by the push-on unit according to the invention via the drive slide, control grooves, hydraulic blocking of the drive slide and the electrically controlled solenoid valve.
- the static start of delivery is usually regulated via an overhead control edge of the pump plunger.
- the lower control edge of the pump plunger has no function for the delivery end when the connection unit is connected, in contrast to the prior art.
- the delivery end is instead brought about by a forced pressure drop in the high-pressure system with the aid of a regulation of the passage of a fluid-conducting connection between the high-pressure system and the low-pressure system through the activation unit according to the invention.
- a map control is possible by activating the activation unit according to the invention via a control unit.
- the activation unit according to the invention can be coupled to injection systems of the pump-nozzle or pump-line-nozzle type.
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Abstract
Disclosed is an electromagnetically controlled connecting unit for controlling the passage of a fluid-conducting junction between the high-pressure system and the low-pressure system of a cam-actuated injection system in a self-igniting internal combustion engine. Said electromagnetically controlled connecting unit comprises: - a driving slide (1) that is guided in a precisely fitting manner within an axial guiding bore (32) of a slide cylinder (3), which is fluidically connected to the high-pressure system (37); - an overflow chamber (39) that is fluidically connected to the guiding bore (32) via an electrically controlled magnetic valve (9, 10, 2) while being fluidically connected to the low-pressure system (38) via an overflow chamber bore (50); - a transversal bore (42) that crosses the guiding bore (32) and is connected to the high-pressure system (37) at one end and to the low-pressure system (38) at the other; - a block control bore (17) which extends into the guiding bore (32) downstream of the transversal bore (42) in the direction of displacement of the driving slide counter to the restoring force of the slide spring (12), said block control bore (17) being fluidically connected to the low-pressure system (38).
Description
Elektromagnetisch gesteuerte Aufschalteinheit für nockenbetätigte Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine Electromagnetically controlled switch-on unit for cam-operated injection system of an internal combustion engine
Die vorliegende Erfindung betrifft nach Ihrer Gattung eine elektromagnetisch gesteuerte Aufschalteinheit zur Steuerung des Durchgangs einer fluidleitenden Verbindung zwischen dem auf Fluidhochdruck gebrachten Hochdrucksystem und einem Niederdrucksystem einer nockenbetätigten Einspritzanlage bei einer selbstzündenden Brennkraftmaschine . Eine solche Steuerung des Durchgangs einer fluidleitenden Verbindung zwischen dem Hochdrucksystem und dem Niederdrucksystem dient für eine Regelung der in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffmenge.According to its type, the present invention relates to an electromagnetically controlled activation unit for controlling the passage of a fluid-conducting connection between the high-pressure system brought to high fluid pressure and a low-pressure system of a cam-operated injection system in a self-igniting internal combustion engine. Such control of the passage of a fluid-conducting connection between the high-pressure system and the low-pressure system serves to regulate the amount of fuel injected into the combustion chamber.
In nockengesteuerten Einspritzanlagen bei Brennkraftmaschinen vom Typ Pumpe-Leitung-Düse bzw. Pumpe-Düse wird die eingespritzte Kraftstoffmenge mechanisch-hydraulisch über Drehzahl und Last oder elektronisch über ein Kennfeld geregelt.In cam-controlled injection systems for internal combustion engines of the pump-line-nozzle or pump-nozzle type, the amount of fuel injected is regulated mechanically-hydraulically via speed and load or electronically via a map.
Im Kraftfahrzeugbau werden beispielsweise mechanische Fliehkraftregler als Enddrehzahlregler verwendet. Bei einem Fliehkraftregler wird die Reglernabe von der Nockenwelle der Einspritzpumpe angetrieben. In der Reglernabe sind über zwei Winkelhebel zwei gegenüberliegende Fliehgewichte gelagert, die einen Verstellbolzen verschieben, welcher über einen Regelhebel auf die Regelstange einwirkt, wodurch die Stellung der Steuerkanten der Pumpenstempel zum Elementsaugloch verändert wird. Enddrehzahlregler regeln nur die Leerlauf- und Höchstdrehzahl. Zwischen diesen Grenzwerten erfolgt die Regelung durch den Fahrer über das Fahrpedal.In automotive engineering, for example, mechanical centrifugal governors are used as final speed controllers. In the case of a centrifugal governor, the governor hub is driven by the injection pump camshaft. Two opposing centrifugal weights are mounted in the regulator hub via two angle levers, which move an adjusting bolt, which acts on the regulating rod via a regulating lever, as a result of which the position of the control edges of the pump pistons relative to the element suction hole is changed. Top speed controllers only regulate the idling and maximum speed. Between these limit values, the driver controls using the accelerator pedal.
Eine elektronische Regelung der dem Brennraum zugeführten Kraftstoffmenge ist wesentlich aufwändiger, erfüllt aber deut-
lieh mehr Funktionen. So ist die Volllastcharakteristik frei wahlbar, wobei die Rauchgrenze immer eingehalten wird. Die eingespritzte Kraftstoffmenge kann entsprechend einer Messung der Luft-, Kuhlmittel- und Kraftstofftemperatur in nahezu optimaler Weise eingestellt werden. Weiterhin kann die Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der Luftmasse und der Drehzahl begrenzt werden, die Fahrgeschwindigkeit geregelt und insbesondere begrenzt werden, sowie eine Eigendiagnose bzw. eine Diagnosehilfe bereitgestellt und die Kraftstoffverbrauch angezeigt werden.Electronic control of the amount of fuel supplied to the combustion chamber is considerably more complex, but fulfills significantly lent more features. The full load characteristics can be freely selected, whereby the smoke limit is always maintained. The amount of fuel injected can be adjusted in an almost optimal manner in accordance with a measurement of the air, coolant and fuel temperature. Furthermore, the fuel quantity can be limited as a function of the air mass and the speed, the driving speed can be regulated and in particular limited, and self-diagnosis or diagnostic help can be provided and the fuel consumption can be displayed.
Um eine elektronische Regelung zu bewerkstelligen, übermitteln Sensoren Messwerte über den Betriebszustand des Gesamtsystems an ein mikroprozessorgesteuertes Steuergerat. Im Steuergerat erfolgt ein Abgleich zwischen dem Istwert der dem Brennraum zugefuhrten Kraftstoffmenge und einem sich aufgrund der er- fassten Messwerte ergebenden Sollwert, zu welchem Zweck in einer Speichereinheit des Steuergeräts die für den Abgleich notwendigen Daten in Form eines Kennfeldes gespeichert sind. Nach erfolgtem Abgleich gibt das Steuergerat Korrektursignale zur Betätigung eines Stellmagneten für die Regelstange aus, bis Sollwert und Istwert gleich sind. Ein weiterer Regelkreis, bei welchem der Istwert des Spritzbeginns durch einen Nadelbewe- gungsfuhler erfasst wird, dient zur Steuerung eines Forderbeginn-Stellmagneten, welcher über ein Gestänge und einen Exzenter einen Hubschieber betätigt.In order to carry out electronic control, sensors transmit measured values about the operating state of the overall system to a microprocessor-controlled control device. In the control unit there is a comparison between the actual value of the fuel quantity supplied to the combustion chamber and a target value resulting from the recorded measured values, for which purpose the data necessary for the comparison are stored in the form of a map in a memory unit of the control unit. After the adjustment has taken place, the control unit outputs correction signals for actuating an actuating magnet for the control rod until the setpoint and actual value are the same. Another control circuit, in which the actual value of the start of spraying is recorded by a needle movement sensor, serves to control a start-of-actuating magnet which actuates a slide valve via a linkage and an eccentric.
Obgleich mit der elektronischen Regelung der eingespritzten Kraftstoffmenge zahlreiche Vorteile verbunden sind, ist deren Einsatz aufgrund der im Vergleich zu mechanisch-hydraulischen Systemen höheren Kosten und des vermehrten Wartungsaufwands oft nicht praktikabel. Aus diesem Grund wäre es höchst wünschenswert, auch bei mechanisch-hydraulisch geregelten Ein-
Spritzanlagen die Fördermenge mit einfachen Mitteln einer Kennfeldregelung zuzuführen.Although there are numerous advantages associated with the electronic control of the injected fuel quantity, its use is often not practicable due to the higher costs compared to mechanical-hydraulic systems and the increased maintenance effort. For this reason, it would be highly desirable, even with mechanically-hydraulically controlled inputs Spray systems to supply the flow rate with simple means of a map control.
Demgegenüber ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Aufschalteinheit für nockenbetätigte Einspritzanlagen bereitzustellen, durch welche die Fördermenge solcher Einspritzanlagen in einfacher Weise einer Kennfeldregelung zugeführt werden kann.In contrast, it is an object of the present invention to provide an activation unit for cam-operated injection systems, by means of which the delivery rate of such injection systems can be supplied to a map control in a simple manner.
Diese Aufgabe wird nach einem Vorschlag der Erfindung durch eine elektromagnetisch gesteuerte Aufschalteinheit zur Steuerung des Durchgangs einer fluidleitenden Verbindung zwischen einem auf Fluidhochdruck gebrachten Hochdrucksystem und einem Niederdrucksystem einer nockenbetätigten Einspritzanlage bei einer selbstzündenden Brennkraftmaschine gemäß den Merkmalen von Anspruch 1 erfüllt.This object is achieved according to a proposal of the invention by an electromagnetically controlled activation unit for controlling the passage of a fluid-conducting connection between a high-pressure system brought to high fluid pressure and a low-pressure system of a cam-operated injection system in a self-igniting internal combustion engine according to the features of claim 1.
Eine erfindungsgemäße Aufschalteinheit umfasst demnach einen Treibschieber, der in einer mit dem Hochdrucksystem fluidleitend verbundenen axialen Führungsbohrung eines Schieberzylinders passgenau geführt ist. Der Treibschieber ist hierbei entgegen der rückstellenden Federkraft einer Schieberfeder zwischen einer durch die Federkraft bewirkten Ruheposition und einer durch den Fluiddruck bewirkten Endanschlagsposition axial verschiebbar. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass in der Mantelfläche des Treibschiebers senkrecht zur Verschieberichtung zwei den Umfang ringförmig umgebende Steuernuten ausgespart sind. Die erfindungsgemäße Aufschalteinheit umfasst ferner einen Überströmraum, der über ein elektrisch gesteuertes Magnetventil mit der Führungsbohrung für den Treibschieber fluidleitend verbunden ist. Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Aufschalteinheit eine die Führungsbohrung querende Querbohrung, die mit einem Ende mit dem Hochdrucksystem
und mit dem anderen Ende mit dem Niederdrucksystem der Einspritzanlage verbunden ist. Die Querbohrung ist derart angeordnet, bzw. die axiale Länge des Treibschiebers derart bemessen, dass in der Ruheposition des Treibschiebers die Querbohrung durch die Mantelfläche des Treibschiebers verschlossen ist. Niederdruckseitig verschließt ein Druckhalteventil die Querbohrung. In die Führungsbohrung des Treibschiebers mündet darüber hinaus eine Blocksteuerbohrung, welche mit dem Niederdrucksystem fluidleitend verbunden ist. Die Mündung der Blocksteuerbohrung ist derart angeordnet, dass die Blocksteuerbohrung in Richtung der Verschiebung des Treibschiebers entgegen der Rückstellkraft der Schieberfeder nach der Querbohrung in die Führungsbohrung mündet. Zudem darf die Blocksteuerbohrung in der Ruheposition des Treibschiebers nicht durch dessen Mantelfläche verschlossen sein. Ferner ist eine Uberstromraumbohrung vorgesehen, durch welche der Überströmraumraum mit dem Niederdrucksystem fluidleitend verbunden ist.An intrusion unit according to the invention accordingly comprises a traction slide which is guided in a precisely fitting manner in an axial guide bore of a slide cylinder which is fluidly connected to the high pressure system. The traction slide is axially displaceable against the restoring spring force of a slide spring between a rest position caused by the spring force and an end stop position caused by the fluid pressure. An essential feature of the invention is that two control grooves that surround the circumference in a ring are recessed in the lateral surface of the driving slide perpendicular to the direction of displacement. The override unit according to the invention further comprises an overflow space which is connected in a fluid-conducting manner to the guide bore for the driving slide via an electrically controlled magnetic valve. Furthermore, the activation unit according to the invention comprises a transverse bore crossing the guide bore, which has one end connected to the high-pressure system and is connected at the other end to the low-pressure system of the injection system. The transverse bore is arranged such that the axial length of the driving slide is dimensioned such that in the rest position of the driving slide the transverse bore is closed by the lateral surface of the driving slide. On the low pressure side, a pressure control valve closes the cross hole. In addition, a block control bore, which is connected to the low-pressure system in a fluid-conducting manner, opens into the guide bore of the driving slide. The mouth of the block control bore is arranged in such a way that the block control bore opens into the guide bore in the direction of the displacement of the driving slide against the restoring force of the slide spring after the transverse bore. In addition, the block control bore in the rest position of the driving slide must not be closed by its outer surface. Furthermore, an overflow space bore is provided, through which the overflow space space is connected in a fluid-conducting manner to the low-pressure system.
Ein charakteristisches Merkmal der Erfindung ist, dass die beiden Steuernuten derart angeordnet sind, dass bei einer axialen Verschiebung des Treibschiebers entgegen der Rückstellkraft der Schieberfeder ein Verschluss der Blocksteuerbohrung durch die Mantelfläche des Treibschiebers erst dann erfolgt, wenn die vorauseilende Steuernut die Querbohrung bereits passiert hat und bevor die nacheilende Steuernut in wenigstens teilweise Gegenüberstellung zur Querbohrung gelangt. Mit anderen Worten, die Blocksteuerbohrung wird erst dann durch die Mantelfläche des Treibschiebers verschlossen, wenn die Querbohrung durch die zwischen den Steuernuten befindliche Mantelfläche verschlossen ist und bevor die nacheilende Steuernut die Blockbohrung erreicht. Weiterhin ist wesentlich, dass die nacheilende Steuernut in der Endanschlagsposition des
Treibschiebers in wenigstens teilweise Gegenüberstellung zur Querbohrung gelangt.A characteristic feature of the invention is that the two control grooves are arranged in such a way that, in the event of an axial displacement of the drive slide against the restoring force of the slide spring, the block control bore is only closed by the lateral surface of the drive slide when the leading control groove has already passed the transverse bore and before the trailing control groove comes at least partially opposite to the transverse bore. In other words, the block control bore is only closed by the lateral surface of the driving slide if the transverse bore is closed by the lateral surface located between the control grooves and before the trailing control groove reaches the block bore. It is also essential that the trailing control groove in the end stop position of the Driving slide in at least partial juxtaposition to the cross hole.
Ferner betrifft die Erfindung eine nockenbetätigte Einspritzanlage bei einer Brennkraftmaschine, die mit einer erfindungsgemäßen Aufschalteinheit gekoppelt ist.The invention further relates to a cam-operated injection system in an internal combustion engine, which is coupled to an activation unit according to the invention.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird. Es zeigenThe invention will now be explained in more detail using an exemplary embodiment, reference being made to the accompanying drawings. Show it
Fig. 1 eine schematische Übersichtsdarstellung einer Einspritzanlage mit angekoppelter erfindungsgemäßer Aufschalteinheit ;Fig. 1 is a schematic overview of an injection system with a coupled activation unit according to the invention;
Fig. 2 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Aufschalteinheit in einem Funktionszustand vor Beginn der Voreinspritzung (Phase I); in dem kleinen Diagramm, welches den Einspritzverlauf schematisch darstellt, ist der Funktionszustand der Aufschalteinheit durch die vertikale Linie gekennzeichnet;2 shows an axial section through an activation unit according to the invention in a functional state before the start of the pre-injection (phase I); in the small diagram, which schematically shows the injection process, the functional state of the activation unit is identified by the vertical line;
Fig. 3 einen Axialschnitt durch die erfindungsgemäße Auf- schalteinheit von Fig. 2 in einem Funktionszustand während der Voreinspritzung (Phase II); in dem kleinen Diagramm, welches den Einspritzverlauf schematisch darstellt, ist der Funktionszustand der Aufschalteinheit durch die vertikale Linie gekennzeichnet;3 shows an axial section through the activation unit according to the invention from FIG. 2 in a functional state during the pre-injection (phase II); in the small diagram, which schematically shows the injection process, the functional state of the activation unit is identified by the vertical line;
Fig. 4 einen Axialschnitt durch die erfindungsgemäße Auf- schalteinheit von Fig. 2 in einem Funktionszustand zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinsprit-
zung (Phase III) ; in dem kleinen Diagramm, welches den Einspritzverlauf schematisch darstellt, ist der Funktionszustand der Aufschalteinheit durch die vertikale Linie gekennzeichnet;4 shows an axial section through the activation unit according to the invention from FIG. 2 in a functional state between the pre-injection and the main injection. tongue (phase III); in the small diagram, which schematically shows the injection process, the functional state of the activation unit is identified by the vertical line;
Fig. 5 einen Axialschnitt durch die erfindungsgemäße Auf- schalteinheit von Fig. 2 in einem Funktionszustand während der Haupteinspritzung (Phase IV) ; in dem kleinen Diagramm, welches den Einspritzverlauf schematisch darstellt, ist der Funktionszustand der Aufschalteinheit durch die vertikale Linie gekennzeichnet;5 shows an axial section through the activation unit according to the invention from FIG. 2 in a functional state during the main injection (phase IV); in the small diagram, which schematically shows the injection process, the functional state of the activation unit is identified by the vertical line;
Fig. 6 einen Axialschnitt durch die erfindungsgemäße Auf- schalteinheit von Fig. 2 in einem Funktionszustand am Ende der Haupteinspritzung (Phase V) ; in dem kleinen Diagramm, welches den Einspritzverlauf schematisch darstellt, ist der Funktionszustand der Aufschalteinheit durch die vertikale Linie gekennzeichnet.6 shows an axial section through the activation unit according to the invention from FIG. 2 in a functional state at the end of the main injection (phase V); In the small diagram, which schematically shows the course of the injection, the functional state of the activation unit is identified by the vertical line.
Zunächst sei die schematische Übersichtsdarstellung einer nok- kengesteuerten Einspritzanlage vom Typ Pumpe-Leitung-Düse mit angekoppelter Aufschalteinheit von Fig. 1 betrachtet.First of all, consider the schematic overview representation of a cam-controlled injection system of the pump-line-nozzle type with a coupled activation unit from FIG. 1.
Eine Einspritzpumpe 20 wird von einem Tank 19 über eine Niederdruckleitung 24 mit Kraftstoff versorgt. Die EinspritzpumpeAn injection pump 20 is supplied with fuel from a tank 19 via a low pressure line 24. The injection pump
20 befördert den Kraftstoff über eine Hochdruckleitung 22 zur Einspritzdüse 21, von wo aus der Kraftstoff in den (nicht dargestellten) Brennraum eingespritzt wird. Von der Einspritzdüse20 conveys the fuel via a high-pressure line 22 to the injection nozzle 21, from where the fuel is injected into the combustion chamber (not shown). From the injector
21 führt eine sog. Leckölleitung 23 Kraftstoff unter Niederdruck zurück zum Tank 19. Die erfindungsgemäße Aufschalteinheit 28 ist über die Verbindungsleitung 29 mit der Hochdruckleitung 22 und über die Überströmleitung 30 mit der Lecköllei-
tung 23 fluidleitend verbunden, so dass - abhängig von dem jeweiligen Strömungswiderstand innerhalb der Aufschalteinheit - Kraftstoff über die Aufschalteinheit 28 an die Leckölleitung 23 abgesteuert werden kann. Der Vollständigkeit sei erwähnt, dass auch von der Einspritzpumpe 20 eine Leckölleitung 25 zum Kraftstofftank 19 zurückführt.21 leads a so-called leak oil line 23 fuel under low pressure back to the tank 19. The switch-on unit 28 according to the invention is connected to the high pressure line 22 via the connecting line 29 and to the leak oil line via the overflow line 30. device 23 fluidly connected so that - depending on the respective flow resistance within the activation unit - fuel can be discharged via the activation unit 28 to the leakage oil line 23. For the sake of completeness, it should be mentioned that a leak oil line 25 also leads from the injection pump 20 back to the fuel tank 19.
Die Aufschalteinheit 28 wird von einem Steuergerät 26 über eine elektrische Verbindungsleitung 27 mit elektrischen Steuersignalen versorgt. Im Steuergerät 26 ist in einer Speichereinheit die für einen bestimmten Betriebszustand der Brennkraftmaschine in den Brennraum einzuspritzende Kraftstoffmenge in Form eines Kennfelds abgelegt. Zur Bestimmung des Ist-Zustands der Brennkraftmaschine empfängt das Steuergerät 26 die von Sensoren erfassten Zustandswerte 31 der Brennkraftmaschine, z. B. Drehzahl, Lufttemperatur, Abgaszusammensetzung und dergleichen. Nach Abgleich des erfassten Ist-Zustands mit dem anhand des Kennfelds ermittelten Soll-Zustand, schickt das Steuergerät über die elektrische Verbindungsleitung 27 elektrische Steuersignale an die Aufschalteinheit 28, wodurch der Strömungswiderstand innerhalb der Aufschalteinheit für den von der Hochdruckleitung 22 an die Leckölleitung 23 abgesteuerten Kraftstoff verändert wird. Ein hoher Strömungswiderstand bedeutet, dass wenig oder kein Kraftstoff aus der Hochdruckleitung 22 in die Leckölleitung 23 abgesteuert wird, wohingegen bei einem kleinen oder einem verschwindend geringen Strömungswiderstand der Druck im Hochdrucksystem durch Absteuern von Kraftstoff stark abfällt, wodurch ein Einspritzvorgang unterbunden werden kann.The override unit 28 is supplied with electrical control signals by a control unit 26 via an electrical connecting line 27. In the control unit 26, the amount of fuel to be injected into the combustion chamber for a specific operating state of the internal combustion engine is stored in the form of a map. In order to determine the actual state of the internal combustion engine, the control unit 26 receives the state values 31 of the internal combustion engine, eg. B. speed, air temperature, exhaust gas composition and the like. After the detected actual state has been compared with the target state determined on the basis of the characteristic diagram, the control unit sends electrical control signals to the activation unit 28 via the electrical connection line 27, as a result of which the flow resistance within the activation unit for the fuel which is directed from the high-pressure line 22 to the leakage oil line 23 is changed. A high flow resistance means that little or no fuel is diverted from the high-pressure line 22 into the leakage oil line 23, whereas with a small or a negligibly low flow resistance, the pressure in the high-pressure system drops sharply due to the deactivation of fuel, as a result of which an injection process can be prevented.
Obgleich in Fig. 1 die erfindungsgemäße Aufschalteinheit mit der Hochdruck- und Niederdruckleitung einer Einspritzpumpe vom Typ Pumpe-Leitung-Düse verbunden wurde, ist es in gleicher
Weise möglich, die erfindungsgemäße Aufschalteinheit mit dem Hochdruck- und Niederdruckraum einer Einspritzpumpe vom Typ Pumpe-Düse zu verbinden, was ohne zusätzliche Verbindungsleitungen möglich ist.Although the override unit according to the invention was connected to the high-pressure and low-pressure line of an injection pump of the pump-line-nozzle type in FIG. 1, it is the same Possible way to connect the intrusion unit according to the invention with the high-pressure and low-pressure chamber of an injection pump of the pump-nozzle type, which is possible without additional connecting lines.
Zur Veranschaulichung von Aufbau und Funktion der erfindungsgemäßen Aufschalteinheit wird Bezug auf die Figuren 2 bis 6 genommen .To illustrate the structure and function of the intrusion unit according to the invention, reference is made to FIGS. 2 to 6.
Fig. 2 zeigt einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Aufschalteinheit 28 in einem Funktionszustand vor Beginn der Voreinspritzung (Phase I). In dem kleinen Diagramm ist der vollständige Einspritzverlauf in Form des gegen die Zeit aufgetragenen Drucks im Hochdrucksystem der Einspritzanlage schematisch darstellt. Der Funktionszustand der Aufschalteinheit in Phase I ist durch die vertikale Linie gekennzeichnet.FIG. 2 shows an axial section through an activation unit 28 according to the invention in a functional state before the start of the pre-injection (phase I). The small diagram shows the complete injection process in the form of the pressure plotted against time in the high-pressure system of the injection system. The functional status of the activation unit in phase I is indicated by the vertical line.
Die erfindungsgemäße Aufschalteinheit umfasst einen von einem Schiebergehäuse 4 umgebenen Schieberzylinder 3, einen am Schiebergehäuse 4 stirnseitig befestigten Schiebergehäusedek- kel 6 und ein am Schiebergehäuse 4 bodenseitig befestigtes Magnetgehäuse 5. Magnetgehäuse 5, Schiebergehäuse 4 und Schiebergehäusedeckel 6 werden durch vier Schrauben 8, welche an einem Pumpe-Düse-Gehäuse 36 einer Einspritzpumpe verschraubt sind, fest verbunden.The switch-on unit according to the invention comprises a slide cylinder 3 surrounded by a slide housing 4, a slide housing cover 6 fastened to the front of the slide housing 4, and a magnet housing 5 fastened to the bottom of the slide housing 4 Pump-nozzle housing 36 of an injection pump are screwed, firmly connected.
In dem Schieberzylinder 3 ist eine axiale Führungsbohrung 32 ausgebildet, in welcher ein Treibschieber 1 passgenau geführt ist. Der Treibschieber 1 ist entgegen der Rückstellkraft einer Schieberfeder 12 axial verschiebbar. Die Schieberfeder 12 ist in einem als Teil der Führungsbohrung 32 ausgebildeten Schieberfederraum 33 angeordnet. In der Mantelfläche des Treib-
Schiebers 1 sind, senkrecht zur Verschieberichtung, um den Umfang herum, zwei ringförmige Steuernuten 34, 51 ausgespart.An axial guide bore 32 is formed in the slide cylinder 3, in which a drive slide 1 is guided with a precise fit. The driving slide 1 is axially displaceable against the restoring force of a slide spring 12. The slide spring 12 is arranged in a slide spring chamber 33 formed as part of the guide bore 32. In the outer surface of the Slider 1, perpendicular to the direction of displacement, around the circumference, two annular control grooves 34, 51 are recessed.
Der am Schiebergehäuse 4 stirnseitig befestigte Schiebergehäusedeckel 6 umfasst einen Zulauf 34 in Form eines Zulaufdichtkegels und einen Ablauf 35. Der Zulauf 34 ist an einem Ende mit einem in dem Pumpe-Düse-Gehäuse 36 ausgebildeten Hochdruckraum 37 fluidleitend verbunden. An seinem anderen Ende ist der Zulauf 34 mit der Führungsbohrung 32 fluidleitend verbunden. Hierdurch wird der Treibschieber 1 mit dem Fluiddruck des Fluids aus dem Hochdruckraum 38 beaufschlagt. Der Treibschieber kann durch den Fluiddruck aus einer durch die Federkraft der Schieberfeder 12 bewirkten Ruheposition in eine End- anschlagslage überführt werden. Der Ablauf 35 ist mit der in dem Pumpe-Düse-Gehäuse 36 ausgebildeten Leckölleitung 38 fluidleitend verbunden. Ein O-Ring 13 sorgt für eine fluiddichte Verbindung zwischen Ablauf 35 und Leckölleitung 38.The valve housing cover 6, which is attached to the valve housing 4 on the end face, comprises an inlet 34 in the form of an inlet sealing cone and an outlet 35. The inlet 34 is connected at one end to a high-pressure chamber 37 formed in the pump-nozzle housing 36 in a fluid-conducting manner. At its other end, the inlet 34 is fluidly connected to the guide bore 32. As a result, the slide valve 1 is acted upon by the fluid pressure of the fluid from the high-pressure chamber 38. The traction slide can be transferred by the fluid pressure from a rest position brought about by the spring force of the slide spring 12 into an end stop position. The outlet 35 is connected in a fluid-conducting manner to the leak oil line 38 formed in the pump-nozzle housing 36. An O-ring 13 ensures a fluid-tight connection between the outlet 35 and the leak oil line 38.
Das Magnetgehäuse 5 ist über einen O-Ring 14 am Schiebergehäuse 4 bodenseitig befestigt. Das Magnetgehäuse 5 umfasst einen mit dem Schieberfederraum 33 verbundenen Überströmraum 39. Im Überströmraum 39 befindet sich ein Magnetventil, welches sich aus einer Magnetwicklung 9, einem Spulenmagnetkern 11, einem Magnetanker 10 und einer mit dem Magnetanker zusammenwirkenden Steuerkugel 2 zusammensetzt. In Schließstellung des Magnetventils sitzt die Steuerkugel 2 einem Dichtsitz 40 auf. Der Dichtsitz 40 ist in einem auf den Schieberzylinder 3 dicht aufgesetzten Aufsatzstück 41 ausgebildet. In Schließstellung verschließt das Magnetventil die fluidleitende Verbindung zwischen Schieberfederraum 33 und Überströmraum 39, während das Magnetventil in Öffnungsstellung den Durchgang freigibt. Das Magnetventil kann durch entsprechende Bestromung der Magnetwicklung 9 über eine (in Fig. 2 nicht dargestellte) elektri-
sehe Verbindungsleitung 27 zwischen Steuergerät 26 und Aufschalteinheit 28 in Öffnungs- oder Schließstellung gebracht werden. Zusätzlich verfügt die in Fig. 2 dargestellte Aufschalteinheit über eine Magnetrückstellfeder 18, durch deren Federkraft der Magnetanker 10 gegen die Steuerkugel 2 gedrückt wird, wodurch bewirkt wird, dass die Steuerkugel 2 ihrem Dichtsitz 40 aufsitzt.The magnet housing 5 is attached to the bottom of the slide housing 4 via an O-ring 14. The magnet housing 5 comprises an overflow chamber 39 connected to the slide spring chamber 33. In the overflow chamber 39 there is a solenoid valve which is composed of a magnet winding 9, a coil magnet core 11, a magnet armature 10 and a control ball 2 which interacts with the magnet armature. In the closed position of the solenoid valve, the control ball 2 is seated on a sealing seat 40. The sealing seat 40 is formed in a top piece 41 placed tightly on the slide cylinder 3. In the closed position, the solenoid valve closes the fluid-conducting connection between slide spring chamber 33 and overflow chamber 39, while the solenoid valve opens the passage in the open position. The solenoid valve can be energized by a corresponding energization of the magnet winding 9 via an electrical (not shown in FIG. see connecting line 27 between control unit 26 and opening unit 28 are brought into the open or closed position. In addition, the override unit shown in FIG. 2 has a magnetic return spring 18, by the spring force of which the magnet armature 10 is pressed against the control ball 2, as a result of which the control ball 2 is seated on its sealing seat 40.
Die erfindungsgemäße Aufschalteinheit ist ferner mit einer die Führungsbohrung 32 querenden Querbohrung 42 versehen. Die Querbohrung 42 ist an ihrem einen Ende über eine axiale Bohrung 43 und eine Ausfräsung 44 des Schiebergehäusedeckels 6 mit dem Zulauf 34 verbunden. An ihrem anderen Ende ist die Querbohrung 43 über eine gegenüber der Querbohrung 43 verbreiterte Bohrung 45 mit dem Ablauf 35 verbunden. Der Ablauf 35 ist in Form einer Schraubenlochbohrung ausgeführt.The override unit according to the invention is further provided with a transverse bore 42 crossing the guide bore 32. The transverse bore 42 is connected at one end to the inlet 34 via an axial bore 43 and a cutout 44 in the valve housing cover 6. At its other end, the transverse bore 43 is connected to the drain 35 via a bore 45 which is widened compared to the transverse bore 43. The drain 35 is designed in the form of a screw hole.
In dem in Fig. 2 gezeigten Funktionszustand der Aufschalteinheit (Phase 1), in welchem der Treibschieber 1 durch die Rückstellkraft der Schieberfeder 12 gegen den Anschlag 47 des Schiebergehäusedeckels 6, d. h. in seine Ruheposition, gedrückt wird, ist der Durchgang der Querbohrung 42 von der Mantelfläche des Treibschiebers 1 versperrt. Durch eine axiale Verschiebung des Treibschiebers 1 entgegen der Rückstellkraft der Schieberfeder 12 können die Steuernuten 34 jeweils in eine Gegenüberstellung zur Querbohrung 42 gelangen, so dass die beiden in die Führungsbohrung 32 mündenden Teile der Querbohrung 42 durch die Steuernuten 34 des Treibschiebers 1 fluidleitend verbunden sind und somit eine fluidleitende Verbindung zwischen Hochdrucksystem und Niederdrucksystem erstellt wird.In the functional state of the override unit (phase 1) shown in Fig. 2, in which the traction slide 1 by the restoring force of the slide spring 12 against the stop 47 of the slide housing cover 6, i. H. is pressed into its rest position, the passage of the transverse bore 42 is blocked by the lateral surface of the driving slide 1. By axially displacing the driving slide 1 counter to the restoring force of the slide spring 12, the control grooves 34 can each come into juxtaposition with the transverse bore 42, so that the two parts of the transverse bore 42 opening into the guide bore 32 are connected in a fluid-conducting manner by the control grooves 34 of the driving slide 1 and thus creating a fluid-conducting connection between the high-pressure system and the low-pressure system.
Die Querbohrung 42 wird ablaufseitig des Treibschiebers 1 durch ein Druckhalteventil verschlossen. Das Druckhalteventil
besteht aus einer Blattfeder 16 und einer mit der Blattfeder zusammenwirkenden Aufsteuerkugel 15. Die AufSteuerkugel 15 wird durch die Blattfeder auf ihren Dichtsitz 48 gedrückt, wodurch die Querbohrung 42 verschlossen wird. Der Dichtsitz 48 ergibt sich aus einem kegelförmigen Übergang der verbreiterten Bohrung 45 in die Querbohrung 42. Die Blattfeder 16 ist in eine Ausfräsung eingespannt, welche sich aus einem Teil einer in der Mantelfläche des Schieberzylinders 3 vollumfänglich ausgebildeten Ausfräsung 46 und einer dieser Ausfräsung 46 angrenzenden Ausfräsung 48 zusammensetzt. Die in den Ablauf 35 mündende verbreiterte Querbohrung 45 quert die Ausfräsung 46 in der Mantelfläche des Schieberzylinders 3, so dass die Ausfräsung 46 mit dem Ablauf 25 fluidleitend verbunden ist.The transverse bore 42 is closed on the outlet side of the driving slide 1 by a pressure maintaining valve. The pressure control valve consists of a leaf spring 16 and a control ball 15 which interacts with the leaf spring. The control ball 15 is pressed onto its sealing seat 48 by the leaf spring, as a result of which the transverse bore 42 is closed. The sealing seat 48 results from a conical transition of the widened bore 45 into the transverse bore 42. The leaf spring 16 is clamped into a cutout which consists of a part of a cutout 46 formed in the circumferential surface of the slide cylinder 3 and a cutout adjacent to this cutout 46 48 composes. The widened transverse bore 45 opening into the outlet 35 crosses the cutout 46 in the lateral surface of the slide cylinder 3, so that the cutout 46 is connected to the outlet 25 in a fluid-conducting manner.
Das Druckventil kann durch einen Fluiddruck oberhalb eines bestimmten Öffnungsdrucks geöffnet werden, welcher vorzugsweise zwischen 20 und 50 bar beträgt. Die Größe des Öffnungsdrucks kann hierbei durch die Federkraft der Blattfeder 16 reguliert werden.The pressure valve can be opened by a fluid pressure above a certain opening pressure, which is preferably between 20 and 50 bar. The size of the opening pressure can be regulated by the spring force of the leaf spring 16.
Weiterhin weist die erfindungsgemäße Aufschalteinheit einen Verbindungskanal zur fluidleitenden Verbindung des Überströmraums 39 und des Schieberfederraums 33 mit dem Ablauf 35 auf. Der Verbindungskanal umfasst zu diesem Zweck eine in den Überströmraum 39 mündende Uberstromraumbohrung 50 und eine die Uberstromraumbohrung 50 mit der Ausfräsung 46 verbindende Bohrung 49, wodurch eine fluidleitende Verbindung mit dem Ablauf 35 erstellt ist, da die Ausfräsung 46 über die verbreiterte Bohrung 45 stromabwärts des Druckventils mit dem Ablauf 35 fluidleitend verbunden ist. Die die Uberstromraumbohrung 50 mit der Ausfräsung 46 fluidleitend verbindende Bohrung 49 mündet in ihrer Verlängerung in die Blocksteuerbohrung 17, welche sich in den Schieberfederraum 33 öffnet. Somit ist der Schie-
berfederraum über Blocksteuerbohrung 17, Bohrung 49, Ausfräsung 46 und Bohrung 45 mit dem Ablauf * 35 fluidleitend verbunden.Furthermore, the activation unit according to the invention has a connecting channel for the fluid-conducting connection of the overflow chamber 39 and the slide spring chamber 33 to the outlet 35. For this purpose, the connecting channel comprises an overflow space bore 50 opening into the overflow space 39 and a bore 49 connecting the overflow space bore 50 with the cutout 46, as a result of which a fluid-conducting connection is created with the outlet 35, since the cutout 46 via the widened bore 45 downstream of the pressure valve is fluidly connected to the outlet 35. The extension of the bore 49 which connects the overcurrent space bore 50 to the cutout 46 in a fluid-conducting manner opens into the block control bore 17, which opens into the slide spring space 33. So the shooting Spring chamber connected via fluid control to block control bore 17, bore 49, cutout 46 and bore 45 with drain * 35.
In dem in Fig. 2 gezeigten Funktionszustand der Aufschalteinheit (Phase I), in welchem der Treibschieber 1 durch die Rückstellkraft der Schieberfeder 12 gegen seinen Anschlag 47 innerhalb der Ausfräsung 44 des Schiebergehäusedeckels 6 gedrückt wird, ist die Blocksteuerbohrung 17 von der Mantelfläche des Treibschiebers 1 nicht versperrt, so dass eine fluid- leitende Verbindung zwischen Schieberfederraum 33 und Ablauf 35 vorliegt.In the functional state of the override unit (phase I) shown in FIG. 2, in which the driving slide 1 is pressed against its stop 47 within the cutout 44 of the slide housing cover 6 by the restoring force of the slide spring 12, the block control bore 17 is from the lateral surface of the driving slide 1 not blocked, so that there is a fluid-conducting connection between slide spring chamber 33 and outlet 35.
Die axiale Länge des erfindungsgemäßen Treibschiebers 1 ist so bemessen, dass in der in Fig. 2 gezeigten Ruheposition des Treibschiebers 1 die Querbohrung durch die Mantelfläche des Treibschiebers 1 verschlossen ist.The axial length of the driving slide 1 according to the invention is dimensioned such that in the rest position of the driving slide 1 shown in FIG. 2, the transverse bore is closed by the lateral surface of the driving slide 1.
Die Steuernuten 34, 51 sind derart angeordnet, dass bei einer axialen Verschiebung des Treibschiebers 1 entgegen der Rückstellkraft der Schieberfeder 12 ein Verschluss der Blocksteuerbohrung 17 durch die Mantelfläche des Treibschiebers 1 erst dann erfolgt, wenn die vorauseilende Steuernut 34 die Querbohrung 42 bereits passiert hat und bevor die nacheilende Steuernut 51 in wenigstens teilweise Gegenüberstellung zur Querbohrung gelangt. Weiterhin gelangt die nacheilende Steuernut 51 in der Endanschlagsposition des Treibschiebers 1 in wenigstens teilweise Gegenüberstellung zur Querbohrung.The control grooves 34, 51 are arranged such that, in the event of an axial displacement of the driving slide 1 against the restoring force of the slide spring 12, the block control bore 17 is only closed by the lateral surface of the driving slide 1 when the leading control groove 34 has already passed through the transverse bore 42 and before the trailing control groove 51 arrives at least partially opposite the transverse bore. Furthermore, the trailing control groove 51 arrives in the end stop position of the driving slide 1 in an at least partially opposite position to the transverse bore.
Phase I stellt die Ausgangsposition des Treibschiebers 1 vor dem Beginn der Voreinspritzung dar. Das Magnetventil ist geschlossen. Der Treibschieber befindet sich in einer Ruheposition, in der er durch die Federkraft der Schieberfeder 12 ge-
gen den Anschlag 47 des Schiebergehäusedeckels 6 (in der Zeichnung rechts) gedrückt wird. Der Druck im Hochdruckraum 37 und Zulauf 34 entspricht dem Standdruck des Hochdrucksystems zwischen zwei Einspritzvorgängen, und liegt im allgemeinen zwischen 5 und 50 bar. Der Systemstanddruck wirkt auf den Treibschieber 1, reicht jedoch nicht aus, den Treibschieber 1 entgegen der Rückstellkraft der Schieberfeder 12 zu verschieben. In den anderen mit Kraftstoff gefüllten Hohlräumen liegt ein Fluiddruck vor, welcher sich aus dem Fluiddruck im Niederdruckversorgungssystem (Leckölleitung) ergibt. Dieser liegt im allgemeinen zwischen 0,5 und 5 bar.Phase I represents the starting position of the driving slide 1 before the start of the pre-injection. The solenoid valve is closed. The driving slide is in a rest position in which it is moved by the spring force of the slide spring 12. against the stop 47 of the valve housing cover 6 (right in the drawing) is pressed. The pressure in the high-pressure chamber 37 and inlet 34 corresponds to the standing pressure of the high-pressure system between two injection processes, and is generally between 5 and 50 bar. The system stand pressure acts on the slide valve 1, but is not sufficient to move the slide valve 1 against the restoring force of the slide spring 12. In the other cavities filled with fuel, there is a fluid pressure which results from the fluid pressure in the low-pressure supply system (leakage oil line). This is generally between 0.5 and 5 bar.
Der Förderbeginn der mit der Aufschalteinheit gekoppelten Einspritzpumpe kann beispielsweise über eine obenliegende Steuerkante des Pumpenstempels reguliert werden. Beginnt nun der Pumpenstempel seine Förderung zu dem Zeitpunkt, wenn die obenliegende Steuerkante das Elementsaugloch schließt, so steigt der Fluiddruck im Hochdrucksystem an und die Voreinspritzung beginnt. Das Ansteigen des Fluiddrucks im Hochdruckraum 34 bewirkt ein Verschieben des Treibschiebers 1 entgegen der Rückstellkraft der Schieberfeder 12. Dieser Funktionszustand der Aufschalteinheit (Phase II) ist in Fig. 3 dargestellt.The start of delivery of the injection pump coupled to the activation unit can be regulated, for example, via an overhead control edge of the pump plunger. If the pump plunger begins its delivery at the time when the control edge located above closes the element suction hole, the fluid pressure in the high-pressure system increases and the pre-injection begins. The rise in the fluid pressure in the high-pressure chamber 34 causes the driving slide 1 to be displaced counter to the restoring force of the slide spring 12. This functional state of the activation unit (phase II) is shown in FIG. 3.
Fig. 3 zeigt einen Axialschnitt durch die erfindungsgemäße Aufschalteinheit von Fig. 2 in einem Funktionszustand während der Voreinspritzung (Phase II) . In dem kleinen Diagramm ist der vollständige Einspritzverlauf in Form des gegen die Zeit aufgetragenen Drucks im Hochdrucksystem der Einspritzanlage schematisch darstellt. Der Funktionszustand der Aufschalteinheit in Phase II ist durch die vertikale Linie gekennzeichnet.FIG. 3 shows an axial section through the activation unit according to the invention from FIG. 2 in a functional state during the pre-injection (phase II). The small diagram shows the complete injection process in the form of the pressure plotted against time in the high-pressure system of the injection system. The functional status of the activation unit in phase II is indicated by the vertical line.
In Fig. 3, sowie in den Figuren 4, 5 und 6, sind die zu Fig. 2 gleichen Elemente mit denselben Bezugszahlen bezeichnet. Um
Wiederholungen zu vermeiden, werden jeweils nur die Unterschiede in den jeweiligen Funktionszuständen der Aufschalteinheit dargestellt.In FIG. 3, as well as in FIGS. 4, 5 and 6, the elements that are the same as in FIG. 2 are designated with the same reference numbers. Around To avoid repetitions, only the differences in the respective functional states of the intrusion unit are shown.
In Fig. 3 ist der entgegen der Rückstellkraft der Schieberfeder 12 (in der Zeichnung nach links) verschobene Treibschieber 1 in einer Position unmittelbar vor Ende der Voreinspritzung gezeigt. Das Magnetventil ist geschlossen. Der Druck im Hochdrucksystem beträgt nunmehr im allgemeinen zwischen 200 und 300 bar. Der verschobene Treibschieber 1 gibt die Ausfräsung 44 des Schiebergehäusedeckels 6 frei, wodurch der Druck des Hochdrucksystems auch in der Bohrung 43 und dem damit verbundenen Teil der Querbohrung 42 herrscht. In allen anderen mit Kraftstoff gefüllten Hohlräumen liegt weiterhin ein Druck vor, welcher sich aus dem Druck im Niederdruckversorgungssystem (Leckölleitung) ergibt. Zu diesem Zeitpunkt ist die hochdruckbeaufschlagte Querbohrung 42 noch durch die Mantelfläche des Treibschiebers 1 verschlossen.FIG. 3 shows the driving slide 1, which is displaced against the restoring force of the slide spring 12 (to the left in the drawing) in a position immediately before the end of the pre-injection. The solenoid valve is closed. The pressure in the high-pressure system is now generally between 200 and 300 bar. The displaced slide valve 1 releases the cutout 44 of the valve housing cover 6, as a result of which the pressure of the high-pressure system also prevails in the bore 43 and the part of the transverse bore 42 connected therewith. In all other cavities filled with fuel there is still a pressure which results from the pressure in the low pressure supply system (leakage oil line). At this time, the high-pressure cross bore 42 is still closed by the outer surface of the driving slide 1.
Phase II dauert jedoch nur sehr kurz, weil der schnell ansteigende Druck im Hochdrucksystem die vorauseilende Steuernut 34 des Treibschiebers 1 in Gegenüberstellung zur Querbohrung 42 bringt. Dieser Funktionszustand des Treibschiebers 1 (Phase III) ist in Fig. 4 dargestellt.Phase II, however, only lasts very briefly because the rapidly increasing pressure in the high-pressure system brings the leading control groove 34 of the driving slide 1 in opposition to the transverse bore 42. This functional state of the driving slide 1 (phase III) is shown in FIG. 4.
Wie in Fig. 4 (Phase III) ersichtlich ist, verbindet die vorauseilende Steuernut 34 die in die Führungsbohrung 32 mündenden Teile der Querbohrung 42. Über die Querbohrung 42 wird somit eine fluidleitende Verbindung zwischen Hochdruck- und Niederdrucksystem erstellt, wodurch der Druck im Hochdrucksystem schlagartig zusammenbricht, die Düsennadel schließt und die Voreinspritzung beendet wird. Die Dauer der Voreinspritzung hängt somit von dem Laufverhalten des Treibschiebers 1, das
seinerseits von dem Flächenverhältnis Pumpenstempel/Treibschieberfläche abhängt, sowie von den Überdeckungslängen von Querbohrung 42 und die diese verschließende Mantelfläche bis zum Erreichen der vorauseilenden Steuernut 34 ab. Je länger es dauert, bis die vorauseilende Steuernut 34 in Gegenüberstellung zur Querbohrung 42 gelangt und den Durchgang der Querbohrung 42 freigibt, desto länger dauert die Voreinspritzung, und umgekehrt .As can be seen in FIG. 4 (phase III), the leading control groove 34 connects the parts of the transverse bore 42 opening into the guide bore 32. A fluid-conducting connection between the high-pressure and low-pressure system is thus created via the transverse bore 42, as a result of which the pressure in the high-pressure system abruptly collapses, the nozzle needle closes and the pre-injection is ended. The duration of the pilot injection thus depends on the running behavior of the slide valve 1 in turn depends on the area ratio of the pump ram / traction slide area, as well as on the overlap lengths of the transverse bore 42 and the circumferential surface closing this until the leading control groove 34 is reached. The longer it takes for the leading control groove 34 to face the transverse bore 42 and to open the passage of the transverse bore 42, the longer the pilot injection takes, and vice versa.
Durch den Öffnungsdruck des die Querbohrung 42 verschließenden Druckhalteventils ergibt sich ein Haltedruck im Hochdrucksystem von ca. 20 bis 50 bar. Stromabwärts des Druckhalteventils, sowie in allen anderen mit Kraftstoff gefüllten Hohlräumen liegt ein Fluiddruck vor, welcher sich aus dem Fluiddruck im Niederdruckversorgungssystem (Leckölleitung) ergibt. Das Magnetventil ist weiterhin geschlossen.The opening pressure of the pressure holding valve closing the transverse bore 42 results in a holding pressure in the high pressure system of approximately 20 to 50 bar. Downstream of the pressure control valve, as well as in all other cavities filled with fuel, there is a fluid pressure which results from the fluid pressure in the low pressure supply system (leakage oil line). The solenoid valve is still closed.
Der Pumpenkolben setzt seine Förderung fort und treibt den Treibschieber 1 mit dem Haltedruck von ca. 20 bis 50 bar weiter, bis die nacheilende Kante der vorauseilenden Steuernut 32 die Querbohrung 42 schließt. Hieraus ergibt sich ein Auslegungskriterium für die Federkraft der Schieberfeder 12, wonach der Treibschieber 1 zu Beginn der Phase I durch die Rückstellkraft der Schieberfeder 12 zur Anlage gegen den Anschlag 47 gebracht werden soll, jedoch durch den Haltedruck entgegen der Rückstellkraft der Schieberfeder 12 axial verschoben werden soll.The pump piston continues its delivery and drives the slide valve 1 with the holding pressure of approximately 20 to 50 bar until the trailing edge of the leading control groove 32 closes the transverse bore 42. This results in a design criterion for the spring force of the slide spring 12, according to which the driving slide 1 is to be brought into abutment against the stop 47 by the restoring force of the slide spring 12 at the beginning of phase I, but is axially displaced by the holding pressure against the restoring force of the slide spring 12 should.
Sobald die nachfolgende Kante der vorauseilenden Steuernut 34 die Querbohrung 42 schließt, steigt der Druck im Hochdrucksystem schnell an und die Haupteinspritzung beginnt.
Die Dauer von Phase III, d. h. der Abkoppelungsabstand zwischen Voreinspritzung und Haupteinspritzung, hängt von der konkreten Auslegung der Aufschalteinheit ab. Der Abkoppelungsabstand ergibt sich aus dem Laufverhalten des Treibschiebers 1, sowie aus den Überdeckungslängen von Querbohrung 42 und vorauseilender Steuernut 3 . Je schneller der Treibschieber 1 entgegen der Rückstellkraft der Schieberfeder 12 verschoben wird, desto größer ist bei einer konstanten Überdeckungslänge von Querbohrung 42 und vorauseilender Steuernut 34 der Abkoppelungsabstand zwischen Voreinspritzung und Haupteinspritzung. Je größer die Überdeckungslänge von Querbohrung 42 und vorauseilender Steuernut 34 ist, desto größer ist bei einem konstanten Laufverhalten der Abkoppelungsabstand zwischen Voreinspritzung und Haupteinspritzung.As soon as the trailing edge of the leading control groove 34 closes the transverse bore 42, the pressure in the high-pressure system rises quickly and the main injection begins. The duration of phase III, ie the decoupling distance between the pre-injection and the main injection, depends on the specific design of the activation unit. The decoupling distance results from the running behavior of the driving slide 1, as well as from the overlap lengths of the transverse bore 42 and the leading control groove 3. The faster the driving slide 1 is displaced against the restoring force of the slide spring 12, the greater the decoupling distance between the pre-injection and the main injection given a constant overlap length of the transverse bore 42 and the leading control groove 34. The greater the overlap length of the transverse bore 42 and the leading control groove 34, the greater the decoupling distance between the pre-injection and the main injection with a constant running behavior.
Nach Beginn der Haupteinspritzung (Phase IV) liegt im Hochdruckraum 37, Zulauf 34, Ausfräsung 44, Bohrung 43 und dem zu- laufseitigen Teil der Querbohrung 42 der Fluiddruck des Hochdrucksystems vor. Dieser liegt im allgemeinen zwischen 250 und 1000 bar. Im ablaufseifigen Teil der Querbohrung 42 bis zum Druckhalteventil herrscht der Haltedruck des Druckhalteventils (25 bis 50 bar) , da der zulaufseitige Teil der Querbohrung 42 und der ablaufseitige Teil der Querbohrung 42 durch die Mantelfläche des Treibschiebers 1 getrennt sind. In allen anderen mit Kraftstoff gefüllten Hohlräumen liegt ein Fluiddruck vor, welcher sich aus dem Fluiddruck im Niederdruckversorgungssystem (Leckölleitung) ergibt. Das Magnetventil ist weiterhin geschlossen.After the start of the main injection (phase IV), the fluid pressure of the high-pressure system is present in the high-pressure chamber 37, inlet 34, milling 44, bore 43 and the inlet-side part of the transverse bore 42. This is generally between 250 and 1000 bar. The holding pressure of the pressure holding valve (25 to 50 bar) prevails in the drain-soapy part of the transverse bore 42 up to the pressure holding valve, since the inlet-side part of the transverse bore 42 and the drain-side part of the transverse bore 42 are separated by the outer surface of the slide valve 1. In all other cavities filled with fuel, there is a fluid pressure which results from the fluid pressure in the low pressure supply system (leakage oil line). The solenoid valve is still closed.
Durch den Druck im Hochdrucksystem wird der Treibschieber 1 entgegen der Rückstellkraft der Schieberfeder 12 weiter verschoben. Die axiale Abmessung des Treibschiebers 1 und der räumliche Abstand der beiden Steuernuten 34, 51 ist derart be-
messen, dass, bei einer Verschiebung des Treibschiebers 1 entgegen der Rückstellkraft der Schieberfeder 12, die vorauseilende Mantelfläche des Treibschiebers 1 die Blocksteuerbohrung 17 schließt, solange die Querbohrung 42 durch die zwischen den beiden Steuernuten 34, 51 befindliche Mantelfläche des Treibschiebers 1 verschlossen ist, d. h. bevor die nacheilende Steuernut 51 den zulaufseifigen Teil der Querbohrung 42 und den ablaufseifigen Teil der Querbohrung 42 fluidleitend verbindet .Due to the pressure in the high-pressure system, the driving slide 1 is displaced further against the restoring force of the slide spring 12. The axial dimension of the driving slide 1 and the spatial distance between the two control grooves 34, 51 are such measure that, when the driving slide 1 is displaced counter to the restoring force of the slide spring 12, the leading lateral surface of the driving slide 1 closes the block control bore 17 as long as the transverse bore 42 is closed by the lateral surface of the driving slide 1 located between the two control grooves 34, 51, ie before the trailing control groove 51 fluidly connects the inlet-soapy part of the transverse bore 42 and the drainable part of the transverse bore 42.
Überfährt der Treibschieber 1 mit seiner vorauseilenden Mantelfläche die Blocksteuerbohrung 17, wird eine hydraulische Blockierung des Treibschiebers 1 erreicht, solange das Magnetventil geschlossen gehalten wird.If the traction slide 1 passes over the block control bore 17 with its leading lateral surface, hydraulic blocking of the traction slide 1 is achieved as long as the solenoid valve is kept closed.
Dieser Funktionszustand der Aufschalteinheit (Phase IV) ist in Fig. 5 dargestellt. Durch den Verschluss der Blocksteuerbohrung 17 steigt bei geschlossenem Magnetventil der Fluiddruck im Schieberfederraum 33 sehr schnell an. Die axiale Verschiebung des Treibschiebers 1 entgegen der Rückstellkraft der Schieberfeder 12 wird hydraulisch blockiert, so dass die nacheilende Steuernut 51 nicht bis zur Querbohrung 42 gelangt und den Durchgang der Querbohrung freigeben kann. Die Haupteinspritzung dauert somit an.This functional state of the activation unit (phase IV) is shown in FIG. 5. By closing the block control bore 17, the fluid pressure in the slide spring chamber 33 increases very rapidly when the solenoid valve is closed. The axial displacement of the driving slide 1 counter to the restoring force of the slide spring 12 is blocked hydraulically, so that the trailing control groove 51 does not reach the transverse bore 42 and can release the passage of the transverse bore. The main injection continues.
Wird nun das Magnetventil durch Bestromung der Magnetspule geöffnet, d. h. gibt die Ξteuerkugel 2 den Durchgang zwischen Schieberfederraum 33 und Überströmraum 39 frei, wird die hydraulische Blockierung des Treibschiebers 1 gelöst und der Treibschieber wird durch den Druck des Hochdrucksystems sofort in seine Endanschlagsposition gedrückt, in der die nacheilende Steuernut 51 in Gegenüberstellung zur Querbohrung 42 gelangt. In der Endanschlagsposition des Treibschiebers 1 ist der
Durchgang der Querbohrung 42 somit durch die Steuernut 51 freigegeben, der Druck im Hochdrucksystem fällt schlagartig ab, die Düsennadel schließt schnell und die Haupteinspritzung wird beendet .If the solenoid valve is now opened by energizing the solenoid coil, i.e. if the control ball 2 releases the passage between slide spring chamber 33 and overflow chamber 39, the hydraulic blocking of the slide valve 1 is released and the slide valve is immediately pressed into its end stop position by the pressure of the high pressure system the trailing control groove 51 reaches the cross bore 42 opposite. In the end stop position of the driving slide 1 Passage of the transverse bore 42 is thus released through the control groove 51, the pressure in the high-pressure system drops suddenly, the nozzle needle closes quickly and the main injection is ended.
Dieser Funktionszustand (Phase V) der Aufschalteinheit ist in Fig. 6 dargestellt. Die nacheilende Steuernut 51 befindet sich in Gegenüberstellung zur Querbohrung 42 und stellt eine fluid- leitende Verbindung zwischen Hochdrucksystem und Niederdrucksystem her. Der Treibschieber 1 ist in seiner Endanschlagsposition mit seinen Stoßflächen 53 zur Anlage gegen den Anschlag 52 des Aufsatzstücks 41 gelangt.This functional state (phase V) of the activation unit is shown in FIG. 6. The trailing control groove 51 is located opposite the transverse bore 42 and establishes a fluid-conducting connection between the high-pressure system and the low-pressure system. In its end stop position, the slide valve 1 with its abutment surfaces 53 comes to rest against the stop 52 of the attachment piece 41.
Sobald der Druck im Hochdrucksystem unterhalb des Öffnungsdrucks des Druckhalteventils fällt, schließt das Druckhalteventil. Infolgedessen liegt im Hochdrucksystem ein Haltedruck entsprechend dem Öffnungsdruck des Druckhalteventils vor, welcher im allgemeinen zwischen 20 und 50 bar liegt. Dieser Druck genügt entsprechend der Auslegung der Schieberfeder 12, dass der Treibschieber 1 weiterhin in seiner Endanschlagsposition verharrt. Erst wenn die untere Steuerkurve des Pumpenstempels das Elementsaugloch freigibt und die Förderung des Pumpenstempels beendet ist, fällt der Druck im Hochdrucksystem unterhalb des Haltedrucks und der Treibschieber wird durch die Rückstellkraft der Schieberfeder 12 in seine Ausgangslage, d. h. in seine Ruheposition in der dem Anschlag 47 des Schiebergehäusedeckels 6 anliegt, gedrückt. In diesem Funktionszustand, welche Phase I entspricht, liegt im Hochdruckraum 37, im Zulauf 34, in der -Bohrung 43 und in der Querbohrung 42 der Hochdrucksystem-Standdruck zwischen zwei Einspritzvorgängen vor. In allen anderen mit Kraftstoff gefüllten Hohlräumen liegt ein Fluiddruck vor, welcher sich aus dem Fluiddruck im Niederdruckversorgungssystem (Leckölleitung) ergibt. Das Magnetven-
til wird durch Bestromung der Ankerspule bzw. alleinig durch die Federkraft der Feder 18 geschlossen. Die Steuerkugel 2 liegt ihrem Dichtsitz an.As soon as the pressure in the high-pressure system drops below the opening pressure of the pressure control valve, the pressure control valve closes. As a result, there is a holding pressure in the high pressure system corresponding to the opening pressure of the pressure holding valve, which is generally between 20 and 50 bar. According to the design of the slide spring 12, this pressure is sufficient for the slide valve 1 to remain in its end stop position. Only when the lower control curve of the pump plunger releases the element suction hole and the delivery of the pump plunger has ended, does the pressure in the high-pressure system drop below the holding pressure and the driving slide is returned to its starting position by the restoring force of the slide spring 12, ie to its rest position in the stop 47 of the Slider housing cover 6 is pressed. In this functional state, which corresponds to phase I, the high-pressure system stand pressure is present in the high-pressure chamber 37, in the inlet 34, in the bore 43 and in the transverse bore 42 between two injection processes. In all other cavities filled with fuel, there is a fluid pressure which results from the fluid pressure in the low pressure supply system (leakage oil line). The magnet valve til is closed by energizing the armature coil or solely by the spring force of the spring 18. The control ball 2 rests on its sealing seat.
Zur Auslegung der Abmessungen von Magnetventil und Druckhalteventil ist folgendes zu bemerken. Das Magnetventil kann wegen der geringen durchströmenden Fluidmengen sehr klein werden. Der Kugelsitz weist hierzu vorteilhaft eine Querschnittsfläche auf, die dem 5-fachen der Querschnittsfläche eines Düsen- spritzlochs entspricht. Aufgrund der vergleichsweise kleinen Öffnung des Magnetventils und der hierdurch bedingten geringen Kräfte, genügt es kleine Magnetspulen und -kerne einzusetzen. Auf ein schnell schaltendes (auf - zu) Magnetventil kann wegen des großen zur Verfügung stehenden Zeitraums (im allgemeinen bis zu 720° KW) bis zum Beginn des nächsten Einspritzvorgangs verzichtet werden. Vielmehr reicht es, dass das Magnetventil schnell aufmacht, was durch eine bloße Stromlosschaltung der Magnetspule und die Druckunterstützung der hydraulischen Blok- kierung im Schieberfederraum stets gewährleistet werden kann. Typischerweise haben die eingesetzten Magnetventile eine Leistungsaufnahme von weniger als 20 W, vorzugsweise weniger als 5 W. Eine Gefährdung der Steuerkugel des Magnetventils durch Kaviation ist aufgrund der geringen Durchflussmengen nicht zu befürchten.The following should be noted regarding the dimensioning of the solenoid valve and the pressure control valve. The solenoid valve can become very small due to the small amounts of fluid flowing through. For this purpose, the ball seat advantageously has a cross-sectional area which corresponds to 5 times the cross-sectional area of a nozzle spray hole. Due to the comparatively small opening of the solenoid valve and the resulting low forces, it is sufficient to use small solenoid coils and cores. A fast switching (open - close) solenoid valve can be dispensed with due to the large amount of time available (generally up to 720 ° KW) until the start of the next injection process. Rather, it is sufficient for the solenoid valve to open quickly, which can always be guaranteed by simply disconnecting the solenoid from the power supply and by supporting the pressure in the hydraulic block in the slide spring chamber. Typically, the solenoid valves used have a power consumption of less than 20 W, preferably less than 5 W. The control ball of the solenoid valve is not at risk from cavitation due to the low flow rates.
Etwas anderes gilt für das Druckhalteventil, da über diesen Weg beispielsweise bei einem Motorstopp die gesamte von einem Pumpenstempel geförderte Kraftstoffmenge abgesteuert werden muss. Für die Querschnittsfläche der Querbohrung bedeutet dies, dass diese wenigstens das 10-fache der Querschnittsfläche eines Düsenspritzlochs betragen soll. Eine typische Größe für den Durchmesser der Querbohrung beträgt ca. 1 mm. Da für das Druckhalteventil keine Anforderungen bezüglich hoher Drük-
ke zu stellen sind, kann eine geringe Strömungsgeschwindigkeit einfach realisiert werden. Wenn der Durchmesser der Querbohrung ca. 1 mm beträgt, beträgt der Durchmesser der Aufsteuer- kugel des Druckhalteventils typisch 2 mm.Something else applies to the pressure control valve, since the entire amount of fuel delivered by a pump plunger must be shut off in this way, for example when the engine is stopped. For the cross-sectional area of the transverse bore, this means that it should be at least 10 times the cross-sectional area of a nozzle spray hole. A typical size for the diameter of the cross hole is approx. 1 mm. Since there are no requirements for high pressure ke are to be set, a low flow rate can be easily realized. If the diameter of the cross hole is approx. 1 mm, the diameter of the control ball of the pressure control valve is typically 2 mm.
Die dem Fluiddruck des Hochdrucksystems ausgesetzte Stirnfläche des Steuerschiebers beträgt vorzugsweise ca. das 30-fache der Querschnittsfläche eines Düsenspritzlochs. Typisch beträgt der Durchmesser einer im Querschnitt kreisförmigen Stirnfläche des Steuerschiebers 3 mm.The end face of the control slide exposed to the fluid pressure of the high-pressure system is preferably approximately 30 times the cross-sectional area of a nozzle spray hole. The diameter of an end face of the control slide which is circular in cross section is typically 3 mm.
Durch die erfindungsgemäße Aufschalteinheit wird über Treibschieber, Steuernuten, hydraulische Blockierung des Treibschiebers und das elektrisch gesteuerte Magnetventil der Förderverlauf der Einspritzung, das Förderende und somit die Einspritzmenge beeinflusst. Der statische Förderbeginn wird gewöhnlich über eine obenliegende Steuerkante des Pumpenstempels geregelt. Die untenliegende Steuerkante des Pumpenstempels ist bei Ankoppelung der Aufschalteinheit im Unterschied zum Stand der Technik ohne Funktion für das Förderende. Das Förderende wird anstelle dessen durch einen erzwungenen Druckabfall im Hochdrucksystem mithilfe einer Regelung des Durchgangs einer fluidleitenden Verbindung zwischen Hochdrucksystem und Niederdrucksystem durch die erfindungsgemäße Aufschalteinheit herbeigeführt. Durch die Ansteuerung der erfindungsgemäßen Auf- schalteinheit über ein Steuergerät ist eine Kennfeldregelung möglich.The delivery unit of the injection, the end of delivery and thus the injection quantity is influenced by the push-on unit according to the invention via the drive slide, control grooves, hydraulic blocking of the drive slide and the electrically controlled solenoid valve. The static start of delivery is usually regulated via an overhead control edge of the pump plunger. The lower control edge of the pump plunger has no function for the delivery end when the connection unit is connected, in contrast to the prior art. The delivery end is instead brought about by a forced pressure drop in the high-pressure system with the aid of a regulation of the passage of a fluid-conducting connection between the high-pressure system and the low-pressure system through the activation unit according to the invention. A map control is possible by activating the activation unit according to the invention via a control unit.
Bereits bestehende rein mechanisch-hydraulisch geregelte nok- kengesteuerte Einspritzanlagen können in einfacher und wirtschaftlicher Weise mit der erfindungsgemäßen Aufschalteinheit nachgerüstet werden, um die wichtigen Funktionen Einspritzende und Einspritzmenge einer Kennfeldregelung zuzuführen. Zudem
kann in äußerst vorteilhafter Weise eine Voreinspritzung realisiert werden, ohne zu diesem Zweck auf schnellschaltende Magnetventile angewiesen zu sein. Da die elektrische Schaltleistung im allgemeinen weniger als 20 W betragen kann, kann die Aufschalteinheit sehr klein ausgeführt werden.Existing purely mechanically-hydraulically controlled cam-controlled injection systems can be retrofitted in a simple and economical manner with the activation unit according to the invention in order to supply the important functions of injection end and injection quantity to a map control. moreover Pre-injection can be implemented in an extremely advantageous manner without having to rely on fast-switching solenoid valves for this purpose. Since the electrical switching power can generally be less than 20 W, the switch-on unit can be made very small.
Die erfindungsgemäße Aufschalteinheit kann an Einspritzanlagen vom Typ Pumpe-Düse oder Pumpe-Leitung-Düse angekoppelt werden.The activation unit according to the invention can be coupled to injection systems of the pump-nozzle or pump-line-nozzle type.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern einer Vielzahl von Abänderungen zugänglich, ohne aus dem Schutzumfang der Erfindung zu gelangen. Insbesondere liegt es im Belieben des Fachmanns, den Treibschieber der erfindungsgemäßen Aufschalteinheit mit nur einer einzigen Steuernut zu versehen und somit auf eine Realisierung der Voreinspritzung zu verzichten.
Of course, the invention is not restricted to the exemplary embodiment shown, but is accessible to a large number of modifications without departing from the scope of protection of the invention. In particular, it is at the discretion of the person skilled in the art to provide the drive slide of the activation unit according to the invention with only a single control groove and thus to dispense with the preinjection being implemented.
Claims
AnsprücheExpectations
Elektromagnetisch gesteuerte Aufschalteinheit zur Steuerung des Durchgangs einer fluidleitenden Verbindung zwischen dem Hochdrucksystem und dem Niederdrucksystem einer nockenbetätigten Einspritzanlage bei einer selbstzündenden Brennkraftmaschine, welche Aufschalteinheit umfasst:Electromagnetically controlled switch-on unit for controlling the passage of a fluid-conducting connection between the high-pressure system and the low-pressure system of a cam-operated injection system in a self-igniting internal combustion engine, which switch-on unit comprises:
einen Treibschieber (1) , der in einer mit dem Hochdrucksystem (37) fluidleitend verbundenen axialen Führungsbohrung (32) eines Schieberzylinders (3) passgenau geführt ist, wobei der Treibschieber (1) entgegen der rückstellenden Federkraft einer Schieberfeder (12) zwischen einer durch die Federkraft bewirkten Ruheposition und einer durch den Fluiddruck bewirkten Endanschlagsposition axial verschiebbar ist, und wobei in der Mantelfläche des Treibschiebers (1) senkrecht zur Verschieberichtung zwei den Umfang ringförmig umgebende Steuernuten (34, 51) ausgespart sind;a slide valve (1), which is guided in an axial guide bore (32) of a slide cylinder (3), which is fluidly connected to the high-pressure system (37), the slide valve (1) against the restoring spring force of a slide spring (12) between one by the Spring force caused rest position and an end stop position caused by the fluid pressure is axially displaceable, and two control grooves (34, 51) surrounding the circumference are recessed in the lateral surface of the driving slide (1) perpendicular to the direction of displacement;
einen Überströmraum (39) , der über ein elektrisch gesteuertes Magnetventil (9, 10, 2) mit der Führungsbohrung (32) fluidleitend verbunden ist;an overflow chamber (39) which is connected in a fluid-conducting manner to the guide bore (32) via an electrically controlled solenoid valve (9, 10, 2);
eine die Führungsbohrung (32) querende Querbohrung (42), die mit einem Ende mit dem Hochdrucksystem (37) und mit dem anderen Ende mit dem Niederdrucksystem (38) verbunden ist, wobei in der Ruheposition des Treibschiebers (1) die Querbohrung (42) durch die Mantelfläche des Treibschiebers verschlossen ist; ein die Querbohrung (42) niederdruckseitig verschließendes Druckhalteventil (15, 16); eine Blocksteuerbohrung (17), welche in Richtung der Verschiebung des Treibschiebers entgegen der Rückstellkraft der Schieberfeder (12) nach der Querbohrung (42) in die Führungsbohrung (32) mündet, wobei die Blocksteuerbohrung (17) mit dem Niederdrucksystem (38) fluidleitend verbunden ist; eine Uberstromraumbohrung (50), durch welche der Überströmraumraum (39) mit dem Niederdrucksystem (38) fluidleitend verbunden ist; wobei die beiden Steuernuten (34, 51) derart angeordnet sind, dass bei einer axialen Verschiebung des Treibschiebers (1) entgegen der Rückstellkraft der Schieberfeder (12) ein Verschluss der Blocksteuerbohrung (17) durch die Mantelfläche des Treibschiebers (1) erfolgt, nachdem die vorauseilende Steuernut (34) die Querbohrung (42) passiert hat und bevor die nacheilende Steuernut (51) in wenigstens teilweise Gegenüberstellung zur Querbohrung (42) gelangt;--*und dass-die nacheilende Steuernut (51) in der Endanschlagsposition des Treibschiebers (1) in wenigstens teilweise Gegenüberstellung zur Querbohrung (42) gelangt.a transverse bore (42) crossing the guide bore (32), one end of which is connected to the high-pressure system (37) and the other end of which is connected to the low-pressure system (38), the transverse bore (42) being in the rest position of the driving slide (1) is closed by the outer surface of the traction slide; a pressure holding valve (15, 16) closing the transverse bore (42) on the low pressure side; a block control bore (17), which opens in the direction of the displacement of the driving slide against the restoring force of the slide spring (12) after the transverse bore (42) into the guide bore (32), the block control bore (17) being fluidly connected to the low pressure system (38) ; an overflow space bore (50) through which the overflow space (39) is connected in a fluid-conducting manner to the low-pressure system (38); The two control grooves (34, 51) are arranged in such a way that when the drive slide (1) is axially displaced, against the restoring force of the slide spring (12), the block control bore (17) is closed by the lateral surface of the drive slide (1) after the leading control groove (34) has passed the transverse bore (42) and before the trailing control groove (51) comes at least partially opposite to the transverse bore (42); - * and - the trailing control groove (51) in the end stop position of the driving slide (1 ) in at least partial juxtaposition to the transverse bore (42).
2. Aufschalteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsdruck des Druckhalteventils zwischen 20 und 50 bar liegt.2. intrusion unit according to claim 1, characterized in that the opening pressure of the pressure holding valve is between 20 and 50 bar.
3. Aufschalteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch gesteuerte Magnetventil ein Leistungsaufnahme von weniger als 20 Watt hat.3. intrusion unit according to claim 1, characterized in that the electrically controlled solenoid valve has a power consumption of less than 20 watts.
4. Aufschalteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch gesteuerte Magnetventil ein Leistungsaufnahme von weniger als 5 Watt hat.4. intrusion unit according to claim 1, characterized in that the electrically controlled solenoid valve has a power consumption of less than 5 watts.
5. Aufschalteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der Durchgangsöffnung des Magnetventils im wesentlichen das 5-fache der Querschnittsfläche eines Düsenspritzlochs einer mit der Aufschalteinheit gekoppelten Einspritzanlage beträgt.5. Activation unit according to claim 1, characterized in that the cross-sectional area of the through opening of the solenoid valve is substantially 5 times the cross-sectional area of a nozzle spray hole of an injection system coupled to the activation unit.
6. Aufschalteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der Querbohrung (42) .wenigstens das 10-fache der Querschnittsfläche eines Düsenspritzlochs einer mit der Aufschalteinheit gekoppelten Einspritzanlage beträgt.6. Activation unit according to claim 1, characterized in that the cross-sectional area of the transverse bore (42) is at least 10 times the cross-sectional area of a nozzle spray hole of an injection system coupled to the activation unit.
7. Aufschalteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Fluiddruck ausgesetzte Fläche des Treibschiebers (1) im wesentlichen das 10-fache der Querschnittsfläche eines Düsenspritzlochs einer mit der Aufschalteinheit gekoppelten Einspritzanlage beträgt.7. Activation unit according to claim 1, characterized in that the surface of the driving slide (1) exposed to the fluid pressure is substantially 10 times the cross-sectional area of a nozzle spray hole of an injection system coupled to the activation unit.
8. Aufschalteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetventil eine zusätzliche Magnetventilfeder aufweist, durch deren Federkraft das Magnetventil in eine Schließstellung überführt wird.8. intrusion unit according to claim 1, characterized in that the solenoid valve has an additional solenoid valve spring, by the spring force of the solenoid valve is transferred to a closed position.
9. Nockenbetätigte Einspritzanlage bei einer Brennkraftmaschine gekoppelt mit einer Aufschalteinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 9. cam-operated injection system in an internal combustion engine coupled to an intrusion unit according to one of the preceding claims.
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