EP2410168A1 - Fluid dispenser and method for providing an operating fluid using a fluid dispenser - Google Patents

Fluid dispenser and method for providing an operating fluid using a fluid dispenser Download PDF

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EP2410168A1
EP2410168A1 EP11162069A EP11162069A EP2410168A1 EP 2410168 A1 EP2410168 A1 EP 2410168A1 EP 11162069 A EP11162069 A EP 11162069A EP 11162069 A EP11162069 A EP 11162069A EP 2410168 A1 EP2410168 A1 EP 2410168A1
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EP
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fluid
control
pressure
delivery
working
Prior art date
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Withdrawn
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EP11162069A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Turhan Yildirim
Leif Knipstrom
Andreas Carelli
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Wartsila NSD Schweiz AG
Original Assignee
Wartsila NSD Schweiz AG
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Publication date
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    • F02M63/0003—Fuel-injection apparatus having a cyclically-operated valve for connecting a pressure source, e.g. constant pressure pump or accumulator, to an injection valve held closed mechanically, e.g. by springs, and automatically opened by fuel pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M61/02—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 of valveless type
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    • F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809—Common rail control systems
    • F02D41/3836—Controlling the fuel pressure
    • F02D41/3863—Controlling the fuel pressure by controlling the flow out of the common rail, e.g. using pressure relief valves

Definitions

  • the invention relates to a fluid dispenser, and a method for providing a working fluid by means of a fluid dispenser according to the independent claim of the respective category
  • common rail fuel injection systems for accumulating high pressure fuel and an injector for injecting the high pressure fuel are off DE-A-103 48 404 or EP-A-2 133 540 known.
  • the object of the present invention is to provide an apparatus and a method for periodically expelling a working fluid at ejection intervals during which the pressure of the working fluid can be adjusted in a time-dependent manner, for example for injecting a fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, one of the prior art better dosage of injection quantity, thus one much better heat release depending on the duration of injection should be possible.
  • the invention thus relates to a fluid dispenser for providing a working fluid
  • the fluid dispenser comprises a delivery cylinder with a delivery piston arranged therein, which divides the delivery cylinder into a control chamber and a delivery chamber.
  • the control chamber is acted upon via a control input with a control fluid under a predefinable control pressure such that the working fluid provided in the delivery chamber via an inflow opening is available at a discharge opening at a predeterminable working pressure.
  • a pressure relief device is provided, so that the working pressure of the working fluid at the outflow opening can be modulated in a time-dependent manner according to a predeterminable scheme.
  • the pressure relief means is directly or indirectly, for example via a line connected to the control chamber of the delivery cylinder, wherein the pressure relief means in another embodiment may also be connected alternatively or simultaneously with the delivery chamber. That is, the time-dependent modulation of the working pressure of the working fluid can be made both by relieving the control pressure in the control room or simultaneously or alternatively by relieving the working pressure in the pumping chamber.
  • the pressure relief means for example, simply a pressure relief opening on the control chamber and or on the delivery chamber
  • the Pressure relief means preferably a passive or actively controllable throttle and / or a valve, in particular a controllable valve is.
  • the delivery piston of the delivery cylinder is particularly preferably a stepped piston, in particular in the form of a pressure booster piston, as it is known in principle from the prior art.
  • the pressure relief means in practice is a controllable pressure relief means, wherein particularly advantageously a control device is provided with which the pressure relief means can be controlled and / or regulated.
  • the fluid dispenser is a fluid dispenser for a fuel injector of an internal combustion engine or a fluid dispenser for a lubricating oiler for lubricating a cylinder wall of a cylinder of an internal combustion engine.
  • the invention further relates to an internal combustion engine with a fluid dispenser of the invention, wherein the internal combustion engine is preferably a two-stroke large diesel engine for a ship.
  • the inventive device thus serves in practice to provide a preferably periodic ejection of a working fluid, wherein during a discharge interval of the working pressure of the working fluid is time-dependent adjustable.
  • the fluid dispenser according to the invention is in practice advantageously connectable to a pressure booster pump, a rechargeable battery or a storage tank for providing a working fluid under a flow pressure, wherein the flow pressure is preferably between 1 and 20 bar. Particularly preferred is a flow pressure of 1 to 10 bar.
  • the booster pump advantageously takes the working fluid from a reservoir.
  • the booster pump is connected via first connecting means to a pressure booster piston.
  • the delivery cylinder is, as is known, a device which has two usually cylindrical chambers, in each of which a movable piston, namely a control piston portion and a delivery piston portion is formed.
  • the two cylindrical chambers expediently have a coaxial longitudinal axis.
  • the two pistons are mechanically coupled or loose (under double-sided pressure as coupled), that upon displacement of a piston results in a synchronous longitudinal movement of the two pistons.
  • the two cylindrical chambers and thus also their pistons have different cross-sectional areas, so that a control chamber and a delivery chamber is formed.
  • the two pistons can be moved back and forth in the respective fluid chambers, wherein the pistons on the lateral surfaces expediently have sealing means which seal the fluid chambers against the outside.
  • the space possibly lying between the control piston section and a delivery piston section may be filled with gas or filled with fluid, or the control piston section and the delivery piston section together form the stepped piston, in particular the pressure boosting piston, as a compact body.
  • the delivery chamber is filled in the operating state with the working fluid and the control chamber with the control fluid. Controlled pressure change in the control fluid can thus cause a corresponding, synchronous movement of the control piston section and the delivery piston section along the common fluid chamber longitudinal axis.
  • the booster pump is thus connected via preferred first connecting means with the delivery chamber of the delivery cylinder.
  • the first connection means contain a valve (control or check valve), because on the one hand the delivery chamber is loaded by the first connection means with working fluid, on the other hand working fluid is ejected from the pumping chamber pressure modulated through the discharge opening of the pumping chamber, wherein the ejected working fluid can have very high pressure peaks.
  • the delivery chamber of the delivery cylinder is thus with a below a Steady pressure standing working fluid filled and then the working fluid is ejected under time modulated pressure from the pumping chamber. Therefore, the presence of a valve, preferably a check valve or control valve is mandatory in many cases, so that during the expulsion of the working fluid from the pumping chamber can not be pushed back into the (filling) line.
  • this can be used to control the filling of the pumping chamber. This would also define the injection quantity as a function of the degree of filling.
  • bonding agent in the present text includes either tubular or tubular connecting means for conducting fluids such as gases or liquids, which gases or liquids may be under high pressure.
  • the delivery chamber has a discharge opening for the working fluid under temporally modulated working pressure.
  • the control chamber of the delivery cylinder is preferably connected on the one hand via a first control valve with a high-pressure pump for a control fluid and possibly with an accumulator as a storage medium for the high-pressure control fluid by means of second connecting means.
  • the control chamber of the delivery cylinder may be further connected to a second throttle or a controllable throttle and / or a further control valve for reducing the pressure of the control fluid located in the control chamber by means of third connecting means.
  • the device further comprises a control unit for metering the injection quantity and for controlling the pressure intensifier piston and the first and second control valves such that the time-dependent predetermined course of the working pressure of the working fluid at the outflow opening of the delivery chamber of the delivery cylinder during the ejection intervals is adjustable.
  • the first and second control valves are preferably 3/2-way valves, wherein at least one control valve can also be designed as a 2/2-way valve.
  • at least one control valve can also be designed as a 2/2-way valve.
  • a 2/2-way valve only a normal passage takes place, i. There is an on or off.
  • an additional connection is additionally available, for example for pipe venting.
  • the first and / or the second control valve may also include a plunger as a moving element.
  • the device between the first control valve and the pressure booster piston at least one throttle / adjustable throttle for regulating the flow rate of the control fluid. This allows, for example, a gentler increase in the control pressure of the control fluid in the control room.
  • the device between the second control valve and the pressure booster piston at least one throttle for regulating the outflow of the control fluid from the control chamber of the delivery cylinder. This allows, for example, a gentler, i. less abrupt pressure drop in the control room.
  • the throttles are preferably also controlled by the control unit, which is also required for the control of the control valves.
  • the inventive device is particularly suitable for injecting a fuel into the combustion chamber of a reciprocating internal combustion engine, in particular in the combustion chamber of a large diesel engine.
  • the invention further relates to a method for providing a working fluid by means of a fluid dispenser, wherein the fluid dispenser comprises a delivery cylinder with a delivery piston arranged therein, so that the delivery cylinder is subdivided into a control chamber and a delivery chamber.
  • the control chamber is acted upon via a control input in such a way with a control fluid under a predetermined control pressure that the working fluid provided in the delivery chamber via an inflow opening is made available at a discharge opening under a predetermined working pressure.
  • a pressure relief means is provided, so that the working pressure of the working fluid at the outflow opening can be modulated in a time-dependent manner according to a predetermined scheme.
  • a controllable pressure relief means is provided as pressure relief means, wherein in particular for the metering of the working fluid, the speed of the delivery piston is controlled and / or regulated by the controllable pressure relief means.
  • the working fluid can be provided by the fluid dispenser periodically in successive work cycles, and for dosing the working fluid in a given power stroke can advantageously be a working parameter of a previous power stroke used, for example, a piston speed of the delivery piston from a previous power stroke can be used.
  • a working fluid is preferably pre-compressed by means of a booster pump and fed in particular to a stroke- or path-controlled pressure booster piston. Thereafter, the working fluid is ejected particularly advantageously controlled or regulated during an ejection interval from the pressure booster piston, wherein the pressure booster piston is actuated by a control fluid with time-controlled control pressure.
  • the working pressure of the working fluid can be adjusted in a time-dependent manner in a range from 0 to 3000 bar, preferably 0-2000 bar.
  • each ejection interval includes a pre-ejection pulse, a main ejection pulse, and a post-ejection pulse, with the pre-and post-ejection pulses being preferred to the main ejection pulse of short duration.
  • the duration of the pre- and post-ejection pulses is preferably between 2 and 20 percent of the pulse duration of the main ejection pulse.
  • the working pressure of the working fluid can also be modulated in time during an ejection pulse.
  • the time-modulated compression of the working fluid can be accomplished by a control fluid at a pressure of 5 to 1000 bar.
  • the control fluid is supplied in a preferred embodiment of the pressure intensifier piston through a first control valve for the controlled supply of control fluid in the piston side remote from the working fluid of the pressure booster piston, i. into the control room of the delivery cylinder.
  • the control fluid in the control chamber of the delivery cylinder is preferably controlled or regulated relieved of pressure by a second control valve.
  • the actuation of the control valves and possibly existing additional throttles is done advantageously by means of an electronic control unit.
  • the working fluid and the control fluid may have the same chemical composition.
  • the working fluid and / or the control fluid may be an oil, water, a fuel or a gas (liquid / gaseous).
  • the working fluid is a fuel, wherein the fuel is injected into a combustion chamber of a reciprocating internal combustion engine.
  • the pressure-modulated working fluid is supplied to an injection nozzle and fed via a manifold of a throttle and then an expansion space of a control piston and at the same time the annular space of a Nadelhubvorides to a controlled opening and closing operation of the needle element in a Nadelhubvorraum cause.
  • the actuator piston can also be acted upon by working fluid, closed / controlled.
  • the device according to the invention permits pre-injection and post-injection, adjustment of variable pressure during the injection process, accurate metering of injection quantity, very small pressure drop from the intensifier piston to the injector, a fast injection end and a variable injection quantity during the injection period, i. a variable injection rate.
  • the fluid dispenser 1 for providing a working fluid 2 comprises a delivery cylinder 3 with a delivery piston 4 arranged therein, which divides the delivery cylinder 3 into a control chamber 5 and a delivery chamber 6.
  • the control chamber 5 is acted upon via a control input 7 with a control fluid 8 under a specifiable control pressure PS such that the working fluid 2 provided in the delivery chamber 6 via an inlet 9 is available at a discharge opening 10 at a predeterminable working pressure PA.
  • a pressure relief means 11 is provided, which in the present simple example is simply a thin discharge channel 11 acting as a throttle, so that the working pressure PA of the working fluid 2 at the outflow opening 10 can be modulated in a time-dependent manner according to a predeterminable scheme 12.
  • Fig. 2 shows a second simple embodiment of a fluid dispenser 1 according to the invention for providing the standing at the discharge opening 10 of the delivery cylinder 3 under the variable working pressure PA working fluid 2, the working pressure PA and fluid quantity is variable and adjustable in time over a predetermined time interval.
  • the delivery piston 4, 41 is designed as a pressure booster piston 41 with a control piston section 411 and a delivery piston section 412, so that the control pressure PS applied to the control piston section 411 can be amplified in a manner known per se to the working pressure PA.
  • the fluid dispenser 1 is connected to a booster pump 80 for providing the working fluid 2 under a supply pressure via a first connection means 85 to the delivery chamber 6 of the delivery cylinder 3.
  • the first connecting means 85 also includes a check valve 70.
  • the delivery chamber 6 has, as already mentioned, an output 10 for the standing under the temporally modulated working pressure PA working fluid 2.
  • the delivery chamber 6 of the delivery cylinder 3 is cyclically filled with the working fluid 2 under flow pressure. Thereafter, the working fluid 2 is ejected in each case under high, time-modulated pressure from the delivery chamber 6 via the outflow opening 10.
  • the delivery chamber 6 has two cylindrical chambers into which the control piston section 411 and the delivery piston section 412 of the delivery piston 4, 41 are respectively arranged.
  • the two cylindrical chambers have a coaxial longitudinal axis wherein the control piston portion 411 and the delivery piston portion 412 are mechanically coupled so that upon displacement of the control piston portion 411 along the longitudinal axis, a synchronous longitudinal movement of the delivery piston portion 412 results.
  • the two cylindrical chambers and the control piston portion 411 reciprocable therein and the delivery piston portion 412 have different cross-sectional areas, so that the smaller delivery chamber 6 and the larger control chamber 5 are formed.
  • the control piston section 411 and the delivery piston section 412 preferably have sealing devices, eg sealing rings or labyrinth seals, on their lateral surfaces, which engage in Fig. 2 are not shown for reasons of clarity.
  • the control chamber 5 of the delivery cylinder 3 is connected on the one hand via a first control valve 30 with a high-pressure pump 10 for the control fluid 8, and an accumulator 20 for the high-pressure control fluid 8 by means of a second connection means 15.
  • the connecting means 15, 85 are preferably each made of tubes or reinforced, pressure-resistant hoses.
  • the control chamber 5 of the delivery cylinder 3 with a designed as a second control valve pressure relief means 11 for reducing the pressure in the control chamber. 5 located control fluid 8 by means of a third connecting means 45.
  • the fluid dispenser 1 is also signal-connected to a control unit 60 for controlling the delivery piston 4, 41, and the first and second control valves 30, 40, 11.
  • the control valve 40 is in Fig. 2 and Fig. 3 at the same time the pressure relief means 11.
  • the time-dependent predetermined course of the working pressure PA of the working fluid 2 at the discharge opening 10 of the delivery chamber 6 of the delivery cylinder 3 depends directly on the pressure profile in the control chamber 5 of the delivery cylinder 3, wherein the pressure booster piston 41 is controlled by the control unit 60 ,
  • the control of the pressure booster piston 41 is preferably carried out by inlet and outlet throttling of the control chamber 5 by the control valves 30, 40, 11.
  • the adjustable throttles 32, 42 among other things, the speed of the delivery piston 4, 41 can be influenced.
  • the control unit 60 is used in particular for metering the injection quantity, for example, when the inventive fluid dispenser 1 is used in a fuel injection system of a reciprocating internal combustion engine, in which one measures a stroke of the delivery piston 4, 41. If the stroke of the delivery piston 4, 41 is differentiated by time, the piston speed of the delivery piston 4, 41 is known to be obtained. The thus determined piston speed of the delivery piston 4, 41 can then be used to regulate the piston speed in the next injection.
  • the working fluid 2 as well as the control fluid 8 may be any liquid or gaseous medium.
  • the fluid dispenser 1 is used for a working fluid 2 of water, fuel or oil.
  • the control fluid 8 may be the same fluid as the working fluid 2, or may be different from the working fluid 2.
  • the fluid dispenser 1 may comprise two separate fluid circuits, or the chemical composition of the working fluid 2 and the control fluid 8 may be different.
  • the subsystem of the working fluid 2 comprises a reservoir 75, a booster pump 80, first connecting means 85 containing a check valve 70, and the delivery chamber 6 of the delivery cylinder 3 with output 10 for the temporally variable with respect to fluid quantity and fluid pressure working fluid.
  • the subsystem of the control fluid 8 comprises a reservoir 500, a high pressure pump 100, an accumulator 20, the second connecting means 15, and the control chamber 5 of the delivery cylinder 3, as well as the first control valve 30 and between the control chamber 5 and the high pressure pump 100 and the accumulator 20 connected to the control chamber 5 pressure relief means 11, which is designed as the second control valve 11.
  • the designed as a second control valve pressure relief means 11 is used for controlled pressure reduction or pressure relief in the control chamber 5, i. for the derivation of control fluid 8 from the control chamber. 5
  • control fluid 8 derived from the pressure relief device 11 that is to say the control fluid 8 derived from the second control valve, is fed back into the reservoir 75 for the working fluid 2.
  • Fig. 3 schematically shows a further embodiment of an inventive fluid dispenser 1 for a fuel injection in a diesel engine, preferably for a two-stroke large diesel engine.
  • the device according to Fig. 3 contains in addition to the in Fig. 2 described components, nor a connected via a at the output 10 of the delivery chamber 6 of the delivery cylinder 3 safety valve 95 connected
  • Injection valve 93 of an internal combustion engine the safety valve 95 is connected on the one hand with a return line 86 via the first connecting means 85 with the booster pump 80, respectively the check valve 70 and on the other hand connected by a line 87 to the output 10 of the delivery chamber 6 of the delivery cylinder 3.
  • the injection valve 93 is connected either to an output line of the safety valve 95 or directly to the supply line 87.
  • a conventional injection valve 93 may also be an electronically controlled and provided with a solenoid valve injection valve 97 are used.
  • the fuel is supplied via the supply line 94 directly to the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the high-pressure pump 10 and the accumulator 20 deliver a control fluid, here diesel fuel, with a pressure between 5 and 500 bar.
  • the pressure booster piston 41 increases the pressure in the injection system 93, 97 to the desired injection pressure in the ratio of the cross sections of the Steuerbolbenabschniits 411 and the delivery piston section 412.
  • the pressure in the accumulator 20 and the area ratios of the control piston portion 411 to the delivery piston portion 412 are selected according to the intended, highest injection pressure.
  • the actual injection pressure depends on the pressure at the control piston portion 411 of the pressure booster piston 41, which is throttled controlled by the control valves 30, 40, 11 and the throttles 32, 42 in the inflow and outflow of the control fluid 8.
  • Such a control of the two control valves 30, 40, 11 and throttles 32, 42 allows a gentler increase in the injection pressure compared with the prior art, the regulation of the injection pressure during injection and an interruption of the injection (pre- or post-injection).
  • the control of the throttles 32, 42 can take place via a control or control valve 30, 40, 11 (flow control valve).
  • the stroke of the valve can for example be controlled by means of a magnet or a voice coil valve.
  • the first control valve 30 combines with the second Control valve 40, 11 intensifies the reaction force of the pressure booster piston 41 and shortens its reaction time.
  • One of the control valves 30, 40, 11 can be designed as a 2/2-way valve.
  • the fuel quantity to be injected is filled via the check valve 70 with a flow pressure of 1 to 10 bar through the low-pressure pump 80.
  • the valve 95 is a safety valve, which prevents the flow of fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine when the nozzle needle is left open.
  • the conventional injection valve 93 or the electronically controlled and provided with a solenoid valve injection valve 97 is used with the control unit 98. The latter has the advantage that the injection can be stopped independently of the piston movement and very quickly, which reduces the smoke formation of the HC and NOx emissions of the engine.
  • Fig. 4 shows a schematic representation of a curve of the working pressure PA during an ejection interval of the working fluid 2 at the discharge opening 10 of the delivery chamber 6 of the delivery cylinder 3.
  • the abscissa time t is plotted and the ordinate the working pressure PA at the discharge opening 10 of the delivery cylinder.
  • 3 Fig. 4 shows a predetermined scheme 12 of an ejection interval with three ejection pulses, namely a pre-ejection pulse V, a main ejection pulse H and a post-ejection pulse N.
  • the pre- and post-ejection pulses V, N have only a short pulse duration.
  • the working pressure PA rises very steeply, remains constant for a short time and then drops steeply again.
  • the main ejection pulse shows a modulated over the pulse duration curve of the working pressure PA.
  • Fig. 4 shows three exemplary pressure curves during the main ejection pulse of predetermined Impulsinature.
  • the solid line shows a steep but steady pressure rise to a maximum value, the latter remaining substantially constant over a period of time before the pressure then drops back to zero.
  • the dashed line course of the working pressure PA shows a steady increase in the working pressure PA to a point in time at which the working pressure PA steep falls, ie there is no constant value of the working pressure PA over a certain period of time.
  • the dotted line shows a modulated course of the working pressure PA, at which the working pressure PA first continuously increases again, then drops to an intermediate value continuously and steadily rises again to a maximum, before the main ejection pulse H then steeply, but continuously drops to zero ,

Abstract

The fluid dispenser (1) has a supplying cylinder (3) with an arranged supplying piston (4). A pressure relief medium (11) is provided such that an operating pressure (PA) of operating fluid (2) is time-dependently modulated to a discharge opening (10) after a given pattern (12). The pressure relief medium is connected with a control room (5). An independent claim is also included for a method for supplying operating fluid by a fluid dispenser.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fluidspender, sowie ein Verfahren zur Bereitstellung eines Arbeitsfluids mittels eines Fluidspenders gemäss dem unabhängigen Anspruch der jeweiligen KategorieThe invention relates to a fluid dispenser, and a method for providing a working fluid by means of a fluid dispenser according to the independent claim of the respective category

Kraftstoffeinspritzsysteme mit Common-Rail zum Akkumulieren von mit Hochdruck beaufschlagtem Kraftstoff und einem Injektor zum Einspritzen des mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoffs sind beispielsweise aus DE-A-103 48 404 oder EP-A-2 133 540 bekannt.For example, common rail fuel injection systems for accumulating high pressure fuel and an injector for injecting the high pressure fuel are off DE-A-103 48 404 or EP-A-2 133 540 known.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist die Bereitstellung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zum periodischen Ausstossen eines Arbeitsfluids in Ausstoss-Intervallen, während denen der Druck des Arbeitsfluids zeitabhängig eingestellt werden kann, beispielsweise zum Einspritzen eines Kraftstoffes in einen Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors, wobei eine gegenüber dem Stand der Technik bessere Dosierung der Einspritzmenge, somit eine wesentlich bessere Wärmefreisetzung in Abhängigkeit der Einspritzdauer ermöglicht werden soll.The object of the present invention is to provide an apparatus and a method for periodically expelling a working fluid at ejection intervals during which the pressure of the working fluid can be adjusted in a time-dependent manner, for example for injecting a fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, one of the prior art better dosage of injection quantity, thus one much better heat release depending on the duration of injection should be possible.

Die diese Aufgabe lösenden Gegenstände der Erfindung sind durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1, 10 und 12 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.The object of this invention solving the problem are solved by the features of the independent claims 1, 10 and 12. The dependent claims relate to particularly advantageous embodiments of the invention.

Die Erfindung betrifft somit einen Fluidspender zur Bereitstellung eines Arbeitsfluids, wobei der Fluidspender einen Förderzylinder mit einem darin angeordneten Förderkolben umfasst, der den Förderzylinder in einen Steuerraum und einen Förderraum unterteilt. Der Steuerraum ist über einen Steuereingang derart mit einem unter einem vorgebbaren Steuerdruck stehenden Steuerfluid beaufschlagbar, dass das im Förderraum über eine Zuflussöffnung bereitgestellte Arbeitsfluid an einer Abflussöffnung unter einem vorgebbaren Arbeitsdruck verfügbar ist. Erfindungsgemäss ist ein Druckentlastungsmittel vorgesehen, so dass der Arbeitsdruck des Arbeitsfluids an der Abflussöffnung nach einem vorgebbaren Schema zeitabhängig modulierbar ist.The invention thus relates to a fluid dispenser for providing a working fluid, wherein the fluid dispenser comprises a delivery cylinder with a delivery piston arranged therein, which divides the delivery cylinder into a control chamber and a delivery chamber. The control chamber is acted upon via a control input with a control fluid under a predefinable control pressure such that the working fluid provided in the delivery chamber via an inflow opening is available at a discharge opening at a predeterminable working pressure. According to the invention, a pressure relief device is provided, so that the working pressure of the working fluid at the outflow opening can be modulated in a time-dependent manner according to a predeterminable scheme.

Das Druckentlastungsmittel ist dabei direkt oder indirekt, beispielsweise über eine Leitung mit dem Steuerraum des Förderzylinders verbunden, wobei das Druckentlastungsmittel in einem anderen Ausführungsbeispiel auch alternativ oder gleichzeitig mit dem Förderraum verbunden sein kann. Das heisst, die zeitabhängige Modulation des Arbeitsdrucks des Arbeitsfluids kann sowohl durch eine Entlastung des Steuerdrucks im Steuerraum oder gleichzeitig oder alternativ durch Entlastung des Arbeitsdrucks im Förderraum vorgenommen werden.The pressure relief means is directly or indirectly, for example via a line connected to the control chamber of the delivery cylinder, wherein the pressure relief means in another embodiment may also be connected alternatively or simultaneously with the delivery chamber. That is, the time-dependent modulation of the working pressure of the working fluid can be made both by relieving the control pressure in the control room or simultaneously or alternatively by relieving the working pressure in the pumping chamber.

Im einfachsten Fall ist das Druckentlastungsmittel zum Beispiel einfach eine Druckentlastungsöffnung am Steuerraum und oder am Förderraum, wobei das Druckentlastungsmittel bevorzugt eine passive oder aktiv ansteuerbare Drossel und / oder ein Ventil, insbesondere ein ansteuerbares Ventil ist.In the simplest case, the pressure relief means, for example, simply a pressure relief opening on the control chamber and or on the delivery chamber, the Pressure relief means preferably a passive or actively controllable throttle and / or a valve, in particular a controllable valve is.

Dabei ist der Förderkolben des Förderzylinders besonders bevorzugt ein Stufenkolben, im Speziellen in Form eines Druckverstärkerkolbens, wie er im Prinzip aus dem Stand der Technik bekannt ist.Here, the delivery piston of the delivery cylinder is particularly preferably a stepped piston, in particular in the form of a pressure booster piston, as it is known in principle from the prior art.

Wie bereits erwähnt, ist das Druckentlastungsmittel in der Praxis ein ansteuerbares Druckentlastungsmittel, wobei besonders vorteilhaft eine Ansteuereinrichtung vorgesehen ist, mit welcher das Druckentlastungsmittel steuer- und oder regelbar ist.As already mentioned, the pressure relief means in practice is a controllable pressure relief means, wherein particularly advantageously a control device is provided with which the pressure relief means can be controlled and / or regulated.

In einer für die Praxis wichtigen Anwendung ist der Fluidspender ein Fluidspender für eine Kraftstoffeinspritzdüse einer Brennkraftmaschine oder ein Fluidspender für eine Schmieröleinrichtung zum Schmieren einer Zylinderwand eines Zylinders einer Brennkraftmaschine ist.In an application which is important in practice, the fluid dispenser is a fluid dispenser for a fuel injector of an internal combustion engine or a fluid dispenser for a lubricating oiler for lubricating a cylinder wall of a cylinder of an internal combustion engine.

Die Erfindung betrifft weiter eine Brennkraftmaschine mit einem Fluidspender der Erfindung, wobei die Brennkraftmaschine bevorzugt ein Zweitakt Grossdieselmotor für ein Schiff ist.The invention further relates to an internal combustion engine with a fluid dispenser of the invention, wherein the internal combustion engine is preferably a two-stroke large diesel engine for a ship.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung dient somit in der Praxis zur Bereitstellung eines bevorzugt periodischen Ausstosses eines Arbeitsfluids, wobei während eines Ausstoss-Intervalls der Arbeitsdruck des Arbeitsfluids zeitabhängig einstellbar ist. Dabei ist der erfindungsgemässe Fluidspender in der Praxis vorteilhaft mit einer Druckerhöhungspumpe, einem Akku oder einem Vorratstank zur Bereitstellung eines unter einem Vorlaufdruck stehenden Arbeitsfluids verbindbar, wobei der Vorlaufdruck bevorzugt zwischen 1 und 20 bar beträgt. Insbesondere bevorzugt wird ein Vorlaufdruck von 1 bis 10 bar. Die Druckerhöhungspumpe entnimmt das Arbeitsfluid dabei vorteilhaft aus einem Vorratsbehälter. Die Druckerhöhungspumpe ist über erste Verbindungsmittel mit einem Druckverstärkerkolben verbunden.The inventive device thus serves in practice to provide a preferably periodic ejection of a working fluid, wherein during a discharge interval of the working pressure of the working fluid is time-dependent adjustable. In this case, the fluid dispenser according to the invention is in practice advantageously connectable to a pressure booster pump, a rechargeable battery or a storage tank for providing a working fluid under a flow pressure, wherein the flow pressure is preferably between 1 and 20 bar. Particularly preferred is a flow pressure of 1 to 10 bar. The booster pump advantageously takes the working fluid from a reservoir. The booster pump is connected via first connecting means to a pressure booster piston.

Der Förderzylinder ist, wie an sich bekannt eine Vorrichtung, welche zwei üblicherweise zylindrische Kammern aufweist, in welchen je ein beweglicher Kolben, nämlich ein Steuerkolbenabschnitt und ein Förderkolbenabschnitt ausgebildet ist. Die beiden zylindrischen Kammern weisen zweckmässigerweise eine koaxiale Längsachse auf. Die beiden Kolben sind mechanischgekoppelt oder lose (unter beidseitigem Druck wie gekoppelt), dass bei Verschiebung eines Kolbens eine synchrone Längsbewegung beider Kolben resultiert. Zweckmässigerweise weisen die beiden zylindrischen Kammern und somit auch deren Kolben unterschiedliche Querschnittsflächen auf, so dass ein Steuerraum und ein Förderraum gebildet wird. Die beiden Kolben können in den jeweiligen Fluidkammern hin und herbewegt werden, wobei die Kolben an deren Mantelflächen zweckmässigerweise Dichtmittel aufweisen, welche die Fluidkammern gegen Aussen abdichten. Der eventuell zwischen dem Steuerkolbenabschnitt und einem Förderkolbenabschnitt liegende Raum kann gasgefüllt oder fluidgefüllt sein, oder der Steuerkolbenabschnitt und der Förderkolbenabschnitt bilden zusammen als kompakter Körper den Stufenkolben, insbesondere den Druckverstärkungskolben. Der Förderraum ist im Betriebszustand mit dem Arbeitsfluid gefüllt und der Steuerraum mit dem Steuerfluid. Durch gesteuerte Druckveränderung im Steuerfluid kann somit eine entsprechende, synchrone Bewegung des Steuerkolbenabschnitts und des Förderkolbenabschnitts entlang der gemeinsamen Fluidkammer-Längsachse bewirkt werden.The delivery cylinder is, as is known, a device which has two usually cylindrical chambers, in each of which a movable piston, namely a control piston portion and a delivery piston portion is formed. The two cylindrical chambers expediently have a coaxial longitudinal axis. The two pistons are mechanically coupled or loose (under double-sided pressure as coupled), that upon displacement of a piston results in a synchronous longitudinal movement of the two pistons. Conveniently, the two cylindrical chambers and thus also their pistons have different cross-sectional areas, so that a control chamber and a delivery chamber is formed. The two pistons can be moved back and forth in the respective fluid chambers, wherein the pistons on the lateral surfaces expediently have sealing means which seal the fluid chambers against the outside. The space possibly lying between the control piston section and a delivery piston section may be filled with gas or filled with fluid, or the control piston section and the delivery piston section together form the stepped piston, in particular the pressure boosting piston, as a compact body. The delivery chamber is filled in the operating state with the working fluid and the control chamber with the control fluid. Controlled pressure change in the control fluid can thus cause a corresponding, synchronous movement of the control piston section and the delivery piston section along the common fluid chamber longitudinal axis.

Die Druckerhöhungspumpe ist somit über bevorzugt erste Verbindungsmittel mit dem Förderraum des Förderzylinders verbunden. Die ersten Verbindungsmittel enthalten ein Ventil (Steuer- oder Rückschlagventil), denn einerseits wird der Förderraum durch die ersten Verbindungsmittel mit Arbeitsfluid beladen, andererseits wird Arbeitsfluid aus dem Förderraum druckmoduliert über die Abflussöffnung des Förderraums ausgestossen, wobei das ausgestossene Arbeitsfluid sehr hohe Druckspitzen aufweisen kann. Der förderraum des Förderzylinders wird somit mit einem unter einem Vorlaufdruck stehenden Arbeitsfluid gefüllt und dann wird das Arbeitsfluid unter zeitmoduliertem Druck aus dem Förderraum ausgestossen. Deshalb ist das Vorhandensein eines Ventils, bevorzugt eines Rückschlagventils oder Steuerventils in vielen Fällen zwingend erforderlich, damit während dem Ausstossen des Arbeitsfluids aus dem Förderraum nicht in die (Füll)Leitung zurückgestossen werden kann.The booster pump is thus connected via preferred first connecting means with the delivery chamber of the delivery cylinder. The first connection means contain a valve (control or check valve), because on the one hand the delivery chamber is loaded by the first connection means with working fluid, on the other hand working fluid is ejected from the pumping chamber pressure modulated through the discharge opening of the pumping chamber, wherein the ejected working fluid can have very high pressure peaks. The delivery chamber of the delivery cylinder is thus with a below a Steady pressure standing working fluid filled and then the working fluid is ejected under time modulated pressure from the pumping chamber. Therefore, the presence of a valve, preferably a check valve or control valve is mandatory in many cases, so that during the expulsion of the working fluid from the pumping chamber can not be pushed back into the (filling) line.

Im Falle eines Ventils, kann dies zur Steuerung der Befüllung des Förderraums genutzt werden. Dies würde in Abhängigkeit des Befüllungsgrades auch die Einspritzmenge definieren.In the case of a valve, this can be used to control the filling of the pumping chamber. This would also define the injection quantity as a function of the degree of filling.

Der Ausdruck "Verbindungsmittel" umfasst in vorliegendem Text entweder rohr- oder schlauchförmige Verbindungsmittel zur Leitung von Fluiden wie Gasen oder Flüssigkeiten, wobei die Gase oder Flüssigkeiten unter hohem Druck stehen können.The term "bonding agent" in the present text includes either tubular or tubular connecting means for conducting fluids such as gases or liquids, which gases or liquids may be under high pressure.

Der Förderraum weist eine Abflussöffnung für das unter zeitlich moduliertem Arbeitsdruck stehende Arbeitsfluid auf. Der Steuerraum des Förderzylinders ist bevorzugt einerseits über ein erstes Steuerventil mit einer Hockdruckpumpe für ein Steuerfluid sowie eventuell mit einem Akkumulator als Speichermedium für das unter hohem Druck stehende Steuerfluid mittels zweiten Verbindungsmitteln verbunden. Der Steuerraum des Förderzylinders kann weiter mit einer zweiten Drossel oder einer regelbaren Drossel und / oder einem weiteren Steuerventil zur Druckerniedrigung des im Steuerraum befindlichen Steuerfluids mittels dritten Verbindungsmitteln verbunden sein.The delivery chamber has a discharge opening for the working fluid under temporally modulated working pressure. The control chamber of the delivery cylinder is preferably connected on the one hand via a first control valve with a high-pressure pump for a control fluid and possibly with an accumulator as a storage medium for the high-pressure control fluid by means of second connecting means. The control chamber of the delivery cylinder may be further connected to a second throttle or a controllable throttle and / or a further control valve for reducing the pressure of the control fluid located in the control chamber by means of third connecting means.

Die Vorrichtung weist weiterhin eine Kontrolleinheit zur Dosierung der Einspritzmenge und zur Steuerung des Druckverstärkerkolbens sowie der ersten und zweiten Steuerventile derart auf, dass der zeitabhängig vorgegebene Verlauf des Arbeitsdrucks des Arbeitsfluids an der Abflussöffnung des Förderraums des Förderzylinders während der Ausstoss-Intervalle einstellbar ist.The device further comprises a control unit for metering the injection quantity and for controlling the pressure intensifier piston and the first and second control valves such that the time-dependent predetermined course of the working pressure of the working fluid at the outflow opening of the delivery chamber of the delivery cylinder during the ejection intervals is adjustable.

Die ersten und zweiten Steuerventile sind bevorzugt 3/2-Wegeventile, wobei wenigstens ein Steuerventil auch als 2/2-Wegeventil ausgebildet sein kann. Bei einem 2/2-Wegeventil findet nur ein normaler Durchlass statt, d.h. es erfolgt ein Ein- oder Ausschaltvorgang. Bei 3/2-Wegeventilen ist zusätzlich noch ein weiterer Anschluss vorhanden, beispielsweise für eine Leitungsentlüftung.The first and second control valves are preferably 3/2-way valves, wherein at least one control valve can also be designed as a 2/2-way valve. In a 2/2-way valve, only a normal passage takes place, i. There is an on or off. In the case of 3/2-way valves, an additional connection is additionally available, for example for pipe venting.

Das erste und/oder das zweite Steuerventil kann auch eine Tauchspule als bewegtes Element enthalten.The first and / or the second control valve may also include a plunger as a moving element.

Bevorzugt weist die Vorrichtung zwischen dem ersten Steuerventil und dem Druckverstärkerkolben wenigstens eine Drossel/regulierbare Drossel zur Regulierung der Durchflussmenge des Steuerfluids auf. Dies erlaubt beispielsweise einen sanfteren Anstieg des Steuerdrucks des Steuerfluids im Steuerraum.Preferably, the device between the first control valve and the pressure booster piston at least one throttle / adjustable throttle for regulating the flow rate of the control fluid. This allows, for example, a gentler increase in the control pressure of the control fluid in the control room.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung zwischen dem zweiten Steuerventil und dem Druckverstärkerkolben wenigstens eine Drossel zur Regulierung der Abflussmenge des Steuerfluids aus dem Steuerraum des Förderzylinders auf. Dies erlaubt beispielsweise einen sanfteren, d.h. weniger abrupten Druckabfall im Steuerraum.In a further preferred embodiment, the device between the second control valve and the pressure booster piston at least one throttle for regulating the outflow of the control fluid from the control chamber of the delivery cylinder. This allows, for example, a gentler, i. less abrupt pressure drop in the control room.

Die Drosseln werden dabei bevorzugt ebenfalls durch die Kontrolleinheit gesteuert, welche auch für die Steuerung der Steuerventile benötigt wird.The throttles are preferably also controlled by the control unit, which is also required for the control of the control valves.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung eignet sich insbesondere zum Einspritzen eines Brennstoffs in den Verbrennungsraum einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere in den Brennraum einer Grossdieselmaschine.The inventive device is particularly suitable for injecting a fuel into the combustion chamber of a reciprocating internal combustion engine, in particular in the combustion chamber of a large diesel engine.

Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Bereitstellung eines Arbeitsfluids mittels eines Fluidspenders, wobei der Fluidspender einen Förderzylinder mit einem darin angeordneten Förderkolben umfasst, so dass der Förderzylinder in einen Steuerraum und einen Förderraum unterteilt wird. Der Steuerraum wird über einen Steuereingang derart mit einem unter einem vorgegebenen Steuerdruck stehenden Steuerfluid beaufschlagt, dass das im Förderraum über eine Zuflussöffnung bereitgestellte Arbeitsfluid an einer Abflussöffnung unter einem vorgegebenen Arbeitsdruck verfügbar gemacht wird. Erfindungsgemäss wird ein Druckentlastungsmittel vorgesehen, so dass der Arbeitsdruck des Arbeitsfluids an der Abflussöffnung nach einem vorgegebenen Schema zeitabhängig moduliert werden kann.The invention further relates to a method for providing a working fluid by means of a fluid dispenser, wherein the fluid dispenser comprises a delivery cylinder with a delivery piston arranged therein, so that the delivery cylinder is subdivided into a control chamber and a delivery chamber. The control chamber is acted upon via a control input in such a way with a control fluid under a predetermined control pressure that the working fluid provided in the delivery chamber via an inflow opening is made available at a discharge opening under a predetermined working pressure. According to the invention, a pressure relief means is provided, so that the working pressure of the working fluid at the outflow opening can be modulated in a time-dependent manner according to a predetermined scheme.

Besonders bevorzugt wird als Druckentlastungsmittel ein ansteuerbares Druckentlastungsmittel vorgesehen, wobei im Speziellen zur Dosierung des Arbeitsfluids die Geschwindigkeit des Förderkolbens durch das ansteuerbare Druckentlastungsmittel gesteuert und / oder geregelt wird.Particularly preferably, a controllable pressure relief means is provided as pressure relief means, wherein in particular for the metering of the working fluid, the speed of the delivery piston is controlled and / or regulated by the controllable pressure relief means.

In der Praxis kann das Arbeitsfluid durch den Fluidspender periodisch in aufeinander folgenden Arbeitstakten zur Verfügung gestellt werden, und zur Dosierung des Arbeitsfluids in einem vorgegebenen Arbeitstakt kann vorteilhaft ein Arbeitsparameter eines vorangehenden Arbeitstaktes verwendet werden, beispielsweise eine Kolbengeschwindigkeit des Förderkolbens aus einem vorangegangenen Arbeitstakt verwendet werden.In practice, the working fluid can be provided by the fluid dispenser periodically in successive work cycles, and for dosing the working fluid in a given power stroke can advantageously be a working parameter of a previous power stroke used, for example, a piston speed of the delivery piston from a previous power stroke can be used.

Beim erfindungsgemässen Verfahren zum periodischen Ausstossen einer vorbestimmten Arbeitsfluidmenge aus einem Fluidspender wird ein Arbeitsfluid bevorzugt mittels einer Druckerhöhungspumpe vorverdichtet und im Speziellen einem hub- oder wegkontrollierten Druckverstärkerkolben zugeführt. Danach wird das Arbeitsfluid besonders vorteilhaft gesteuert oder geregelt während einem Ausstoss-Intervall aus dem Druckverstärkerkolben ausgestossen, wobei der Druckverstärkerkolben durch ein Steuerfluid mit zeitabhängig gesteuertem Steuerdruck betätigt wird. Während eines Ausstoss-Intervalls kann der Arbeitsdruck des Arbeitsfluids zeitabhängig in einem Bereich von 0 bis 3000 bar bevorzugt 0-2000 bar eingestellt werden.In the method according to the invention for the periodic ejection of a predetermined amount of working fluid from a fluid dispenser, a working fluid is preferably pre-compressed by means of a booster pump and fed in particular to a stroke- or path-controlled pressure booster piston. Thereafter, the working fluid is ejected particularly advantageously controlled or regulated during an ejection interval from the pressure booster piston, wherein the pressure booster piston is actuated by a control fluid with time-controlled control pressure. During an ejection interval, the working pressure of the working fluid can be adjusted in a time-dependent manner in a range from 0 to 3000 bar, preferably 0-2000 bar.

Bevorzugt werden während jedem Ausstoss-Intervall wenigstens zwei zeitlich getrennte, unterschiedlich lange dauernde Ausstoss-Impulse generiert. Weiter bevorzugt umfasst jedes Ausstoss-Intervall einen Vor-Ausstossimpuls, einen Haupt-Ausstossimpuls und einen Nach-Ausstossimpuls, wobei die Vor-und Nach-Ausstossimpulse bevorzugt gegenüber dem Haupt-Ausstossimpuls von kurzer Dauer sind. Insbesondere beträgt die Zeitdauer der Vor -und Nach-Ausstossimpulse bevorzugt zwischen 2 und 20 Prozent der Impulsdauer des Haupt-Ausstossimpulses. Zudem kann der Arbeistdruck des Arbeitsfluids während einem Ausstossimpuls auch zeitlich moduliert werden.Preferably, during each ejection interval at least two temporally separated, different duration lasting ejection pulses are generated. More preferably, each ejection interval includes a pre-ejection pulse, a main ejection pulse, and a post-ejection pulse, with the pre-and post-ejection pulses being preferred to the main ejection pulse of short duration. In particular, the duration of the pre- and post-ejection pulses is preferably between 2 and 20 percent of the pulse duration of the main ejection pulse. In addition, the working pressure of the working fluid can also be modulated in time during an ejection pulse.

Das zeitmodulierte Verdichten des Arbeitsfluids kann durch ein mit einem Druck von 5 bis 1000 bar stehenden Steuerfluid bewerkstelligt werden. Dabei wird das Steuerfluid in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dem Druckverstärkerkolben durch ein erstes Steuerventil für die gesteuerte Zufuhr von Steuerfluid in die dem Arbeitsfluid abgekehrte Kolbenseite des Druckverstärkerkolbens zugeführt, d.h. in den Steuerraum des Förderzylinders. Zudem wird das Steuerfluid im Steuerraum des Förderzylinders vorzugsweise durch ein zweites Steuerventil gesteuert oder geregelt druckentlastet. Die Betätigung der Steuerventile und der allenfalls vorhandenen zusätzlichen Drosseln geschieht vorteilhaft mittels einer elektronischen Kontrolleinheit.The time-modulated compression of the working fluid can be accomplished by a control fluid at a pressure of 5 to 1000 bar. The control fluid is supplied in a preferred embodiment of the pressure intensifier piston through a first control valve for the controlled supply of control fluid in the piston side remote from the working fluid of the pressure booster piston, i. into the control room of the delivery cylinder. In addition, the control fluid in the control chamber of the delivery cylinder is preferably controlled or regulated relieved of pressure by a second control valve. The actuation of the control valves and possibly existing additional throttles is done advantageously by means of an electronic control unit.

Das Arbeitsfluid und das Steuerfluid können dieselbe chemische Zusammensetzung aufweisen. Das Arbeitsfluid und/oder das Steuerfuid kann ein Öl, Wasser ,ein Brennstoff oder ein Gas (flüssig/gasförmig) sein. Bevorzugt ist das Arbeitsfluid ein Brennstoff, wobei der Brennstoff in einen Verbrennungsraum einer Hubkolbenbrennkraftmaschine eingespritzt wird.The working fluid and the control fluid may have the same chemical composition. The working fluid and / or the control fluid may be an oil, water, a fuel or a gas (liquid / gaseous). Preferably, the working fluid is a fuel, wherein the fuel is injected into a combustion chamber of a reciprocating internal combustion engine.

Bevorzugt wird das druckmodulierte Arbeitsfluid einer Einspritzdüse zugeführt und über eine Leitungsverzweigung einer Drossel und anschliessend einem Expansionsraum eines Stellkolbens sowie zeitgleich dem Ringraum einer Nadelhubvorrichtung zugeführt, um einen gesteuerten Öffnungs- und Schliessvorgang des Nadelelements in einer Nadelhubvorrichtung zu bewirken. Der Stellkolben kann auch von Arbeitsfluid beaufschlagt, geschlossen/gesteuert werden.Preferably, the pressure-modulated working fluid is supplied to an injection nozzle and fed via a manifold of a throttle and then an expansion space of a control piston and at the same time the annular space of a Nadelhubvorrichtung to a controlled opening and closing operation of the needle element in a Nadelhubvorrichtung cause. The actuator piston can also be acted upon by working fluid, closed / controlled.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung erlaubt ein Vor- und Nachspritzen, die Einstellung eines variablen Druckes während dem Einspritzvorgang, eine genaue Dosierung der Einspritzmenge, einen sehr geringen Druckabfall vom Druckverstärkerkolben bis zum Einspritzventil, eine schnelles Spritzende und eine variable Einspritzmenge während der Einspritzdauer, d.h. eine variable Einspritzrate.The device according to the invention permits pre-injection and post-injection, adjustment of variable pressure during the injection process, accurate metering of injection quantity, very small pressure drop from the intensifier piston to the injector, a fast injection end and a variable injection quantity during the injection period, i. a variable injection rate.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der schematischen Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1
eine schematische Darstellung eines ersten erfindungsgemässen Fluidspenders;
Fig. 2
ein zweites einfaches Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Fluidspenders;
Fig. 3
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Fluidspenders für eine Brennstoffeinspritzung eines Dieselmotors;
Fig. 4
schematische Darstellung eines zeitlichen Verlaufs des Arbeitsdrucks des Arbeitsfluids bei einem erfindungsgemässen Fluidspender.
The invention will be explained below with reference to the schematic drawing. Show it:
Fig. 1
a schematic representation of a first inventive fluid dispenser;
Fig. 2
a second simple embodiment of a fluid dispenser according to the invention;
Fig. 3
a further embodiment of a fluid dispenser according to the invention for a fuel injection of a diesel engine;
Fig. 4
schematic representation of a time course of the working pressure of the working fluid in a fluid dispenser according to the invention.

Anhand der Fig. 1 wird im Folgenden ein erstes sehr einfaches Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Fluidspenders erläutert, der im Folgenden gesamthaft mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet wird.Based on Fig. 1 In the following, a first very simple exemplary embodiment of a fluid dispenser according to the invention will be explained, which is referred to in the following as the entirety by the reference numeral 1.

Der Fluidspender 1 zur Bereitstellung eines Arbeitsfluids 2 gemäss Fig. 1 umfasst einen Förderzylinder 3 mit einem darin angeordneten Förderkolben 4, der den Förderzylinder 3 in einen Steuerraum 5 und einen Förderraum 6 unterteilt. Der Steuerraum 5 ist über einen Steuereingang 7 derart mit einem unter einem vorgebbaren Steuerdruck PS stehenden Steuerfluid 8 beaufschlagbar, dass das im Förderraum 6 über eine Zuflussöffnung 9 bereitgestellte Arbeitsfluid 2 an einer Abflussöffnung 10 unter einem vorgebbaren Arbeitsdruck PA verfügbar ist. Erfindungsgemäss ist ein Druckentlastungsmittel 11 vorgesehen, das im vorliegenden einfachen Beispiel einfach ein als Drossel wirkender dünner Entlastungskanal 11 ist, so dass der Arbeitsdruck PA des Arbeitsfluids 2 an der Abflussöffnung 10 nach einem vorgebbaren Schema 12 zeitabhängig modulierbar ist.The fluid dispenser 1 for providing a working fluid 2 according to Fig. 1 comprises a delivery cylinder 3 with a delivery piston 4 arranged therein, which divides the delivery cylinder 3 into a control chamber 5 and a delivery chamber 6. The control chamber 5 is acted upon via a control input 7 with a control fluid 8 under a specifiable control pressure PS such that the working fluid 2 provided in the delivery chamber 6 via an inlet 9 is available at a discharge opening 10 at a predeterminable working pressure PA. According to the invention, a pressure relief means 11 is provided, which in the present simple example is simply a thin discharge channel 11 acting as a throttle, so that the working pressure PA of the working fluid 2 at the outflow opening 10 can be modulated in a time-dependent manner according to a predeterminable scheme 12.

Mit einer einfachen statischen Drossel als Entlastungskanal 11, wie schematisch in Fig. 1 dargestellt, lassen sich natürlich nur wenige verschiedene vorgebbare Schemata 12 für den zeitabhängigen Verlauf des Arbeitsdrucks PA realisieren. Anhand der nachfolgenden Fig. 2 und Fig. 3 werden daher weitere Ausführungsbeispiele beschrieben, die eine höhere Bedeutung für die Praxis haben.With a simple static throttle as discharge channel 11, as shown schematically in FIG Fig. 1 shown, of course, only a few different predetermined schemes 12 can be realized for the time-dependent course of the working pressure PA. Based on the following Fig. 2 and Fig. 3 Therefore, further embodiments are described, which have a higher importance for practice.

Fig. 2 zeigt ein zweites einfaches Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Fluidspenders 1 zur Bereitstellung des an der Abflussöffnung 10 des Förderzylinders 3 unter dem variablen Arbeitsdruck PA stehenden Arbeitsfluids 2, dessen Arbeitsdruck PA und Fluidmenge während eines vorbestimmten Zeitintervalls zeitabhängig variierbar und einstellbar ist. Der Förderkolben 4, 41 ist dabei als Druckverstärkerkolben 41 mit einem Steuerkolbenabschnitt 411 und einem Förderkolbenabschnitt 412 ausgebildet, so dass der am Steuerkolbenabschnitt 411 anliegende Steuerdruck PS in an sich bekannter Weise auf den Arbeitsdruck PA verstärkt werden kann. Der Fluidspender 1 ist mit einer Druckerhöhungspumpe 80 zur Bereitstellung des unter einem Vorlaufdruck stehenden Arbeitsfluids 2 über ein erstes Verbindungsmittel 85 mit Förderaum 6 des Förderzylinders 3 verbunden. Das erste Verbindungsmittel 85 enthält zudem ein Rückschlagventil 70. Der Förderraum 6 weist, wie bereits erwähnt, einen Ausgang 10 für das unter dem zeitlich modulierten Arbeitsdruck PA stehende Arbeitsfluid 2 auf. Fig. 2 shows a second simple embodiment of a fluid dispenser 1 according to the invention for providing the standing at the discharge opening 10 of the delivery cylinder 3 under the variable working pressure PA working fluid 2, the working pressure PA and fluid quantity is variable and adjustable in time over a predetermined time interval. The delivery piston 4, 41 is designed as a pressure booster piston 41 with a control piston section 411 and a delivery piston section 412, so that the control pressure PS applied to the control piston section 411 can be amplified in a manner known per se to the working pressure PA. The fluid dispenser 1 is connected to a booster pump 80 for providing the working fluid 2 under a supply pressure via a first connection means 85 to the delivery chamber 6 of the delivery cylinder 3. The The first connecting means 85 also includes a check valve 70. The delivery chamber 6 has, as already mentioned, an output 10 for the standing under the temporally modulated working pressure PA working fluid 2.

Der Förderraum 6 des Förderzylinders 3 wird zyklisch mit dem unter Vorlaufdruck stehenden Arbeitsfluid 2 gefüllt. Danach wird das Arbeitsfluid 2 jeweils unter hohem, zeitmoduliertem Druck aus dem Förderraum 6 über die Abflussöffnung 10 ausgestossen.The delivery chamber 6 of the delivery cylinder 3 is cyclically filled with the working fluid 2 under flow pressure. Thereafter, the working fluid 2 is ejected in each case under high, time-modulated pressure from the delivery chamber 6 via the outflow opening 10.

Der Förderraum 6 weist zwei zylindrische Kammern auf, in weichen der Steuerkolbenabschnitt 411 und der Förderkolbenabschnitt 412 des Förderkolbens 4, 41 jeweils angeordnet sind. Die beiden zylindrischen Kammern haben eine koaxiale Längsachse wobei der Steuerkolbenabschnitt 411 und der Förderkolbenabschnitt 412 mechanisch so gekoppelt sind, dass bei Verschiebung des Steuerkolbenabschnitts 411 entlang der Längsachse eine synchrone Längsbewegung des Förderkolbenabschnitts 412 resultiert. Die beiden zylindrischen Kammern sowie der darin hin- und her bewegbare Steuerkolbenabschnitt 411 und der Förderkolbenabschnitt 412 weisen unterschiedliche Querschnittsflächen auf, so dass der kleinere Förderraum 6 und der grössere Steuerraum 5 gebildet werden. Der Steuerkolbenabschnitt 411 und der Förderkolbenabschnitt 412 weisen an deren Mantelflächen bevorzugt Dichtvorrichtungen, z.B. Dichtringe oder Labyrinth-Dichtungen auf, die in Fig. 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind.The delivery chamber 6 has two cylindrical chambers into which the control piston section 411 and the delivery piston section 412 of the delivery piston 4, 41 are respectively arranged. The two cylindrical chambers have a coaxial longitudinal axis wherein the control piston portion 411 and the delivery piston portion 412 are mechanically coupled so that upon displacement of the control piston portion 411 along the longitudinal axis, a synchronous longitudinal movement of the delivery piston portion 412 results. The two cylindrical chambers and the control piston portion 411 reciprocable therein and the delivery piston portion 412 have different cross-sectional areas, so that the smaller delivery chamber 6 and the larger control chamber 5 are formed. The control piston section 411 and the delivery piston section 412 preferably have sealing devices, eg sealing rings or labyrinth seals, on their lateral surfaces, which engage in Fig. 2 are not shown for reasons of clarity.

Der Steuerraum 5 des Förderzylinders 3 ist einerseits über ein erstes Steuerventil 30 mit einer Hockdruckpumpe 10 für das Steuerfluid 8, sowie einem Akkumulator 20 für das unter hohem Druck stehende Steuerfluid 8 mittels eines zweiten Verbindungsmittels 15 verbunden. Die Verbindungsmittel 15, 85 bestehen bevorzugt jeweils aus Rohren oder verstärkten, druckstabilen Schläuchen. Im Weiteren ist der Steuerraum 5 des Förderzylinders 3 mit einem als zweites Steuerventil ausgestalteten Druckentlastungsmittel 11 zur Druckerniedrigung des im Steuerraum 5 befindlichen Steuerfluids 8 mittels eines dritten Verbindungsmittel 45 verbunden. Der Fluidspender 1 ist zudem mit einer Kontrolleinheit 60 zur Steuerung des Förderkolbens 4, 41, sowie der ersten und zweiten Steuerventile 30, 40, 11 signalverbunden. Das Steuerventil 40 ist dabei in Fig. 2 und Fig. 3 gleichzeitig das Druckentlastungsmittel 11. Der zeitabhängig vorgegebene Verlauf des Arbeitsdrucks PA des Arbeitsfluids 2 an der Abflussöffnung 10 des Förderraums 6 des Förderzylinders 3 hängt direkt mit dem Druckverlauf in der im Steuerraum 5 des Förderzylinders 3 ab, wobei der Druckverstärkerkolben 41 durch die Kontrolleinheit 60 gesteuert wird.The control chamber 5 of the delivery cylinder 3 is connected on the one hand via a first control valve 30 with a high-pressure pump 10 for the control fluid 8, and an accumulator 20 for the high-pressure control fluid 8 by means of a second connection means 15. The connecting means 15, 85 are preferably each made of tubes or reinforced, pressure-resistant hoses. Furthermore, the control chamber 5 of the delivery cylinder 3 with a designed as a second control valve pressure relief means 11 for reducing the pressure in the control chamber. 5 located control fluid 8 by means of a third connecting means 45. The fluid dispenser 1 is also signal-connected to a control unit 60 for controlling the delivery piston 4, 41, and the first and second control valves 30, 40, 11. The control valve 40 is in Fig. 2 and Fig. 3 at the same time the pressure relief means 11. The time-dependent predetermined course of the working pressure PA of the working fluid 2 at the discharge opening 10 of the delivery chamber 6 of the delivery cylinder 3 depends directly on the pressure profile in the control chamber 5 of the delivery cylinder 3, wherein the pressure booster piston 41 is controlled by the control unit 60 ,

Die Steuerung des Druckverstärkerkolbens 41 erfolgt dabei bevorzugt durch Zu- und Ablaufdrosselung des Steuerraums 5 durch die Steuerventile 30, 40, 11. Durch die regulierbaren Drosseln 32, 42 kann unter anderem die Geschwindigkeit des Förderkolbens 4, 41 beeinflusst werden.The control of the pressure booster piston 41 is preferably carried out by inlet and outlet throttling of the control chamber 5 by the control valves 30, 40, 11. The adjustable throttles 32, 42, among other things, the speed of the delivery piston 4, 41 can be influenced.

Die Kontrolleinheit 60 dient dabei insbesondere zur Dosierung der Einspritzmenge, zum Beispiel wenn der erfindungsgemässe Fluidspender 1 bei einem Treibstoff Einspritzsystem einer Hubkolbenbrennkraftmaschine verwendet wird, in dem man einen Hub des Förderkolbens 4, 41 misst. Wird der Hub des Förderkolbens 4, 41 nach der zeit differenziert, erhält man bekanntermassen die Kolbengeschwindigkeit des Förderkolbens 4, 41. Die so ermittelte Kolbengeschwindigkeit des Förderkolbens 4, 41 kann dann zur Regulierung der Kolbengeschwindigkeit bei der nächsten Einspritzung genutzt werden.The control unit 60 is used in particular for metering the injection quantity, for example, when the inventive fluid dispenser 1 is used in a fuel injection system of a reciprocating internal combustion engine, in which one measures a stroke of the delivery piston 4, 41. If the stroke of the delivery piston 4, 41 is differentiated by time, the piston speed of the delivery piston 4, 41 is known to be obtained. The thus determined piston speed of the delivery piston 4, 41 can then be used to regulate the piston speed in the next injection.

Das Arbeitsfluid 2 wie auch das Steuerfluid 8 kann jedes flüssige oder gasförmige Medium sein. Bevorzugt wird der Fluidspender 1 für ein Arbeitsfluids 2 aus Wasser, Brennstoff oder Öl verwendet. Das Steuerfluid 8 kann dasselbe Fluid wie das Arbeitsfluid 2 sein, oder aber kann auch vom Arbeitsfluid 2 verschieden sein. Demnach kann der Fluidspender 1 zwei getrennte Fluidkreisläufe umfassen, oder die chemische Zusammensetzung des Arbeitsfluids 2 und des Steuerfluids 8 kann verschieden sein.The working fluid 2 as well as the control fluid 8 may be any liquid or gaseous medium. Preferably, the fluid dispenser 1 is used for a working fluid 2 of water, fuel or oil. The control fluid 8 may be the same fluid as the working fluid 2, or may be different from the working fluid 2. Thus, the fluid dispenser 1 may comprise two separate fluid circuits, or the chemical composition of the working fluid 2 and the control fluid 8 may be different.

Das Teilsystem des Arbeitsfluids 2 umfasst einen Vorratsbehälter 75, eine Druckerhöhungspumpe 80, erste Verbindungsmittel 85 enthaltend ein Rückschlagventil 70, sowie den Förderraum 6 des Förderzylinders 3 mit Ausgang 10 für das hinsichtlich Fluidmenge und Fluiddruck zeitlich varrierbare Arbeitsfluid 2.The subsystem of the working fluid 2 comprises a reservoir 75, a booster pump 80, first connecting means 85 containing a check valve 70, and the delivery chamber 6 of the delivery cylinder 3 with output 10 for the temporally variable with respect to fluid quantity and fluid pressure working fluid. 2

Das Teilsystem des Steuerfluids 8 umfasst einen Vorratsbehälter 500, eine Hochdruckpumpe 100, einen Akkumulator 20, das zweite Verbindungsmittel 15, und den Steuerraum 5 des Förderzylinders 3, sowie das zwischen dem Steuerraum 5 und der Hochdruckpumpe 100 und dem Akkumulator 20 befindliche erste Steuerventil 30 und das mit dem Steuerraum 5 verbundene Druckentlastungsmittel 11, das als das zweite Steuerventil 11 ausgestaltet ist. Das als zweites Steuerventil ausgestaltete Druckentlastungsmittel 11 dient zur gesteuerten Druckerniedrigung bzw. Druckentlastung im Steuerraum 5, d.h. zur Ableitung von Steuerfluid 8 aus dem Steuerraum 5.The subsystem of the control fluid 8 comprises a reservoir 500, a high pressure pump 100, an accumulator 20, the second connecting means 15, and the control chamber 5 of the delivery cylinder 3, as well as the first control valve 30 and between the control chamber 5 and the high pressure pump 100 and the accumulator 20 connected to the control chamber 5 pressure relief means 11, which is designed as the second control valve 11. The designed as a second control valve pressure relief means 11 is used for controlled pressure reduction or pressure relief in the control chamber 5, i. for the derivation of control fluid 8 from the control chamber. 5

In der in Fig. 2 gezeigten speziellen Ausführungsform wird das aus dem Druckentlastungsmittel 11, also das aus dem zweiten Steuerventil abgeleitete Steuerfluid 8 zurück in den Vorratsbehälter 75 für das Arbeitsfluid 2 geleitet. Demnach wird bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel das hinsichtlich chemischer Zusammensetzung identische Fluid als Arbeitsfluid 2 und Steuerfluid 8 verwendet. Falls das Steuerfluid 8 und das Arbeitsfluid 2 chemisch verschieden sind, muss die Ableitung 43 anstatt in den Vorratsbehälter 75 für das Arbeitsfluid in den Vorratsbehälter 500 für das Steuerfluid erfolgen.In the in Fig. 2 In the specific embodiment shown, the control fluid 8 derived from the pressure relief device 11, that is to say the control fluid 8 derived from the second control valve, is fed back into the reservoir 75 for the working fluid 2. Accordingly, in the in Fig. 2 illustrated embodiment, the identical in terms of chemical composition fluid used as the working fluid 2 and control fluid 8. If the control fluid 8 and the working fluid 2 are chemically different, the discharge 43 must be made into the reservoir 500 for the control fluid instead of the working fluid reservoir 75.

Fig. 3 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Fluidspenders 1 für eine Brennstoffeinspritzung in einen Dieselmotor, bevorzugt für einen Zweitakt-Grossdieselmotor. Die Vorrichtung gemäss Fig. 3 enthält zusätzlich zu den in Fig. 2 beschriebenen Komponenten, noch ein über ein am Ausgang 10 des Förderraums 6 des Förderzylinders 3 angeschlossenes Sicherheitsventil 95 verbundenes Fig. 3 schematically shows a further embodiment of an inventive fluid dispenser 1 for a fuel injection in a diesel engine, preferably for a two-stroke large diesel engine. The device according to Fig. 3 contains in addition to the in Fig. 2 described components, nor a connected via a at the output 10 of the delivery chamber 6 of the delivery cylinder 3 safety valve 95 connected

Einspritzventil 93 einer Brennkraftmaschine. Dabei ist das Sicherheitsventil 95 einerseits mit einer Rücklaufleitung 86 über die ersten Verbindungsmittel 85 mit der Druckerhöhungspumpe 80, respektive dem Rückschlagventil 70 verbunden und andererseits mittels einer Leitung 87 mit dem Ausgang 10 des Förderraums 6 des Förderzylinders 3 verbunden. Das Einspritzventil 93 ist entweder an eine Ausgangsleitung des Sicherheitsventils 95 oder direkt an die Zuleitung 87 angeschlossen. Anstelle eines konventionellen Einspritzventils 93 kann auch ein elektronisch gesteuertes und mit einem Magnetventil versehenes Einspritzventil 97 eingesetzt werden. Der Brennstoff wird über die Zuführleitung 94 direkt dem Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors zugeführt.Injection valve 93 of an internal combustion engine. In this case, the safety valve 95 is connected on the one hand with a return line 86 via the first connecting means 85 with the booster pump 80, respectively the check valve 70 and on the other hand connected by a line 87 to the output 10 of the delivery chamber 6 of the delivery cylinder 3. The injection valve 93 is connected either to an output line of the safety valve 95 or directly to the supply line 87. Instead of a conventional injection valve 93 may also be an electronically controlled and provided with a solenoid valve injection valve 97 are used. The fuel is supplied via the supply line 94 directly to the combustion chamber of the internal combustion engine.

Die Hochdruckpumpe 10 und der Akkumulator 20 liefern ein Steuerfluid, hier Diesel-Brennstoff,mit einem Druck zwischen 5 und 500 bar. Der Druckverstärkerkolben 41 erhöht den Druck im Einspritzsystem 93, 97 zum gewünschten Einspritzdruck im Verhältnis der Querschnitte des Steuerkolbenabschniits 411 und des Förderkolbenabschnitt 412. Der Druck im Akkumulator 20 und die Flächenverhältnisse des Steuerkolbenabschnitts 411 zum Förderkolbenabschnitt 412 werden entsprechend des beabsichtigten, höchsten Einspritzdruckes gewählt. Der tatsächliche Einspritzdruck hängt vom Druck am Steuerkolbenabschnitt 411 des Druckverstärkerkolbens 41 ab, welcher mittels der Steuerventile 30, 40, 11 und der Drosseln 32, 42 beim Zu-und Abströmen des Steuerfluids 8 gesteuert gedrosselt wird. Eine solche Steuerung der beiden Steuerventile 30, 40, 11 und Drosseln 32, 42 erlaubt einen gegenüber dem Stand der Technik sanfteren Anstieg des Einspritzdruckes, die Regelung des Einspritzdruckes während der Einspritzung und eine Unterbrechung der Einspritzung (Vor- oder Nacheinspritzung). Die Steuerung der Drosseln 32, 42 kann über ein Kontroll-oder Steuerventil 30, 40, 11 (Flow Control Valve) erfolgen. Der Hub des Ventils kann beispielsweise mittels einem Magneten oder einem Voice Coil Ventil gesteuert werde. Das erste Steuerventil 30 kombiniert mit dem zweiten Steuerventil 40, 11 intensiviert die Reaktionskraft des Druckverstärkerkolbens 41 und verkürzt dessen Reaktionszeit. Eines der Steuervetile 30, 40, 11 kann als 2/2-Wegeventil ausgeführt sein. Die einzuspritzende Brennstoffmenge wird über das Rückschlagventil 70 mit einem Vorlaufdruck von 1 bis 10 bar durch die Niederdruckpumpe 80 gefüllt. Das Ventil 95 ist ein Sicherheitsventil, welches beim Offenbleiben der Düsennadel die Brennstoffströmung in den Brennraum der Brennkraftmaschine verhindert. Zur Einspritzung wird entweder das konventionelle Einspritzventil 93 oder das elektronisch gesteuerte und mit einem Magnetventil versehene Einspritzventil 97 mit der Steuereinheit 98 benutzt. Das Letztere hat den Vorteil, dass die Einspritzung unabhängig von der Kolbenbewegung und sehr schnell beendet werden kann, was die Rauchbildung die HC-und NOx-Emission des Motors reduziert.The high-pressure pump 10 and the accumulator 20 deliver a control fluid, here diesel fuel, with a pressure between 5 and 500 bar. The pressure booster piston 41 increases the pressure in the injection system 93, 97 to the desired injection pressure in the ratio of the cross sections of the Steuerbolbenabschniits 411 and the delivery piston section 412. The pressure in the accumulator 20 and the area ratios of the control piston portion 411 to the delivery piston portion 412 are selected according to the intended, highest injection pressure. The actual injection pressure depends on the pressure at the control piston portion 411 of the pressure booster piston 41, which is throttled controlled by the control valves 30, 40, 11 and the throttles 32, 42 in the inflow and outflow of the control fluid 8. Such a control of the two control valves 30, 40, 11 and throttles 32, 42 allows a gentler increase in the injection pressure compared with the prior art, the regulation of the injection pressure during injection and an interruption of the injection (pre- or post-injection). The control of the throttles 32, 42 can take place via a control or control valve 30, 40, 11 (flow control valve). The stroke of the valve can for example be controlled by means of a magnet or a voice coil valve. The first control valve 30 combines with the second Control valve 40, 11 intensifies the reaction force of the pressure booster piston 41 and shortens its reaction time. One of the control valves 30, 40, 11 can be designed as a 2/2-way valve. The fuel quantity to be injected is filled via the check valve 70 with a flow pressure of 1 to 10 bar through the low-pressure pump 80. The valve 95 is a safety valve, which prevents the flow of fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine when the nozzle needle is left open. For injection either the conventional injection valve 93 or the electronically controlled and provided with a solenoid valve injection valve 97 is used with the control unit 98. The latter has the advantage that the injection can be stopped independently of the piston movement and very quickly, which reduces the smoke formation of the HC and NOx emissions of the engine.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Verlaufs des Arbeitsdrucks PA während einem Ausstossintervall des Arbeitsfluids 2 an der Abflussöffnung 10 des Förderraums 6 des Förderzylinders 3. Auf der Abszisse ist die Zeit t aufgetragen und auf der Ordinate der Arbeitsdruck PA an der Abflussöffnung 10 des Förderzylinders 3. Fig. 4 zeigt ein vorgebbares Schema 12 eines Ausstoss-Intervalls mit drei Ausstoss-Impulsen, nämlich einem Vor-Ausstossimpuls V, einem Haupt-Ausstossimpuls H und einem Nach-Ausstossimpuls N. Die Vor- und Nach-Ausstossimpulse V, N haben nur eine kurze Impulsdauer. Zudem steigt der Arbeitsdruck PA sehr steil an, bleibt eine kurze Zeit konstant und fällt danach wieder steil ab. Der Haupt-Ausstossimpuls zeigt einen über die Impulsdauer modulierten Verlauf des Arbeitsdrucks PA. Fig. 4 zeigt drei beispielhafte Druckverläufe während des Haupt-Ausstossimpulses von vorgegebener Impulsiänge. Die durchgezogene Linie zeigt einen steilen, aber stetigen Druckanstieg bis zu einem Maximalwert, wobei Letzterer über eine gewisse Zeit im Wesentlichen konstant bleibt, bevor der Druck dann wieder auf Null fällt. Der gestrichelt eingezeichnete Verlauf des Arbeitsdrucks PA zeigt einen stetigen Anstieg des Arbeitsdrucks PA bis zu einem Zeitpunkt, bei dem der Arbeitsdruck PA steil abfällt, d.h. es gibt keinen über einen gewissen Zeitraum konstanten Wert des Arbeitsdrucks PA. Die strichpunktierte Linie zeigt einen modulierten Verlauf des Arbeitsdrucks PA, bei dem der Arbeitsdruck PA zuerst wieder kontinuierlich ansteigt, dann auf einen Zwischenwert kontinuierlich abfällt und stetig wieder auf ein Maximum ansteigt, bevor der Haupt-Ausstossimpuls H dann wieder steil, aber kontinuierlich auf Null abfällt. Fig. 4 shows a schematic representation of a curve of the working pressure PA during an ejection interval of the working fluid 2 at the discharge opening 10 of the delivery chamber 6 of the delivery cylinder 3. The abscissa time t is plotted and the ordinate the working pressure PA at the discharge opening 10 of the delivery cylinder. 3 Fig. 4 shows a predetermined scheme 12 of an ejection interval with three ejection pulses, namely a pre-ejection pulse V, a main ejection pulse H and a post-ejection pulse N. The pre- and post-ejection pulses V, N have only a short pulse duration. In addition, the working pressure PA rises very steeply, remains constant for a short time and then drops steeply again. The main ejection pulse shows a modulated over the pulse duration curve of the working pressure PA. Fig. 4 shows three exemplary pressure curves during the main ejection pulse of predetermined Impulsiänge. The solid line shows a steep but steady pressure rise to a maximum value, the latter remaining substantially constant over a period of time before the pressure then drops back to zero. The dashed line course of the working pressure PA shows a steady increase in the working pressure PA to a point in time at which the working pressure PA steep falls, ie there is no constant value of the working pressure PA over a certain period of time. The dotted line shows a modulated course of the working pressure PA, at which the working pressure PA first continuously increases again, then drops to an intermediate value continuously and steadily rises again to a maximum, before the main ejection pulse H then steeply, but continuously drops to zero ,

Claims (15)

Fluidspender zur Bereitstellung eines Arbeitsfluids (2), wobei der Fluidspender einen Förderzylinder (3) mit einem darin angeordneten Förderkolben (4, 41) umfasst, der den Förderzylinder (3) in einen Steuerraum (5) und einen Förderraum (6) unterteilt, und der Steuerraum (5) über einen Steuereingang (7) derart mit einem unter einem vorgebbaren Steuerdruck (PS) stehenden Steuerfluid (8) beaufschlagbar ist, dass das im Förderraum (6) über eine Zuflussöffnung (9) bereitgestellte Arbeitsfluid (2) an einer Abflussöffnung (10) unter einem vorgebbaren Arbeitsdruck (PA) verfügbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckentlastungsmittel (11) vorgesehen ist, so dass der Arbeitsdruck (PA) des Arbeitsfluids (2) an der Abflussäffnung (10) nach einem vorgebbaren Schema (12) zeitabhängig modulierbar ist.A fluid dispenser for providing a working fluid (2), wherein the fluid dispenser comprises a delivery cylinder (3) having therein a delivery piston (4, 41), which divides the delivery cylinder (3) into a control chamber (5) and a delivery chamber (6), and the control chamber (5) can be acted upon by a control fluid (8) under a predefinable control pressure (PS) via a control input (7) such that the working fluid (2) provided in the delivery chamber (6) via an inflow opening (9) adjoins an outflow opening (10) under a predeterminable working pressure (PA) is available, characterized in that a pressure relief means (11) is provided, so that the working pressure (PA) of the working fluid (2) at the Abflussäffnung (10) according to a predetermined scheme (12) is modulated time-dependent. Fluidspender nach Anspruch 1, wobei das Druckentlastungsmittel (11) mit dem Steuerraum (5) verbunden ist.A fluid dispenser according to claim 1, wherein the pressure relief means (11) is connected to the control chamber (5). Fluidspender nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Druckentlastungsmittel (11) mit dem Förderraum (6) verbunden ist.Fluid dispenser according to one of claims 1 or 2, wherein the pressure relief means (11) is connected to the delivery chamber (6). Fluidspender nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Druckentlastungsmittel (11) eine Drossel ist.A fluid dispenser according to any one of the preceding claims, wherein the pressure relief means (11) is a throttle. Fluidspender nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Förderkolben (4) ein Stufenkolben (4) in Form eines Druckverstärkerkolbens (41) ist.Fluid dispenser according to one of the preceding claims, wherein the delivery piston (4) is a stepped piston (4) in the form of a pressure booster piston (41). Fluidspender nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Druckentlastungsmittel (11) ein ansteuerbares Druckentiastungsmittel (11) ist.Fluid dispenser according to one of the preceding claims, wherein the pressure relief means (11) is a controllable Druckentiastungsmittel (11). Fluidspender nach Anspruch 6, wobei eine Ansteuereinrichtung vorgesehen ist, mit welcher das Druckentlastungsmittel steuer- und / oder regelbar ist.Fluid dispenser according to claim 6, wherein a drive means is provided, with which the pressure relief means can be controlled and / or regulated. Fluidspender nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der der Fluidspender ein Fluidspender für eine Kraftstoffeinspritzdüse ist.A fluid dispenser according to any one of the preceding claims, wherein the fluid dispenser is a fluid dispenser for a fuel injector. Fluidspender nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Fluidspender ein Fluidspender für eine Schmieröleinrichtung einer Brennkraftmaschine ist.A fluid dispenser according to any one of claims 1 to 7, wherein the fluid dispenser is a fluid dispenser for a lubricating oil device of an internal combustion engine. Brennkraftmaschine mit einem Fluidspender (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.Internal combustion engine with a fluid dispenser (1) according to one of claims 1 to 9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, wobei die Brennkraftmaschine ein Zweitakt Grossdieselmotor ist.Internal combustion engine according to claim 10, wherein the internal combustion engine is a two-stroke large diesel engine. Verfahren zur Bereitstellung eines Arbeitsfluids (2) mittels eines Fluidspenders (1), wobei der Fluidspender (1) einen Förderzylinder (3) mit einem darin angeordneten Förderkolben (4) umfasst, so dass der Förderzylinder (3) in einen Steuerraum (5) und einen Förderraum (6) unterteilt wird, und der Steuerraum (5) über einen Steuereingang (7) derart mit einem unter einem vorgegebenen Steuerdruck (PS) stehenden Steuerfluid (8) beaufschlagt wird, dass das im Förderraum (6) über eine Zuflussöffnung (9) bereitgestellte Arbeitsfluid (2) an einer Abflussöffnung (10) unter einem vorgegebenen Arbeitsdruck (PA) verfügbar gemacht wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckentlastungsmittel (11) vorgesehen wird, so dass der Arbeitsdruck (PA) des Arbeitsfluids (2) an der Abflussöffnung (10) nach einem vorgegebenen Schema (12) zeitabhängig moduliert wird.Method for providing a working fluid (2) by means of a fluid dispenser (1), wherein the fluid dispenser (1) comprises a delivery cylinder (3) with a delivery piston (4) arranged therein, so that the delivery cylinder (3) can enter a control space (5) and a delivery chamber (6) is subdivided, and the control chamber (5) is acted upon by a control fluid (8) via a control input (7) such that the control fluid (8) in the delivery chamber (6) is supplied via an inflow opening (9 provided working fluid (2) at a drain opening (10) under a predetermined working pressure (PA), characterized in that a pressure relief means (11) is provided, so that the working pressure (PA) of the working fluid (2) at the drain opening (10) is time-dependent modulated according to a predetermined scheme (12). Verfahren nach Anspruch 12, wobei als Druckentlastungsmittel (11) ein ansteuerbares Druckentlastungsmittel (11) vorgesehen wird.A method according to claim 12, wherein as pressure relief means (11) a controllable pressure relief means (11) is provided. Verfahren nach Anspruch 13, wobei zur Dosierung des Arbeitsfluids (2) die Geschwindigkeit des Förderkolbens (4) durch das ansteuerbare Druckentlastungsmittel gesteuert und / oder geregelt wird.The method of claim 13, wherein for metering the working fluid (2), the speed of the delivery piston (4) is controlled and / or regulated by the controllable pressure relief means. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei das Arbeitsfluid (2) durch den Fiuidspender (1) periodisch in aufeinander folgenden Arbeitstakten zur Verfügung gestellt wird, und zur Dosierung des Arbeitsfluids (2) in einem vorgegebenen Arbeitstakt ein Arbeitsparameter eines vorangehenden Arbeitstaktes verwendet wird.Method according to one of claims 13 or 14, wherein the working fluid (2) through the Fiuidspender (1) is periodically provided in successive work cycles, and for metering the working fluid (2) in a given power stroke, a working parameter of a preceding power stroke is used ,
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