WO2013064238A1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung - Google Patents

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WO2013064238A1
WO2013064238A1 PCT/EP2012/004532 EP2012004532W WO2013064238A1 WO 2013064238 A1 WO2013064238 A1 WO 2013064238A1 EP 2012004532 W EP2012004532 W EP 2012004532W WO 2013064238 A1 WO2013064238 A1 WO 2013064238A1
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WO
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fuel injection
injection device
fuel
chamber
pressure
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/004532
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hartmut Schneider
Holmer Slocinski
Markus Kalenborn
Original Assignee
L'orange Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by L'orange Gmbh filed Critical L'orange Gmbh
Publication of WO2013064238A1 publication Critical patent/WO2013064238A1/de

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    • 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
    • F02M55/00—Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/04—Means for damping vibrations or pressure fluctuations in injection pump inlets or outlets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/0027—Pulsation and noise damping means
    • F04B39/0055—Pulsation and noise damping means with a special shape of fluid passage, e.g. bends, throttles, diameter changes, pipes
    • F04B39/0066—Pulsation and noise damping means with a special shape of fluid passage, e.g. bends, throttles, diameter changes, pipes using sidebranch resonators, e.g. Helmholtz resonators
    • 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
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/24—Fuel-injection apparatus with sensors
    • F02M2200/247—Pressure sensors
    • 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
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/31—Fuel-injection apparatus having hydraulic pressure fluctuations damping elements
    • F02M2200/315—Fuel-injection apparatus having hydraulic pressure fluctuations damping elements for damping fuel pressure fluctuations

Definitions

  • the present invention relates to a fuel injection device according to the preamble of claim 1.
  • fuel injection devices are known, in particular common-rail systems, which use pressure accumulators with an elastic membrane for pulsation damping in the context of injection processes.
  • a fuel injection device shows, for example, the document DE 196 35 450 C1.
  • a compressible medium in the high pressure region is arranged to reduce pressure oscillations.
  • compressible media for example, thermoplastic or elastomeric plastics and foamed materials are proposed.
  • the present invention seeks to propose a fuel injector, which overcomes the disadvantages of the prior art and the accumulator allows the implementation of a variety of functions of a fuel injection device with little effort. This object is achieved by the features of claim 1.
  • the invention proposes a fuel injection device for an internal combustion engine, in particular a fuel injection device in the form of a common rail injection system, wherein the fuel injection device has a fuel dispensing device.
  • the fuel dispenser may be formed by one or more injectors, in particular at least one injector of the fuel injector.
  • the fuel injection device has an accumulator upstream of the fuel delivery device (that is to say with respect to a fuel flow path within the fuel injection device), from which a first volume can be flowed through by the fuel to be supplied to the fuel delivery device, in particular high-pressure fuel.
  • a media-filled bellows diaphragm which is elastically compressible in a compression direction, is arranged, in particular for damping pulsations.
  • the fuel injection device designed in this way advantageously permits, in addition to the intended pulsation damping, a simple and cost-effective implementation of a multiplicity of further fuel injector-specific functions.
  • the compression direction in the present case is both the particular linear compression and decompression direction of the diaphragm formed as Faltenbalgmembran, which may preferably be formed as a metal bellows or alternatively by means of a different material, in particular as a plastic bellows.
  • the membrane or the Bellows membrane is a closed component, within which at least one filling medium is permanently absorbed.
  • the pressure accumulator is arranged as a single pressure accumulator as close to the fuel dispenser, in particular in or on an injector of the fuel injector, so that the pressure drop in the injector during injection or the pressure increase at the end of the injection can be minimized.
  • the membrane is preferably filled with at least one medium which has a lower modulus of elasticity than the pressure accumulator flowing through fuel, for example diesel or heavy oil.
  • the medium may preferably be a liquid, in particular a liquid with a lower compression modulus than the fuel flowing through the first volume.
  • a piston element in the compression direction of the bellows diaphragm is arranged in particular linearly displaceable in the first volume, in particular a sleeve-shaped piston element.
  • the piston element can act as a guide element of the Faltenbalgmembran in an elastic compression movement thereof, in particular to specify a linear path of movement, and / or act as a throttle element.
  • the piston element may have bores that allow depending on the vote and a damping effect to further reduce unwanted pressure oscillations.
  • the piston element is preferably on a peripheral wall of the first volume with a corresponding peripheral wall in turn in the compression direction displaced and in particular slidably guided, in particular displaceable only in the compression direction.
  • the piston member within the first volume divides a first chamber of variable second volume within which the Faltenbaigmembran is disposed, and a second chamber of a variable third volume.
  • first and second chambers which preferably communicate via the piston element, in particular via a fluid guide structure thereof, different states of the pressure reservoir can be controlled.
  • a position detection device to be arranged along at least part of the linear compression path of the Faltenbaigmembran, which determines a position of the Faltenbaigmembran and / or the piston element for determining a pressure in the pressure accumulator. Additional information such as, for example, the fuel temperature, the pressure at an injector inlet, material properties of the medium in the Faltenbaigmembran or optionally further be used to determine a pressure in the memory in addition to the determined position.
  • the device for position detection can work according to an inductive or a capacitive measuring principle, in particular have a sensor which cooperates with a donor element on the Faltenbaigmembran and / or on the piston element. It is preferably provided that the piston element acts as a donor element.
  • sensors e.g. Hall sensors or coils, which e.g. are arranged on a housing of the pressure accumulator, for example, to provide a Wegaufillon as it were a telescopic antenna within the Faltenbaigmembran, in the course of their telescoping example. a capacity value is recorded.
  • a fuel injection device is also proposed, with a quantity limiting device in the pressure reservoir.
  • valve is formed, ie integrated into this.
  • the quantity limiting valve is provided in the event of a leak in the high-pressure part, for example in the case of a needle clamp, to close the fuel inlet to the fuel delivery device.
  • the flow restrictor closes a fuel outlet of the first volume toward the fuel dispenser as soon as the pressure in the third volume drops below a threshold.
  • the flow control valve is preferably formed by means of the piston element and / or the Faltenbalgmembran, in particular such that the piston member closes the fuel outlet as soon as the pressure in the third volume drops below the threshold.
  • the piston element can be displaced in the course of a decrease in pressure in the third volume by the Faltenbalgmembran and / or a pressure gradient between the second and third volume.
  • the pressure accumulator is designed to allow pressurization of the first and second chambers in the closed position of the quantity limiting valve by means of fuel flowing to the piston element, in particular on the outer circumference, to take in the open position of the quantity limiting valve.
  • At least one channel is formed on the piston element-in particular in the context of the fluid guiding structure on the same - which permits pressurization of the first chamber via the piston interior via fuel flowing into the fuel inlet side in the closed position of the quantity limiting valve, and wherein the piston element is in the closed position the quantity limiting valve also allows pressurization of the second chamber by means of fuel flowing in on the fuel inlet side, in particular by means of a suitable surface geometry, formed in the context of the fluid guiding structure, on the piston element.
  • the surface geometry may preferably be an annular recess, for example an annular channel, an annular groove, a ring groove or a ring bevel, in particular have the outer peripheral surface of the piston member, which opens to the second chamber open a fuel outlet introduced by the fuel inlet fuel introduced.
  • annular recess for example an annular channel, an annular groove, a ring groove or a ring bevel
  • further geometries, eg one or more discrete channels are conceivable.
  • the flow control valve can be designed to hold the closed position by a pre-pressure of the Faltenbaigmembran and / or a closing spring.
  • a pre-pressure of the Faltenbaigmembran can be dispensable.
  • an end of the Faltenbaigmembran adjacent to the piston element in the first chamber is loosely mounted or storable in the piston element, in particular by means of a guide ring on the Faltenbaigmembran.
  • a loose end of the Faltenbaigmembran can move independently of the piston element or react to changing pressure conditions.
  • a retaining spring urges the piston element, in particular in a pressure-free state, against the Faltenbaigmembran.
  • the retaining spring may in this case advantageously support the positioning of the piston element with respect to the fuel inlet such that the flowability of both the first and second chambers is ensured in the closed position via the piston element.
  • a fuel injection device in which pressure reservoir a valve is provided for starting pressure. is formed.
  • the valve for starting pressure regulation is intended to allow a faster starting pressure build-up, in particular in the course of engine starting.
  • the valve for starting pressure regulation is, in particular, a slide valve and furthermore, in particular, a slide valve which regulates an inflow or filling of the first chamber as a function of a pressure in the second chamber.
  • Advantageously simple can - in particular in addition to the flow control valve - and the slide valve may be formed by means of the piston member, wherein for its formation further provided in the piston member to this relatiwerschie closing, arranged on the Faltenbalgmembran slide element is provided.
  • the pressure accumulator in a state in which the spool valve opens, is adapted to allow a fuel supply into the first and the second chamber by means of an inflow of the piston member or its Fluidleit Modell part of the fuel inlet.
  • the fuel can reach the interior of the piston element and thus the first chamber via at least one channel of the fluid guide structure on the piston element and into the second chamber via a suitable surface geometry of the fluid guide structure as described above.
  • the slide valve by means of the slide element can interrupt the fuel supply to the first chamber by Relatiwerschiebung the slide element with respect to the piston element, that is, the fuel inlet into the piston interior via the at least one channel in the piston element, in particular in the course of compression the Faltenbalgmembran on which the slider element is arranged.
  • the pressure accumulator as described above is furthermore preferably designed, after interrupting the fuel feed into the first chamber. mer to flow to the second chamber or to fill, in particular via the piston member, wherein the piston member is displaced in the compression direction after reaching a pressure threshold in the second chamber.
  • the Faltenbalgmembran is preferably pre-pressurized or biased.
  • a stop for the piston element is formed in the first volume, which limits its working travel.
  • the stop is preferably formed in such a way in the first volume, that even at high system pressures always a small third volume can be realized, so that a shutdown when activating the flow control valve in each case is advantageously low.
  • a stop is formed in the piston element which captures a bellows diaphragm end displaceable relative to the piston element in the piston element, in particular by means of the slide element of the bellows diaphragm.
  • the bellows membrane preferably has two loose ends which are both displaceable in the compression direction.
  • a large second volume may be formed which constitutes a large pressure buffer; at a pressure drop in front of the piston (e.g., continuous injection), i.e. in the second chamber, the driving pressure gradient for moving the piston remains at a higher level.
  • the end of the bellows diaphragm mounted in the piston element is in this case preferably urged away from the piston element in the compression direction by means of an elastic element, in particular in the form of a closing spring.
  • an elastic element in particular in the form of a closing spring.
  • the fuel injection device in such a way that a quantity limiting valve and also a valve for starting pressure regulation is formed in the pressure accumulator, in particular by means of the piston element.
  • a fuel injection device wherein the bellows diaphragm interacts with at least one heating element on the pressure accumulator for selective heating of the filling medium, in particular a heating element which extends into the bellows diaphragm.
  • a heating element which extends into the bellows diaphragm.
  • the heating can be generated in a simple manner before the start of the engine in the Faltenbalgmembran a form, so that in particular in combination with a flow control valve, a faster starting pressure build-up is made possible, whereby the engine starts earlier.
  • the heating element may be a glow plug, an incandescent filament or the like. It is also conceivable to apply a heating coating as a heating element on the Faltenbalgemembran.
  • eg gas bubbles air, nitrogen, hydrogen
  • a basic filling with eg glycol, silicone oil, paraffin, hard wax or a wax-glycol emulsion eg gas bubbles (air, nitrogen, hydrogen) can be introduced into the bellows membrane.
  • metal foam balls with gas pores or a low-boiling liquid as an emulsion
  • a series connection of two acting as a spring media with high and low stiffness can be realized, which can be advantageously ensured that even in the course of aging or leaching of Faltenbalgmembran always reserve is available to close the flow control valve.
  • FIG. 1 shows an example and schematically a fuel injection device according to a possible embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a sectional view of a pressure accumulator according to a first embodiment
  • FIG. 3 shows a piston element for the pressure accumulator according to FIG. 2;
  • FIGs. 4a to 4c broken sectional views to illustrate the function of a pressure accumulator, wherein additionally a position-measuring device is shown;
  • FIGS. 5a to 5f are each a broken sectional view of an accumulator with a flow control valve according to another embodiment, which also illustrate the function of the flow control valve, Figs. FIGS. 5b and 5f show detailed views of FIGS. 5a and 5e, respectively;
  • Fig. 6 is a detail view of a loose end of the bellows diaphragm of the accumulator according to Figs. 5a to 5f;
  • Figs. 7a and 7b are a sectional view and a detailed view of a pressure accumulator with a valve for starting pressure regulation and a quantity limiting valve;
  • FIG. 8a to 8d each a broken sectional view of the pressure accumulator according to FIG. 7a for illustrating the function of the valve for starting pressure regulation;
  • FIG. 9 shows a sectional view of a further embodiment of the pressure accumulator with a quantity limiting valve and a valve for starting pressure regulation
  • FIG. 10 shows components of the pressure accumulator according to FIG. 9;
  • Figs. 11a to 11d are sectional views for illustrating the function of the pressure accumulator according to FIG. 9, in particular its valve for starting pressure regulation;
  • Fig. 12 is a schematic view of a fuel injection device with a pressure accumulator with a heating device according to another embodiment.
  • FIG. 1 shows by way of example and schematically a fuel injection device 1 for an internal combustion engine, the fuel injection device 1 having a fuel delivery device 2 in the form of an injection nozzle, which is part of an injector 3 of the fuel injection device 1.
  • a hydraulic accumulator or pressure accumulator 5 of which a first volume 6 of the fuel delivery device 2 to be supplied fuel is flowed through, ie via a fuel inlet 7 and a fuel outlet 8 of the accumulator 5.
  • Der das Volume 6 flowing through the fuel which is conveyed to the volume 6 via the fuel inlet 7, is subjected to high pressure by means of a high-pressure pump 9 of the fuel injection device 1.
  • the Faltenbalgmembran 10 is advantageously robust as a metal bellows membrane formed and fixed at one end to the housing 5a, while the other end is displaced as a free end relative to the fixed end in the compression direction 5a, that is, pressure-dependent.
  • the bellows membrane 0 is permanently filled with a medium 10a, which has a lower compression modulus than the fuel flowing through the volume 6, which e.g. Diesel fuel or heavy oil may be.
  • a medium 10a which has a lower compression modulus than the fuel flowing through the volume 6, which e.g. Diesel fuel or heavy oil may be.
  • a medium 10a allows the storage of a large amount of energy, which is available to compensate for pressure fluctuations by means of the bellows membrane 10. In this way, the pressure drop when removing an injection quantity from the volume 6 can remain low.
  • the bellows membrane 10 fills a majority of the first volume 6, so that a large pressure buffer can be provided. It should be noted that the bellows membrane 10 encloses the at least one medium 0a media-tight.
  • Fig. 2 shows a pressure accumulator 5 for a fuel injection device 1, wherein in addition to the Faltenbalgmembran 10, a piston or piston member 11 is movably guided in the first volume 6 in the compression direction A, whose functionality is explained in more detail below.
  • the piston element 1 1 divides the first volume 6 into a first chamber 12, within which the Faltenbalgmembran 10 is arranged, and a second chamber 13.
  • the first chamber 12 and the second chamber 13 each have a function of the position of the piston member 11th in the first volume 6 variable second 14 and third 15 volume.
  • the first volume 6 is formed in a tubular storage housing 5 a of the pressure accumulator 5 (alternatively, the housing may be cup-shaped, for example be). Adjacent to a first, referred to in the present invention as a front end end 16 of the tubular housing 5a, the fuel inlet or inlet 7 and the outlet 8 are arranged.
  • second end 17 of the storage housing 5 a which is referred to in the context of the present invention as a rear end, a screw plug 18 is formed or screwed into the housing 5 a and a part thereof, onto which the metal bellows membrane 10 is pressed by means of a membrane cover 19 is.
  • an integrally mountable component is advantageously formed, wherein the metal bellows diaphragm 10 consequently has a fixed end 20 at the rear end 17. From the fixed end 20, the bellows diaphragm 10 extends in its compression direction A in the volume 6 towards the front end 16, i.e., in the direction of compression. in the direction of extension of the housing 5a.
  • An end 21 of the bellows membrane 10 which is opposite the fixed end 20 is again formed here as a loose end.
  • the piston member 11 is arranged permanently connected to the loose end 21.
  • the piston element 11 is formed sleeve-shaped, s. a. Fig. 3, and has a with the inner diameter of the storage housing 5a corresponding cross-section, which - together with the sleeve shape - allows the piston member 11 guided to shift in the compression direction A, i. slidably.
  • the inner cavity 22 of the piston element 11 in this case faces the Faltenbalgmembran 10.
  • the piston element 1 1 has a Fluidleit Modell, see Fig. 3, by means of which flow paths for the fuel within the volume 6 are predetermined, it being provided in the present invention that the first 12 and. the second chamber 13 exclusively communicate with each other via the piston element, in particular exclusively via its fluid guide structure.
  • an annular groove 23 of the Fluidleit MUST is formed within the extension at least one, in the present case two holes 24 extending from the lovedmycins- surface 11a are arranged extending in the inner cavity 22 of the piston member 11.
  • the piston element 11, the fuel inlet 7 and the Faltenbalgmemb- ran 10 are in this case configured such that an inflow of the first chamber 12 is possible starting from a pressureless state of the fuel injection device 1.
  • the inlet opening 7a is at substantially maximum elongation of the Faltenbalgmembran 10 of the annular groove 23 opposite, so that it can be flowed against via the mouth 7a and a flow or
  • Pressurization of the first chamber 12 via the channels 24 can take place.
  • the piston element 11 has on a front side 25 further throttle bores 26, s.a. 3, which extend from the second chamber 3 into the inner cavity 22 and surround the membrane element 10. Via these, the first chamber 12 can communicate with the second chamber 13, so that a pressure or operating pressure can also be built up in the second chamber 13, in the course of which the bellows membrane 10 is compressible, i. by flow of the second chamber 13 via the throttle bores 26 of the Fluidleit Weg (and possibly a Kriechspalt).
  • FIGS. 4a to 4c show broken views of a further embodiment of the pressure accumulator 5.
  • the piston element 11 has a modified fluid guide structure in which at the end 11b pointing to the second chamber 13 on the intake side, an annular recess 23 is formed as it were a fold or step, so that an annular gap between the outer peripheral surface 11a and the peripheral wall of the housing 5a exists, which is open to the second chamber 13.
  • Holes or channels 24, which extend from the outer peripheral surface 11a into the inner cavity 22, are in turn arranged within the annular extension of the depression 23.
  • the first chamber 12 communicates with the second chamber 13 via the depression 23 and the bores 24 of the fluid-guiding structure.
  • the accumulator 5 is configured such that the annular recess 23 of the mouth 7a is opposite in the pressureless state.
  • the piston element 22 in this case has no throttle bores 26, which are however alternatively conceivable.
  • Fig. 4a illustrates a state in which the bellows 10 has a maximum elongation or is relaxed under the concessed degrees of freedom.
  • this state which is taken for example at a start of the internal combustion engine and corresponds to a pressureless state of the fuel injection system 1, the piston member 11 at the front end 16 in the stop.
  • the first chamber 12 has a maximum second volume 14, the second chamber 13 a minimum third volume 15 (e.g., Fig. 4c), which is formed substantially only by the annular recess 23 on the outer peripheral surface 11a of the piston member 11.
  • Fig. 4b corresponds to the arrangement of the annular fold 23 and the channels 24 in this case with the position and the cross section of the mouth 7a of the fuel inlet 7, that on the piston member 11 inflowing fuel by means of the bores 24 in the Inner cavity 22 and thus can enter into the first chamber 12 and via the recess 23 in the second chamber 13.
  • the Faltenbalgmembran 10 is compressed, wherein the piston member 11 displaces by increasing the volume of the second 13 and reducing the volume of the first chamber 12 toward the rear end 17 in the compression direction A, that is, the Operating state of the pressure accumulator 5 is achieved, Fig. 4c.
  • the Figs. 4a to 4c further show a device 27 for measuring the position along the compression path of the bellows membrane 10.
  • the device for position measurement 27 is provided to determine a pressure in the pressure accumulator 5.
  • the piston element 11 serves as a donor element of the position measuring device 27.
  • the Figs. 4a to 4c each show a pressure accumulator 5, the sensor 27 is designed for capacitive displacement measurement, wherein along the compression path of the Faltenbalgmembran 10 coated metal rings 28 are adjacent to each other, which form a local capacitor with the piston member 11, so that a determination of the position of Piston member 11 is made possible via a change in the capacitance between the piston member 11 and a capacitor ring 28.
  • the piston member 11 is hereby made of a metallic material.
  • the piston member 11 receives ground contact in the spaces between the metal rings 28, otherwise on the fixed connection with the bellows 10.
  • the insulating layer on the piston member 11 facing side of the metal rings 28 is preferably formed thinner than on the other sides , As can also be seen from FIGS. 4 a to 4 c, the sensor 27 is accommodated on a push-in sleeve 29, which acts as a carrier and forms part of the housing wall surrounding the first volume 6.
  • the insertion sleeve 29 is in this case made of an electrically non-conductive material.
  • the sensor 27 may be formed, for example, for inductive displacement measurement, for example, Fig. 7a and b.
  • the piston element 11, which in this case acts as a donor element, can in this case be formed from a magnetic material, alternatively equipped with magnets, for example.
  • the insertion sleeve 29 is formed here from a non-magnetic material, in particular aluminum.
  • a shielding of the sensor 27 with respect to the high pressure within the first volume 6 can advantageously be achieved via the respective insertion sleeves 29, which are each arranged inside the pressure accumulator 5.
  • a push-in sleeve 29, which forms a part of the housing 5a after its insertion, can be introduced into the pressure accumulator 5 in the course of assembly of the pressure accumulator 5, in particular being introduced on the part of the rear end 17.
  • the Figs. 5a to 5f illustrate another embodiment of a pressure accumulator 5, which provides a quantity limiting valve (MBV) of the fuel injection device 1.
  • the quantity limiting valve is formed by means of the piston element 11 (as well as the Faltenbaigmembran 10) and provided to close the Kraftstoffausiass 8 from the second chamber 13, for example, inadmissible sustained fuel delivery via the fuel dispenser 2, for example, in a needle clamp in the injector 3rd Im
  • the loose end 21 of the Faltenbaigmembran 10 in this case is not permanently or firmly connected to this peripheral piston member 11 and attached thereto, but relatively displaceable to this.
  • a retaining spring 33 in the form of a helical compression spring at the front end 16 of the accumulator housing 5a is further supported within the same supported, in particular in a barrel, alternatively, for example by means of a pin, which is provided that the piston element 11 in the unpressurized To urge state against the bellows membrane 10.
  • the piston element 11 additionally has an annular sealing edge 34, which is intended to come into abutment against the front end 16 and thus close the fuel outlet 8. Furthermore, the fuel inlet 7 is formed with a defined cross-section.
  • FIG. 5a shows a state in which the quantity limiting valve closes or is closed the fuel outlet 8.
  • the piston element 11 is in this case via the sealing edge 34 in abutment against the front end 16, ie. a housing inner wall, wherein a small gap 35, Fig. 5b, may be permitted.
  • This condition corresponds to e.g. a depressurized state, for example, corresponding to a state before startup of the internal combustion engine in which no injection operation takes place, i.e. no injection pressure is applied.
  • Fig. 5b shows a detailed view, which can be removed, that the second chamber 13 and the first chamber 12 - in cooperation with the retaining spring 33, piston member 11 and bellows diaphragm 10 - on the Fuels! nlass 7 and the piston member 11 as described above in the closed position of the flow restrictor via the Fluidleit Modell the piston member 11 are flowed, wherein fuel via the channels 24, which extend through the outer peripheral surface 11a of the piston member 11 in the inner cavity 22, in particular each as a bore, into the inner cavity 22 of the piston member 11 and via the recesses 32 in the guide member 31 into the first chamber 12 can pass.
  • the second chamber 13 can be flowed.
  • the fuel outlet 8 is sealed or closed via the sealing edge 34.
  • the retaining spring 33 is compressed and may assist in disengaging the piston member 11 from the stop in response to pressurization of the first 12 and second 13 chambers.
  • Fig. 5d now illustrates the activation of the flow control valve, in the course of which the piston member 11 moves at a pressure drop in the second chamber 13 from the operating position shown in FIG. 5c towards the front end 16.
  • the movement of the piston member 11 is caused by the fact that the compressed Faltenbalgmembran 10 can expand due to the decreasing pressure in the second chamber 13 and thus the piston member 11 drives toward the front end 16.
  • the system pressure or injection pressure that builds up again keeps the MBV closed, FIGS. 5e and 5f. If the system depressurises, relaxes the Faltenbalgmembran 10 and urges against the piston member 11, Figs. 5a and 5b.
  • the inlet to the accumulator 5 is designed such that, for example, in continuous injection, the pressure in the second chamber 13 is below a built-in pressure in the Faltenbalgmembran 10. This closes the MBV.
  • the sealing edge 34 may alternatively be designed such that the piston member 11 is sucked for the last piece to Spaltüberwindung from the flow.
  • a first embodiment of a pressure accumulator 5 of the fuel injection device 1 will now be described in more detail, which has a valve for starting pressure regulation, in particular in addition to a quantity limiting valve.
  • the guide element 31 which is arranged as a guide ring on the bellows diaphragm 10, acts here as a valve slide, that is to say as a slide element.
  • valve provided for starting pressure regulation slide valve provided to selectively interrupt or allow the inflow of fuel via the piston member 11, depending on a pressure level in the first chamber 12. In this way, depending on the slide position, an inflow of the first 12 and second 13 chamber or only the second chamber 13 take place, i. over the Fluidleit Quilt.
  • the slide element 31 is in this case displaceably arranged in the inner cavity 22 relative to the piston element 11, as in the embodiment described above, ie in the compression direction A, so that it opens the at least one channel 24 formed in the piston element 11 or the channels 24 in the course of a displacement can close.
  • the Fluidleit Quilt designed on the piston member 11, however, channels 24 which by means of a respective elongated groove 24a on the outer peripheral surface 11a of the piston member 1 1, which extends in the compression direction A, and each a throttle bore 24b, which at the rear end of the long groove 24a radially extending into the internal cavity 22 of the piston member are formed.
  • the channel 24 formed in the piston element 11 extends in particular in a pressureless state of the fuel injection device 1, e.g. Fig. 8a, in which the slide member 31 in the direction of the first 12 to the second chamber 13 in the piston interior 22 against the piston member 1 1 comes into abutment in the compression direction A in the direction of the second 13 to the first chamber 12 via the slide member 31 in addition the inner cavity 22, wherein each elongated groove 24a communicates with both the annular recess 23 and a respective throttle bore 24b.
  • FIG. 8 a shows the pressure accumulator 5 in a depressurized state of the fuel injection device 1, corresponding to a system state before a start of the internal combustion engine.
  • the piston element 11 is in this case with its sealing edge 34 in abutment against the front end 16 of the housing 5a, so that the fuel outlet 8 is closed.
  • the relaxed wrinkles bellows diaphragm 10 is in the inner cavity 22 of the piston member 11 against this in the stop, wherein the slide member 31 and the guide ring formed in each piston member 11 channel 24, ie the throttle bore 24 b, for introducing fuel into the inner cavity 22 and in the first chamber 12th does not close or keep free.
  • the slide element 31 is secured against rotation by the fixed connection with the bellows diaphragm 10.
  • Fig. 8d shows the operating state of the memory 5, wherein the piston member 11 has overtravelled the Faltenbalgelement 10 and rests against it.
  • the quantity limiting valve is hereby implemented in the pressure accumulator 5 as already described above. The activation takes place as described above.
  • the bellows membrane 10 is loose at its rear end 20 in the first volume 6, i.
  • this has a guide ring 36 on the same, which allows fuel passage by means of recesses 37 on its outer circumference, e.g. Fig. 10.
  • the front end 21 of the bellows membrane 10 is caught by the slider element 31 in the form of the slide ring in the inner cavity 22 of the piston member 11 relatively displaceable thereto, e.g. Fig. 9, Fig. 11a, including in the inner cavity 22 of the piston member 11, a stop 38 is formed, that is, a stop at the rear inner end of the piston member 11.
  • the front end 21 and the slide ring 31 is in particular rotationally secured received in the piston member 11.
  • the piston element 1 is displaceably arranged exclusively in the front part of the first volume 6, ie adjacent to the front end 16 of the first volume 6.
  • housing 5a to which a stop 39 for defining a movement path of the piston element 11 in the first volume 6 is formed, for example Fig. 9, Figs. 11a to c.
  • a closing spring 40 between the piston member 11 and the front end 21 of the Faltenbalgmembran 10.
  • This is preferably designed as a helical compression spring and preferably in a barrel, which is provided by the Faltenbalgmembran 10, added.
  • the displacement sensor 27 is designed such that both the position of the piston element 11 and the rear end 20 of the bellows diaphragm 10 can be detected.
  • Fig. A illustrates the accumulator 5 again in a pressureless state of the fuel injection device 1.
  • the piston member 5 is located with its sealing edge 34 against the front end 16 of the housing 5a in the stop.
  • the Faltenbalgmembran 10 In the stop against the piston member 11 is the Faltenbalgmembran 10 with the slider element or guide ring 31 arranged thereon.
  • the closing spring 40 is loaded.
  • Fig. 11d illustrates the pressure accumulator 5 in its operating state.
  • the closing spring 40 presses the bellows 10 with the slide element 31 or the guide ring into the rear inner stop 38 of the piston element 11.
  • the rear end 20 of the Faltenbaigmembran 10 carries out a movement with each injection, s. Double arrow B.
  • the piston member 11 may also move pulsating, or go depending on the design of the springs 33, 40 and the throttle holes 24b in the stop 39 in the first volume 6 and remain there, as long as the rear end 20 of the Faltenbaigmembran 10 free in Compression direction A can move.
  • the slider element 31 is slightly leaking during the overlapping of the throttle bores 24, so that fuel can flow.
  • the closing path of the quantity limiting valve is advantageously shorter than the embodiments described above.
  • the closing speed of the flow restricting valve is higher because the larger volume of the first chamber 12 forms a larger pressure buffer, so that the driving pressure gradient for moving the piston member 11 at a pressure drop before the piston member 1 remains at a higher level. Due to the additional closing spring 40 no bias or no form of Faltenbaigmembran 10 is required to hold the flow control valve in the closed position.
  • 12 now shows a further embodiment of a pressure accumulator 5 of the fuel injection device, in which a heating element 41 for heating the at least one Be Glalimediums 10a of Faitenbaigmembran 10 is arranged on the pressure accumulator 5, ie for selective heating in the course of switching on or off.
  • this inventive concept relating to the heating element 41 is not limited to the embodiment now described, but may extend to any embodiment described above.
  • the heating element 41 which is formed as a glow plug, extends - alternatively, e.g. a heating coil or heating rod, e.g. may also be a Schube Anlagenung - through the rear end 17 of the housing 5a, in particular via the screw plug 18, in this case at the rear end 20 fixed Faitenbaigmembran 10 into it, i. in which at least one medium 10a, to which it has a bore at its rear end 20.
  • the gastightness of the Faitenbaigmembran 10 is ensured by a seal, which is preferably formed by a screw connection and a ring seal.
  • the heating element 41 is selectively energized via an electrical line 42, which is connected to a supply and control device 43 for driving the heating element 41.
  • the heating element 41 it is advantageously possible to change the density of at least one filling medium 10a enclosed in the facestock membrane 10.
  • a wax is preferably provided, whose phase transition from solid to liquid and vice versa can be used.
  • a medium 10a may be provided, which allows a transition from a liquid to a gas phase or vice versa.
  • a pre-pressure can be generated before starting the internal combustion engine or a build-up of pressure in the fuel injection device 1 in the facsimile membrane 10, so that in particular special in combination with a flow control valve a faster start pressure build-up is possible.
  • the internal combustion engine can be started earlier.
  • the pressure accumulator 5 does not necessarily have to have a heating element 41 extending into the bellows diaphragm 10. Alternatively, it may be provided to indirectly heat a medium 10a accommodated in the bellows membrane 10, wherein the heating element 41 may be formed, for example, by the bellows membrane 10 itself or surrounds it, for example.
  • the bellows membrane 10 to be filled with two different media 10a, Fig. 12.
  • a base filling can be done for example with glycol, silicone oil, paraffin, hard wax, or a wax-glycol emulsion.
  • Additional components for influencing the "spring characteristic" may be introduced in the form of gas bubbles (air, nitrogen, argon / helium), metal foam balls with gas pores, or low-boiling liquid (as emulsion), Bz. 44.
  • This allows the series connection of elastic media 0a, for example, high and low stiffness, which has the advantage that the irregulation of the bellows 10 is always ensured, regardless of wear of the bellows 10, a proper closing of the flow control valve.
  • a form in the bellows 10 determines the activation pressure in the pressure accumulator 5, from which the bellows 10 is compressed.
  • High pre-pressure can reach the starting pressure faster, but reduces the elasticity of the Faltenbalgmembran 10.
  • a pre-pressure in the Faltenbalgmembran 10 can be achieved by distortion or compression in the course of installation in the accumulator 5, by filling in the installed state, eg via a valve, as well by heating, as described above. Applicant points out that aspects of the present invention may consist of any described individual feature or combination of features. In view of the foregoing description, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made within the scope of the invention.

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Abstract

Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) für eine Brennkraftmaschine, wobei die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) eine Kraftstoffabgabevorrichtung (2) aufweist sowie einen stromaufwärts der Kraftstoffabgabevorrichtung (2) angeordneten Druckspeicher (5), von welchem ein erstes Volumen (6) von dem der Kraftstoffabgabevorrichtung (2) zuzuführenden Kraftstoff durchströmbar ist, wobei in dem ersten Volumen (6) eine in einer Kompressionsrichtung (A) elastisch kompressible, mediengefüllte Faltenbalgmembran (10) zur Dämpfung von Pulsationen angeordnet ist.

Description

Kraftstoffeinspritzeinrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Im gattungsgemäßen Stand der Technik sind Kraftstoffeinspritzeinrichtungen bekannt, insbesondere Common-Rail-Systeme, welche zur Pulsations- dämpfung im Rahmen von Einspritzvorgängen Druckspeicher mit einer elastischen Membran verwenden. Eine derartige Kraftstoffeinspritzeinrichtung zeigt zum Beispiel die Druckschrift DE 196 35 450 C1. Als bauliche Ausgestaltung wird hierin vorgeschlagen, das elastische bzw. flexible Membranelement mittels eines geschlossenen Schlauches zu bilden. Aus der Druckschrift DE 103 27 181 A1 ist es weiterhin bekannt, ein Kraftstoffeinspritzsystem derart auszubilden, dass zur Reduzierung von Druckschwingungen ein kompressibles Medium im Hochdruckbereich angeordnet wird. Als kompressible Medien werden zum Beispiel thermoplastische oder elastomere Kunststoffe sowie geschäumte Materialien vorgeschlagen.
Den bekannten Lösungen gemein ist, dass der Fertigungs- und somit der Kostenaufwand zur Ausbildung derartiger Druckspeicher für die damit gebildeten Kraftstoffeinspritzeinrichtungen aufgrund kostengünstig herstellbarer elastischer Membranen vorteilhaft gering ausfällt. In nachteiliger Weise sind die bekannten Lösungen insbesondere aufgrund der diversen Freiheitsgrade der flexiblen Membranen jedoch auf ihre Grundfunktionalität der Druckspeicherung bzw. Pulsationsdämpfung beschränkt.
Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung vorzuschlagen, welche die Nachteile des Standes der Technik überwindet und deren Druckspeicher die Implementierung einer Vielzahl von Funktionen einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit geringem Aufwand ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung in Form eines Common-Rail-Einspritzsystems, wobei die Kraftstoffeinspritzeinrichtung eine Kraftstoffabgabevorrichtung aufweist. Die Kraftstoffabgabevorrichtung kann durch eine oder mehrere Einspritzdüsen insbesondere wenigstens eines Injektors der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gebildet sein.
Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung weist im Rahmen der vorliegenden Erfindung einen stromaufwärts der Kraftstoffabgabevorrichtung (das heißt in Bezug auf einen Kraftstoffströmungsweg innerhalb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung) angeordneten Druckspeicher auf, von welchem ein erstes Volumen von dem der Kraftstoffabgabevorrichtung zuzuführenden Kraftstoff durchströmbar ist, insbesondere von hochdruckbeaufschlagtem Kraftstoff. Hierbei ist in dem ersten Volumen eine in einer Kompressionsrichtung elastisch kompressible, mediengefüllte Faltenbalgmembran insbesondere zur Dämpfung von Pulsationen angeordnet.
Die derart ausgebildete Kraftstoffeinspritzeinrichtung ermöglicht neben der beabsichtigten Pulsationsdämpfung - trotz vergleichsweise hoher Investitionskosten für den Druckspeicher - vorteilhaft eine einfache und kostengünstige Implementierung einer Vielzahl weiterer Kraftstoffeinspritzeinrichtungsspezifi- scher Funktionen. Angemerkt sei hierbei, dass als Kompressionsrichtung vorliegend sowohl die insbesondere lineare Kompressions- als auch Dekompressi- onsrichtung der als Faltenbalgmembran gebildeten Membran bezeichnet ist, welche bevorzugt als Metallbalg oder alternativ mittels eines davon verschiedenen Materials, insbesondere als Kunststoffbalg, gebildet sein kann. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist hierbei vorgesehen, dass die Membran bzw. die Faltenbalgmembran ein geschlossenes Bauteil ist, innerhalb derer wenigstens ein Befüllmedium dauerhaft aufgenommen ist.
Vorgesehen ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung, den Druckspeicher als Einzeldruckspeicher möglichst nahe an der Kraftstoffabgabevorrichtung anzuordnen, insbesondere in oder an einem Injektor der Kraftstoffeinspritzeinrichtung, so dass der Druckabfall im Injektor während der Einspritzung bzw. die Drucküberhöhung am Ende der Einspritzung minimiert werden kann. Alternativ oder zusätzlich ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen, die Kraftstoffeinspritzeinrichtung derart auszubilden, dass der Druckspeicher als Verteiler hochdruckbeaufschlagten Kraftstoffs für eine Vielzahl von Injektoren wirkt (Common Rail).
Um die Funktion des Druckspeichers bei gleicher Baugröße zu verbessern oder den Platzbedarf des Druckspeichers bei gleicher Funktion zu verringern, ist die Membran bevorzugt mit wenigstens einem Medium gefüllt, welches einen geringeren Elastizitätsmodul als der den Druckspeicher durchströmende Kraftstoff, zum Beispiel Diesel oder Schweröl, hat. Das Medium kann bevorzugt eine Flüssigkeit sein, insbesondere eine Flüssigkeit mit einem geringeren Kompressionsmodul als der das erste Volumen durchströmende Kraftstoff.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass ein Kolbenelement in der Kompressionsrichtung der Faltenbalgmembran insbesondere linear verlagerbar im ersten Volumen angeordnet ist, insbesondere ein hülsen- förmiges Kolbenelement. Das Kolbenelement kann als Führungselement der Faltenbalgmembran bei einer elastischen Kompressionsbewegung derselben wirken, insbesondere um einen linearen Bewegungsweg vorzugeben, und/oder als Drosselelement wirken. Um als Drossel zu wirken, kann das Kolbenelement Bohrungen aufweisen, die je nach Abstimmung auch eine dämpfende Wirkung zulassen, um ungewollte Druckschwingungen weiter zu reduzieren. Das Kolbenelement ist bevorzugt an einer Umfangswand des ersten Volumens mit einer korrespondierenden Umfangswand seinerseits in Kompressionsrichtung verlagerbar und insbesondere gleitbar geführt, insbesondere ausschließlich in Kompressionsrichtung verlagerbar.
Bevorzugt teilt das Kolbenelement innerhalb des ersten Volumens eine erste Kammer eines veränderlichen zweiten Volumens ab, innerhalb derer die Faltenbaigmembran angeordnet ist, sowie eine zweite Kammer eines veränderlichen dritten Volumens. Über die Druckverhältnisse in der ersten und zweiten Kammer, welche bevorzugt über das Kolbenelement kommunizieren, insbesondere über eine Fluidleitstruktur desselben, können verschiedene Zustände des Druckspeichers gesteuert werden.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass entlang zumindest eines Teils des linearen Kompressionswegs der Faltenbaigmembran eine Einrichtung zur Positionserfassung angeordnet ist, die zur Bestimmung eines Drucks im Druckspeicher eine Stellung der Faltenbaigmembran und/oder des Kolbenelements ermittelt. Zur Ermittlung eines Druckes im Speicher können ergänzend zu der ermittelten Position Zusatzinformationen wie zum Beispiel die Kraftstofftemperatur, der Druck an einem Injektoreingang, Stoffeigenschaften des Mediums in der Faltenbaigmembran oder gegebenenfalls weitere herangezogen werden.
Die Einrichtung zur Positionserfassung kann nach einem induktiven oder einem kapazitiven Messprinzip arbeiten, insbesondere eine Sensorik aufweisen, welche mit einem Geberelement an der Faltenbaigmembran und/oder am Kolbenelement zusammenwirkt. Vorgesehen ist bevorzugt, dass das Kolbenelement als Geberelement wirkt. Daneben sind weitere Messaufnehmer denkbar, z.B. Hall-Sensoren oder Spulen, welche z.B. an einem Gehäuse des Druckspeichers angeordnet sind, zum Beispiel auch einen Wegaufnehmer gleichsam einer Teleskopantenne innerhalb der Faltenbaigmembran vorzusehen, im Zuge deren Teleskopierung z.B. ein Kapazitätswert erfasst wird.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung vorgeschlagen, wobei im Druckspeicher ein Mengenbegrenzungs- ventil gebildet ist, d.h. in diesen integriert. Das Mengenbegrenzungsventil ist dazu vorgesehen, im Falle einer Undichtigkeit im Hochdruckteil, z.B. bei einem Nadelklemmer, den Kraftstoffzulauf zur Kraftstoffabgabevorrichtung zu verschließen. Das Mengenbegrenzungsventil verschließt einen Kraftstoffauslass des ersten Volumens zur Kraftstoffabgabevorrichtung hin, sobald der Druck im dritten Volumen unter einen Schwellwert absinkt.
Vorteilhaft unaufwändig ist das Mengenbegrenzungsventil bevorzugt mittels des Kolbenelements und/oder der Faltenbalgmembran gebildet, insbesondere derart, dass das Kolbenelement den Kraftstoffauslass verschließt, sobald der Druck im dritten Volumen unter den Schwellwert absinkt. Zur Einnahme der Schließstellung des Mengenbegrenzungsventils kann das Kolbenelement im Zuge einer Druckabnahme im dritten Volumen durch die Faltenbalgmembran und/oder ein Druckgefälle zwischen zweitem und drittem Volumen verlagert werden.
Bevorzugt ist der Druckspeicher dazu ausgebildet, in der Schließstellung des Mengenbegrenzungsventils eine Druckbeaufschlagung der ersten und zweiten Kammer mittels auf das Kolbenelement insbesondere außenumfangs- seitig anströmenden Kraftstoffs zur Einnahme der Offenstellung des Mengenbegrenzungsventils zu ermöglichen.
Hierfür ist am Kolbenelement - insbesondere im Rahmen der Fluid- leitstruktur an demselben - bevorzugt wenigstens ein Kanal ausgebildet, welcher in der Schließstellung des Mengenbegrenzungsventils eine Druckbeaufschlagung der ersten Kammer über den Kolbeninnenraum mittels kraftstoffein- lassseitig anströmenden Kraftstoffs ermöglicht, und wobei das Kolbenelement in der Schließstellung des Mengenbegrenzungsventils auch eine Druckbeaufschlagung der zweiten Kammer mittels kraftstoffeinlassseitig anströmenden Kraftstoffs ermöglicht, insbesondere mittels einer geeigneten - im Rahmen der Fluidleitstruktur gebildeten - Oberflächengeometrie am Kolbenelement. Die Oberflächengeometrie kann bevorzugt ein ringförmige Vertiefung z.B. einen Ringkanal, eine Ringnut, einen Ringfalz oder eine Ringfase, insbesondere an der Außenumfangsfläche des Kolbenelements aufweisen, welche zur zweiten Kammer hin geöffnet einen Kraftstoffaustritt seitens des Kraftstoffeinlasses eingebrachten Kraftstoffs ermöglicht. Daneben sind selbstverständlich weitere Geometrien, z.B. ein oder mehrere diskrete Kanäle denkbar.
Im Zuge der Anströmung oder Wiederanströmung der ersten und zweiten Kammer - via den Kraftstoffein lass und die Fluidleitstruktur am Kolbenelement - und der damit einhergehenden Änderung der Druckverhältnisse innerhalb der ersten und zweiten Kammer kann das Kolbenelement für die Einnahme der Offenstellung des Mengenbegrenzungsventils nunmehr in der Kompressionsrichtung in Richtung von der zweiten zur ersten Kammer verlagert werden.
Vorteilhaft kann das Mengenbegrenzungsventil ausgebildet sein, die Schließstellung durch einen Vordruck der Faltenbaigmembran und/oder eine Schließfeder zu halten. Bei Verwendung einer Schließfeder kann ein Vordruck der Faltenbaigmembran entbehrlich sein.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein in der ersten Kammer zum Kolbenelement benachbartes Ende der Faltenbaigmembran im Kolbenelement lose gelagert bzw. lagerbar ist, insbesondere mittels eines Führungsrings an der Faltenbaigmembran. Hierdurch kann sich ein loses Ende der Faltenbaigmembran unabhängig vom Kolbenelement bewegen bzw. auf sich ändernde Druckverhältnisse reagieren.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Rückhaltefeder das Kolbenelement insbesondere in einem_drucklosen Zustand gegen die Faltenbaigmembran drängt. Die Rückhaltefeder kann hierbei vorteilhaft die Positionierung des Kolbenelements in Bezug auf den Kraftstoffeinlass derart unterstützen, dass die Anströmbarkeit sowohl der ersten als auch zweiten Kammer in der Schließstellung über das Kolbenelement gewährleistet ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung vorgeschlagen, wobei im Druckspeicher ein Ventil zur Startdruckre- gulierung gebildet ist. Das Ventil zur Startdruckregulierung ist dazu vorgesehen, einen schnelleren Startdruckaufbau, insbesondere im Zuge eines Motoranlassens, zu ermöglichen.
Das Ventil zur Startdruckregulierung ist insbesondere ein Schieberventil und weiterhin insbesondere ein Schieberventil, welches in Abhängigkeit eines Druckes in der zweiten Kammer eine Anströmung bzw. Befüllung der ersten Kammer reguliert. Vorteilhaft einfach kann - insbesondere zusätzlich zu dem Mengenbegrenzungsventil - auch das Schieberventil mittels des Kolbenelements gebildet sein, wobei zu dessen Bildung weiterhin ein im Kolbenelement zu diesem relatiwerschieblich geführtes, an der Faltenbalgmembran angeordnetes Schieberelement vorgesehen ist.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist der Druckspeicher dazu ausgebildet, in einem Zustand, in welchem das Schieberventil öffnet, einen Kraftstoffzulauf in die erste und die zweite Kammer mittels einer Anströmung des Kolbenelements bzw. dessen Fluidleitstruktur seitens des Kraftstoffzulaufs zu ermöglichen. Der Kraftstoff kann hierbei über wenigstens einen Kanal der Fluidleitstruktur am Kolbenelement in den Innenraum des Kolbenelements und somit in die erste Kammer gelangen und über eine wie vorstehend beschriebene geeignete Oberflächengeometrie der Fluidleitstruktur in die zweite Kammer.
Nach Erreichen eines Druckschwellwerts in der ersten Kammer kann das Schieberventil mittels des Schieberelements den Kraftstoffzulauf in die erste Kammer durch Relatiwerschiebung des Schieberelements in Bezug zum Kolbenelement unterbrechen, das heißt den Kraftstoffzulauf in den Kolbeninnenraum über den wenigstens einen Kanal im Kolbenelement, insbesondere im Zuge einer Kompression der Faltenbalgmembran, an welcher das Schieberelement angeordnet ist.
Der wie vorstehend beschriebene Druckspeicher ist weiterhin bevorzugt dazu ausgebildet, nach Unterbrechung des Kraftstoffzulaufs in die erste Kam- mer, die zweite Kammer anzuströmen bzw. zu befüllen, insbesondere über das Kolbenelement, wobei das Kolbenelement nach Erreichen eines Druckschwellwerts in der zweiten Kammer in Kompressionsrichtung verlagert wird.
Vorgesehen ist hierbei, dass das Schieberventil zur weiteren Kraftstoffbe- füllung der ersten Kammer erneut öffnet, das heißt die Kraftstoffzufuhr in den Innenraum des Kolbenelements über den wenigstens einen Kanal ermöglicht, sobald das Kolbenelement im Zuge des Erreichens eines Druckschwellwerts in der zweiten Kammer in Kompressionsrichtung verlagert ist.
Bei dieser Ausführungsform ist die Faltenbalgmembran bevorzugt mit Vordruck beaufschlagt bzw. vorgespannt.
Vorgeschlagen wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch, dass im ersten Volumen ein Anschlag für das Kolbenelement gebildet ist, welches dessen Arbeitsweg begrenzt. Der Anschlag ist bevorzugt derart im ersten Volumen gebildet, dass sich auch bei hohen Systemdrücken stets ein kleines drittes Volumen realisieren lässt, so dass eine Abschaltmenge bei Aktivierung des Mengenbegrenzungsventils in jedem Fall vorteilhaft gering ist. Hierbei ist vorgesehen, dass auch im Kolbenelement ein Anschlag gebildet ist, welcher ein relativ zu dem Kolbenelement verschiebliches Faltenbalgmembranende im Kolbenelement fängt, insbesondere mittels des Schieberelements der Faltenbalgmembran. Bevorzugt weist die Faltenbalgmembran hierbei zwei lose Enden auf, welche beide in Kompressionsrichtung verlagerbar sind. Bei dieser Ausführungsform kann vorteilhaft ein großes zweites Volumen gebildet werden, welches einen großen Druckpuffer darstellt; bei einem Druckabfall vor dem Kolben (z.B. Dauereinspritzung), i.e. in der zweiten Kammer, bleibt das treibende Druckgefälle zum Bewegen des Kolbens auf einem höheren Niveau.
Das im Kolbenelement gelagerte Ende der Faltenbalgmembran ist hierbei bevorzugt mittels eines elastischen Elements, insbesondere in Form einer Schließfeder, federelastisch in Kompressionsrichtung vom Kolbenelement weg gedrängt. Hierdurch braucht die Faltenbalgmembran keine Vorspannung bzw. keinen Vordruck mehr, um das Mengenbegrenzungsventil in der Schließstellung zu halten.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, die Kraftstoffeinspritzeinrichtung derart auszubilden, dass im Druckspeicher ein Mengenbegrenzungsventil und auch ein Ventil zur Startdruckregulierung gebildet ist, insbesondere mittels des Kolbenelements.
Vorgeschlagen wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, wobei die Faltenbalgmembran mit wenigstens einem Heizelement am Druckspeicher zur selektiven Erwärmung des Befüllme- diums zusammenwirkt, insbesondere einem Heizelement, welches sich in die Faltenbalgmembran hinein erstreckt. Durch ein solches wird es ermöglicht, die Dichte bzw. Steifigkeit wenigstens eines Befüllmediums zu verändern und insofern die Steifigkeit der Faltenbalgmembran.
Hierbei wird vorgeschlagen, als Befüllmedium wenigstens ein Medium zu wählen, welches zur Phasenumwandlung (fest nach flüssig und umgekehrt) im Zuge einer Beheizung in der Lage ist. Als Medium sind auch Mischungen aus leicht- und schwer siedenden Substanzen denkbar, wobei der Übergang von der Gas- zur Flüssigphase und umgekehrt nutzbar ist. Mit der Beheizung kann auf einfache Weise vor Beginn eines Starts der Brennkraftmaschine in der Faltenbalgmembran ein Vordruck erzeugt werden, so dass insbesondere in Kombination mit einem Mengenbegrenzungsventil ein schnellerer Startdruckaufbau ermöglicht wird, wodurch die Brennkraftmaschine früher anspringt. Das Heizelement kann eine Glühkerze sein, eine Glühwendel oder ähnliches. Denkbar ist auch, eine Heizbeschichtung als Heizelement an der Faltenbalgemembran aufzubringen.
Vorgesehen ist hierbei auch, zusätzliche Befüllmedien bzw. Komponenten zur Beeinflussung der„Federkennlinie" in die Faltenbalgmembran einzubringen. Neben einer Grundfüllung mit z.B. Glykol, Siliconöl, Parafin, Hartwachs oder einer Wachs-Glycol-Emulsion können z.B. Gasblasen (Luft, Stickstoff, Ar- gon/Helium), Metallschaumkugeln mit Gasporen oder eine leicht siedende Flüssigkeit (als Emulsion) in die Faltenbalgmembran eingebracht sein. Hierdurch kann eine Reihenschaltung zweier als Feder wirkender Medien mit hoher und geringer Steifigkeit realisiert werden, wodurch vorteilhaft gewährleistet werden kann, dass auch im Zuge einer Alterung oder eines Ausleierns der Faltenbalgmembran stets Reserve vorhanden ist, um das Mengenbegrenzungsventil zu schließen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 exemplarisch und schematisch eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine Schnittansicht eines Druckspeichers gemäß einer ersten Ausführungsform;
Fig. 3 ein Kolbenelement für den Druckspeicher gemäß Fig. 2;
Figs. 4a bis 4c abgebrochene Schnittansichten zur Veranschaulichung der Funktion eines Druckspeichers, wobei zusätzlich eine Positionsmesseinrichtung dargestellt ist;
Figs. 5a bis 5f je eine abgebrochene Schnittansicht eines Druckspeichers mit einem Mengenbegrenzungsventil gemäß einer weiteren Ausführungsform, welche zudem die Funktion des Mengenbegrenzungsventils veranschaulichen, wobei die Figs. 5b und 5f Detailansichten der Figs. 5a bzw. 5e darstellen;
Fig. 6 eine Detailansicht eines losen Endes der Faltenbalgmembran des Druckspeichers gemäß Figs. 5a bis 5f; Figs. 7a und 7b eine Schnittansicht sowie eine Detailansicht eines Druckspeichers mit einem Ventil zur Startdruckregulierung und einem Mengenbegrenzungsventil;
Figs. 8a bis 8d je eine abgebrochene Schnittansicht des Druckspeichers gemäß Fig. 7a zur Veranschaulichung der Funktion des Ventils zur Startdruckregulierung;
Fig. 9 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Druckspeichers mit Mengenbegrenzungsventil und einem Ventil zur Startdruckregulierung;
Fig. 10 Komponenten des Druckspeichers gemäß Fig. 9;
Figs. 11a bis 11d Schnittansichten zur Veranschaulichung der Funktion des Druckspeichers gemäß Fig. 9, insbesondere dessen Ventil zur Startdruckregulierung;
Fig. 12 eine schematische Ansicht einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit einem Druckspeicher mit einer Heizvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
In der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen entsprechen gleichen Bezugszeichen Elemente gleicher oder vergleichbarer Funktion.
Die Fig. 1 zeigt exemplarisch und schematisch eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 für eine Brennkraftmaschine, wobei die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 eine Kraftstoffabgabevorrichtung 2 in Form einer Einspritzdüse aufweist, welche Bestandteil eines Injektors 3 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 ist.
Stromaufwärts der Kraftstoffabgabevorrichtung 2 ist in einem Kraftstoffströmungweg 4 zur Kraftstoffabgabevorrichtung 2 ein Hydrospeicher bzw. Druckspeicher 5, von welchem ein erstes Volumen 6 von dem der Kraftstoffabgabevorrichtung 2 zuzuführenden Kraftstoff durchströmbar ist, i.e. über einen Kraftstoffeinlass 7 sowie einen Kraftstoffauslass 8 des Druckspeichers 5. Der das Volumen 6 durchströmende Kraftstoff, welcher dem Volumen 6 über den Kraftstoffeinlass 7 zugefördert wird, ist mittels einer Hochdruckpumpe 9 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 hochdruckbeaufschlagt. In dem ersten Volumen 6 des Druckspeichers 5, welches innerhalb eines Gehäuses 5a des Druckspeichers 5 gebildet ist, ist erfindungsgemäß eine in einer Kompressionsrichtung, Doppelpfeil A, elastisch kompressible, mediengefüllte Faltenbalgmembran 10 zur Dämpfung von Pulsationen angeordnet. Die Faltenbalgmembran 10 ist vorteilhaft robust als Metallbalgmembran gebildet und mit einem Ende am Gehäuse 5a festgelegt, während das weitere Ende als freies Ende relativ zu dem festgelegten Ende in der Kompressionsrichtung 5a verlagerbar ist, d.h. druckabhängig.
Die Faltenbalgmembran 0 ist dauerhaft mit einem Medium 10a gefüllt, welches einen geringeren Kompressionsmodul als der das Volumen 6 durchströmende Kraftstoff, welcher z.B. Dieselkraftstoff oder Schweröl sein kann, aufweist. Ein derartiges Medium ermöglicht die Speicherung einer hohen Energiemenge, welche zum Ausgleich von Druckschwankungen mittels der Faltenbalgmembran 10 zur Verfügung steht. Derart kann der Druckabfall bei Entnahme einer Einspritzmenge aus dem Volumen 6 gering bleiben. Vorteilhaft füllt die Faltenbalgmembran 10 einen Großteil des ersten Volumens 6 aus, so dass ein großer Druckpuffer bereitgestellt werden kann. Angemerkt sei, dass die Faltenbalgmembran 10 das wenigstens eine Medium 0a mediendicht einschließt.
Fig. 2 zeigt einen Druckspeicher 5 für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 , wobei neben der Faltenbalgmembran 10 ein Kolben bzw. Kolbenelement 11 in dem ersten Volumen 6 in der Kompressionsrichtung A beweglich geführt angeordnet ist, dessen Funktionalität nachfolgend noch näher erläutert ist. Das Kolbenelement 1 1 teilt das erste Volumen 6 in eine erste Kammer 12, innerhalb derer die Faltenbalgmembran 10 angeordnet ist, sowie eine zweite Kammer 13. Die erste Kammer 12 als auch die zweite Kammer 13 weisen hierbei jeweils ein in Abhängigkeit der Stellung des Kolbenelements 11 in dem ersten Volumen 6 veränderliches zweites 14 bzw. drittes 15 Volumen auf.
Das erste Volumen 6 ist in einem rohrförmigen Speichergehäuse 5a des Druckspeichers 5 gebildet (alternativ kann das Gehäuse z.B topfförmig gebildet sein). Benachbart zu einem ersten, im Rahmen der vorliegenden Erfindung als vorderes Ende bezeichnetem Ende 16 des rohrförmigen Gehäuses 5a sind der Kraftstoffzulauf bzw. Einlass 7 sowie der Auslass 8 angeordnet.
Am gegenüberliegenden, zweiten Ende 17 des Speichergehäuses 5a, welches im Rahmen der vorliegenden Erfindung als hinteres Ende bezeichnet ist, ist eine Verschlussschraube 18 in das Gehäuse 5a und einen Teil desselben bildend eingebracht bzw. geschraubt, auf weiche die Metallbalgmembran 10 mittels eines Membrandeckels 19 aufgepresst ist. Somit ist vorteilhaft ein einstückig montierbares Bauteil gebildet, wobei die Metallbalgmembran 10 folglich am hinteren Ende 17 ein festes Ende 20 aufweist. Von dem festgelegten Ende 20 erstreckt sich die Faltenbalgmembran 10 in ihrer Kompressionsrichtung A in dem Volumen 6 in Richtung zum vorderen Ende 16, d.h. in Erstre- ckungsrichtung des Gehäuses 5a. Ein dem festen Ende 20 gegenüberliegendes Ende 21 der Faltenbalgmembran 10 ist hierbei wiederum als loses Ende gebildet.
An dem losen Ende 21 ist das Kolbenelement 11 mit dem losen Ende 21 dauerhaft verbunden angeordnet. Das Kolbenelement 11 ist hülsenförmig gebildet, s. a. Fig. 3, und weist einen mit dem Innendurchmesser des Speichergehäuses 5a korrespondierenden Querschnitt auf, welcher - zusammen mit der Hülsenform - ermöglicht, das Kolbenelement 11 geführt in der Kompressionsrichtung A zu verlagern, d.h. gleitbar. Der Innenhohlraum 22 des Kolbenelements 11 ist hierbei der Faltenbalgmembran 10 zugewandt.
Das Kolbenelement 1 1 weist eine Fluidleitstruktur auf, s.a. Fig. 3, mittels welcher Strömungswege für den Kraftstoff innerhalb des Volumens 6 vorgegeben werden, wobei im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist, dass die erste 12 und. die zweite 13 Kammer ausschließlich über das Kolbenelement, insbesondere ausschließlich via dessen Fluidleitstruktur, miteinander kommunizieren. Auf der Außenumfangsmantelfläche 11 a des Kolbenelements 11 ist eine Ringnut 23 der Fluidleitstruktur gebildet, innerhalb deren Erstreckung wenigstens eine, vorliegend zwei Bohrungen 24 sich von der Außenumfangs- fläche 11a in den Innenhohlraum 22 des Kolbenelements 11 erstreckend angeordnet sind. Mittels der Ringnut 23 und der darin angeordneten Bohrungen bzw. Kanälen 24 der Fluidleitstruktur ist es ermöglicht, Kraftstoff via den Einlass 7 in die erste Kammer 12 einzubringen und diese somit mit Druck zu beaufschlagen.
Das Kolbenelement 11 , der Kraftstoffeinlass 7 und die Faltenbalgmemb- ran 10 sind hierbei derart konfiguriert, dass eine Anströmung der ersten Kammer 12 ausgehend von einem drucklosen Zustand der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 ermöglicht ist. Hierzu liegt die Einlassmündung 7a bei im Wesentlichen maximaler Längung der Faltenbalgmembran 10 der Ringnut 23 gegenüber, so dass diese via die Mündung 7a anströmbar ist und eine Anströmung bzw.
Druckbeaufschlagung der ersten Kammer 12 über die Kanäle 24 erfolgen kann.
Das Kolbenelement 11 weist an einer Stirnseite 25 weiterhin Drosselbohrungen 26 auf, s.a. Fig. 3, welche sich von der zweiten Kammer 3 in den Innenhohlraum 22 erstrecken und das Membranelement 10 umgeben. Über dieselben kann die erste Kammer 12 mit der zweiten Kammer 13 kommunizieren, so dass auch in der zweiten Kammer 13 ein Druck bzw. Betriebsdruck aufgebaut werden kann, im Zuge dessen die Faltenbalgmembran 10 komprimierbar ist, d.h. durch Anströmung der zweiten Kammer 13 über die Drosselbohrungen 26 der Fluidleitstruktur (sowie ggf. einen Kriechspalt).
Die Fig. 4a bis 4c zeigen abgebrochene Ansichten einer weiteren Ausführungsform des Druckspeichers 5. Im Gegensatz zu der Ausführungsform der Fig. 2 und 3, weist das Kolbenelement 11 eine geänderte Fluidleitstruktur auf, bei welcher an dem zur zweiten Kammer 13 weisenden Ende 11b außenum- fangsseitig eine ringförmige Vertiefung 23 gleichsam einem Falz bzw. Absatz gebildet ist, so dass ein Ringspalt zwischen der Außenumfangsfläche 11a und der Umfangswand des Gehäuses 5a existiert, welcher zur zweiten Kammer 13 geöffnet ist. Innerhalb der ringförmigen Erstreckung der Vertiefung 23 sind wiederum Bohrungen bzw. Kanäle 24 angeordnet, welche sich von der Außenumfangsflä^ che 11a in den Innenhohlraum 22 erstrecken. Über die Vertiefung 23 sowie die Bohrungen 24 der Fluidleitstruktur kommuniziert die erste Kammer 12 mit der zweiten Kammer 13. Insbesondere kann wiederum ausgehend von einem drucklosen Zustand eine Anströmung und Druckbeaufschlagung sowohl der ersten 12 als auch der zweiten Kammer 13 erfolgen. Hierzu ist der Druckspeicher 5 derart konfiguiert, dass die ringförmige Vertiefung 23 der Mündung 7a im drucklosen Zustand gegenüberliegt. Das Kolbenelement 22 weist hierbei keine Drosselbohrungen 26 auf, welche alternativ jedoch denkbar sind.
Fig. 4a veranschaulicht einen Zustand, in welchem der Faltenbalg 10 eine maximale Längung aufweist bzw. im Rahmen der zugestandenen Freiheitsgrade entspannt ist. In diesem Zustand, welcher zum Beispiel bei einem Start der Brennkraftmaschine eingenommen ist und einem drucklosen Zustand des Kraftstoffeinspritzsystems 1 entspricht, ist das Kolbenelement 11 am vorderen Ende 16 im Anschlag. Hierbei weist die erste Kammer 12 ein maximales zweites Volumen 14 auf, die zweite Kammer 13 ein minimales drittes Volumen 15 (z.B. Fig. 4c), welches im Wesentlichen nur mehr durch die ringförmige Vertiefung 23 an der Außenumfangsfläche 11a des Kolbenelements 11 gebildet ist.
Wie insbesondere der Detailansicht der Fig. 4b zu entnehmen ist, korrespondiert die Anordnung des Ringfalzes 23 sowie der Kanäle 24 hierbei derart mit der Position und dem Querschnitt der Mündung 7a des Kraftstoffzulaufs 7, dass auf das Kolbenelement 11 anströmender Kraftstoff mittels der Bohrungen 24 in den Innenhohlraum 22 und somit in die erste Kammer 12 als auch über die Vertiefung 23 in die zweite Kammer 13 gelangen kann. Nach Erreichen eines Druckschwellwerts in der ersten Kammer 12 wird die Faltenbalgmembran 10 komprimiert, wobei sich das Kolbenelement 11 unter Vergrößerung des Volumens der zweiten 13 und Verkleinerung des Volumens der ersten Kammer 12 in Richtung zum hinteren Ende 17 in Kompressionsrichtung A verlagert, das heißt, der Betriebszustand des Druckspeichers 5 wird erreicht, Fig. 4c. Die Figs. 4a bis 4c zeigen weiterhin eine Einrichtung zur Positionsmessung 27 entlang des Kompressionswegs der Faltenbalgmembran 10. Die Einrichtung zur Positionsmessung 27 ist dazu vorgesehen, einen Druck im Druckspeicher 5 zu ermitteln. Das Kolbenelement 11 dient hierbei als Geberelement der Positionsmesseinrichtung 27.
Die Figs. 4a bis 4c zeigen je einen Druckspeicher 5, dessen Sensorik 27 zur kapazitiven Wegmessung ausgebildet ist, wobei entlang des Kompressionswegs der Faltenbalgmembran 10 beschichtete Metallringe 28 zueinander benachbart angeordnet sind, welche mit dem Kolbenelement 11 einen lokalen Kondensator bilden, so dass eine Bestimmung der Position des Kolbenelements 11 über eine Änderung der Kapazität zwischen dem Kolbenelement 11 und einem Kondensatorring 28 ermöglicht ist. Das Kolbenelement 11 ist hierbei aus einem metallischen Werkstoff gefertigt. Entlang des Kompressionswegs der Faltenbalgmembran 10 erhält das Kolbenelement 11 Massekontakt in den Zwischenräumen zwischen den Metallringen 28, ansonsten über die feste Verbindung mit dem Faltenbalg 10. Die Isolationsschicht an der zum Kolbenelement 11 weisenden Seite der Metallringe 28 ist bevorzugt dünner gebildet als an deren übrigen Seiten. Wie den Fig. 4a bis 4c weiterhin zu entnehmen ist, ist die Sensorik 27 an einer Einschubhülse 29 aufgenommen, welche als Träger fungiert und einen Teil der das erste Volumen 6 umfangenden Gehäusewand bildet. Die Einschubhülse 29 ist hierbei aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff gefertigt.
Alternativ kann die Sensorik 27 z.B. zur induktiven Wegmessung ausgebildet sein, z.B. Fig. 7a und b. Das Kolbenelement 11 , welches hierbei als Geberelement wirkt, kann hierbei aus einem magnetischen Werkstoff gebildet sein, alternativ zum Beispiel mit Magneten bestückt. Entlang des Kompressionswegs der Faltenbalgmembran 10 können zueinander benachbart Magnetspulen 30 bzw. Ringspulen im Gehäuse 5a angeordnet sein, welche eine Wegmessung über die Änderung ihrer Permeabilität korrespondierend mit der Relativstellung zum Kolbenelement 11 ermöglichen, insbesondere auch die Messung einer Geschwindigkeit des Kolbenelements. Die Einschubhülse 29 ist hierbei aus einem nicht magnetischen Werkstoff gebildet, insbesondere Aluminium.
Über die jeweiligen Einschubhülsen 29, welche je im Inneren des Druckspeichers 5 angeordnet sind, kann neben der einfachen Integrationsfähigkeit der Sensorik 27 in den Druckspeicher 5 vorteilhaft eine Abschirmung der Sen- sorik 27 gegenüber dem Hochdruck innerhalb des ersten Volumens 6 erzielt werden. Eine Einschubhülse 29, welche nach ihrem Einbringen einen Bestandteil des Gehäuses 5a bildet, kann im Zuge der Montage des Druckspeichers 5 in den Druckspeicher 5 eingebracht werden, insbesondere seitens des hinteren Endes 17 eingeführt werden. Um einen Druck im Druckspeicher 5 zu ermitteln, ist vorgesehen, eingangs beschriebene Zusatzinformationen zusätzlich zu einer mittels je der Positionsmesseinrichtung 27 ermittelten Position heranzuziehen.
Die Figs. 5a bis 5f veranschaulichen eine weitere Ausführungsform eines Druckspeichers 5, welcher ein Mengenbegrenzungsventil (MBV) der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 bereitstellt. Das Mengenbegrenzungsventil ist mittels des Kolbenelements 11 (sowie der Faltenbaigmembran 10) gebildet und dazu vorgesehen, den Kraftstoffausiass 8 aus der zweiten Kammer 13, zum Beispiel bei unzulässig andauernder Kraftstoffabgabe über die Kraftstoffabgabevorrichtung 2 zu verschließen, zum Beispiel bei einem Nadelklemmer im Injektor 3. Im Unterschied zu vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist das lose Ende 21 der Faltenbaigmembran 10 hierbei nicht dauerhaft bzw. fest mit dem dieses umfangenden Kolbenelement 11 verbunden bzw. daran befestigt, sondern zu diesem relativ verschieblich.
Weiterhin im Unterschied zu vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist an dem losen Ende 21 der Faltenbaigmembran 10 ein als Führungsring gebildetes Führungselement 31 angeordnet, welches dazu vorgesehen ist, das lose Ende 21 im Innenhohlraum 22 des Kolbenelements 11 zu führen, und welches über seinen Außenumfang Freisparungen 32 für einen Kraftstoffdurchtritt über den Innenhohlraum 22 des Kolbenelements 11 in die erste Kammer 12 aufweist, s. a. Fig. 6. Am Kraftstoffauslass 8 aus der zweiten Kammer 13 ist weiterhin eine Rückhaltefeder 33 in Form einer Schraubendruckfeder am vorderen Ende 16 des Druckspeichergehäuses 5a innerhalb desselben abgestützt angeordnet, insbesondere in einem Federhaus, alternativ z.B. mittels eines Zapfens, welche dazu vorgesehen ist, dass Kolbenelement 11 im drucklosen Zustand gegen die Faltenbalgmembran 10 zu drängen. Mittels der Rückhaltefeder 33 kann sichergestellt werden, dass das Kolbenelement 1 in Bezug auf den Kraftstoffein lass 7 bzw. dessen Mündung für eine Befüllung der ersten 12 und zweiten 13 Kammer korrekt positioniert ist. Die Fluidleitstruktur am Kolbenelement 11 korrespondiert hierbei im Wesentlichen mit jener der Figs. 4a bis c.
In Richtung zum vorderen Ende 16 weisend weist das Kolbenelement 11 hierbei zusätzlich eine ringförmig gebildete Dichtkante 34 auf, welche dazu vorgesehen ist, gegen das vordere Ende 16 zur Anlage zu gelangen und den Kraftstoffauslass 8 somit zu verschließen. Weiterhin ist der Kraftstoffzulauf 7 mit einem definierten Querschnitt gebildet.
Die Funktionalität des Mengenbegrenzungsventils wird nachfolgend nunmehr anhand der Fig. 5a bis 5f noch näher erläutert.
Die Fig. 5a zeigt zunächst einen Zustand, in welchem das Mengenbegrenzungsventil den Kraftstoffauslass 8 verschließt bzw. geschlossen ist. Das Kolbenelement 11 ist hierbei via die Dichtkante 34 im Anschlag gegen das vordere Ende 16, i.e. eine Gehäuseinnenwand, wobei ein geringer Spalt 35, Fig. 5b, zulässig sein kann. Dieser Zustand entspricht z.B. einem drucklosen Zustand, zum Beispiel korrespondierend mit einem Zustand vor Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine, in welchem kein Einspritzvorgang stattfindet, i.e. kein Einspritzdruck anliegt.
Die Fig. 5b zeigt eine Detailansicht, welcher entnehmbar ist, dass die zweite Kammer 13 als auch die erste Kammer 12 - im Zusammenwirken von Rückhaltefeder 33, Kolbenelement 11 und Faltenbalgmembran 10 - über den Kraftstoffe! nlass 7 und das Kolbenelement 11 wie vorstehend beschrieben in der Schließstellung des Mengenbegrenzungsventil über die Fluidleitstruktur des Kolbenelements 11 anströmbar sind, wobei Kraftstoff über die Kanäle 24, welche sich durch die Außenumfangsmantelfläche 11a des Kolbenelements 11 in den Innenhohlraum 22 erstrecken, insbesondere je als Bohrung, in den Innenhohlraum 22 des Kolbenelements 11 und über die Freisparungen 32 im Führungselement 31 in die erste Kammer 12 gelangen kann.
Über die Vertiefung 23 am Kolbenelement 11, welche wiederum dessen der zweiten Kammer 13 zugewandten Endabschnitt 11b in Umfangsrichtung umfangend gebildet ist, und innerhalb derer die Kanäle 24 angeordnet sind, kann die zweite Kammer 13 angeströmt werden. Der Kraftstoffauslass 8 ist über die Dichtkante 34 abgedichtet bzw. verschlossen. Die Rückhaltefeder 33 ist komprimiert und kann ein Lösen des Kolbenelements 11 aus dem Anschlag im Zuge einer Druckbeaufschlagung der ersten 12 und zweiten 13 Kammer unterstützen.
Bei einer Druckbeaufschlagung des Druckspeichers 5 bzw. des ersten Volumens 6 im Zuge des Einströmens von Kraftstoff über den Kraftstoffeinlass 7, wird der Faltenbalg 10 gestaucht bzw. komprimiert und das Kolbenelement 11 bewegt sich federunterstützt in Richtung zum hinteren Ende 17, womit der Betriebszustand eingenommen ist und die Rückhaltefeder 33 entspannt, Fig. 5c.
Fig. 5d veranschaulicht nunmehr die Aktivierung des Mengenbegrenzungsventils, im Zuge derer sich das Kolbenelement 11 bei einem Druckabfall in der zweiten Kammer 13 aus der Betriebsposition gemäß Fig. 5c in Richtung zum vorderen Ende 16 bewegt. Die Bewegung des Kolbenelements 11 wird dadurch veranlasst, dass sich die komprimierte Faltenbalgmembran 10 aufgrund des abnehmenden Drucks in der zweiten Kammer 13 ausdehnen kann und somit das Kolbenelement 11 in Richtung zum vorderen Ende 16 treibt. Im Betrieb hält der sich wieder aufbauende Systemdruck bzw. Einspritzdruck das MBV geschlossen, Figs. 5e und 5f. Wird das System drucklos, entspannt sich die Faltenbalgmembran 10 und drängt gegen das Kolbenelement 11 , Figs. 5a und 5b.
Beachtlich ist hierbei, dass der Zulauf zum Druckspeicher 5 derart ausgelegt ist, dass zum Beispiel bei Dauereinspritzung der Druck in der zweiten Kammer 13 unter einem Einbauvordruck in der Faltenbalgmembran 10 liegt. Hierdurch schließt das MBV. Ohne Vordruck im Faltenbalg 10, insbesondere mit einem Einbauspalt, kann die Dichtkante 34 alternativ derart gestaltet werden, dass das Kolbenelement 11 für das letzte Stück zur Spaltüberwindung von der Strömung angesaugt wird.
Anhand der Figs. 7a bis 8d wird nunmehr eine erste Ausführungsform eines Druckspeichers 5 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 näher beschrieben, welcher ein Ventil zur Startdruckregulierung aufweist, insbesondere zusätzlich zu einem Mengenbegrenzungsventil.
Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß den Figuren 5a bis 6, wirkt das Führungselement 31 , welches als Führungsring an der Faltenbalgmembran 10 angeordnet ist, hierbei als Ventilschieber, das heißt als Schieberelement.
Dieses ist zur Ausbildung des als Ventil zur Startdruckregulierung vorgesehenen Schieberventils dazu vorgesehen, in Abhängigkeit eines Druckniveaus in der ersten Kammer 12 das Einströmen von Kraftstoff via das Kolbenelement 11 selektiv zu unterbrechen bzw. zuzulassen. Derart kann in Abhängigkeit der Schieberstellung eine Anströmung der ersten 12 und zweiten 13 Kammer oder lediglich der zweiten Kammer 13 erfolgen, d.h. über die Fluidleitstruktur.
Das Schieberelement 31 ist hierbei wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform im Innenhohlraum 22 relativ zu dem Kolbenelement 11 verschieblich angeordnet, i.e. in Kompressionsrichtung A, so dass es den wenigstens einen im Kolbenelement 11 gebildeten Kanal 24 bzw. die Kanäle 24 im Zuge einer Verschiebung öffnen bzw. verschließen kann. Im Unterschied zu vorstehend beschriebenen Ausführungsformen weist die Fluidleitstruktur am Kolbenelement 11 jedoch Kanäle 24 auf, welche mittels je einer Langnut 24a an der Außenumfangsmantelfläche 11a des Kolbenelements 1 1 , welche sich in Kompressionsrichtung A erstreckt, sowie je einer Drosselbohrung 24b, welche sich am hinteren Ende der Langnut 24a radial in den Innenhohlraum 22 des Kolbenelements erstreckt, gebildet sind.
Ebenfalls im Unterschied zu vorstehend beschriebenen Ausführungsformen erstreckt sich jeweils der in dem Kolbenelement 11 gebildete Kanal 24 hierbei insbesondere in einem drucklosen Zustand der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 , z.B. Fig. 8a, in welchem das Schieberelement 31 in Richtung von der ersten 12 zur zweiten 13 Kammer im Kolbeninnenraum 22 gegen das Kolbenelement 1 1 zur Anlage gelangt, in Kompressionsrichtung A in Richtung von der zweiten 13 zur ersten Kammer 12 über das Schieberelement 31 hinaus in den Innenhohlraum 22, wobei jede Langnut 24a sowohl mit der ringförmigen Vertiefung 23 als auch je einer Drosselbohrung 24b kommuniziert.
In der geschilderten Stellung ist hierbei wiederum eine Anströmung sowohl der ersten 12 als auch der zweiten 13 Kammer über die Mündung des Kraftstoffeinlasses 7a ermöglicht, i.e. über die dem vorderen Ende 6 zugewandte, endseitig an dem Kolbenelement 11 gebildete Vertiefung 23 sowie den Kanal 24, über welche die erste 12 und zweite 13 Kammer (in Abhängigkeit der Stellung des Schieberelements 31 ) kommunizieren können.
Die Funktionalität des derart gebildeten Schieberventils für einen schnelleren Startdruckaufbau wird nunmehr insbesondere anhand der Figuren 8a bis 8d näher erläutert.
Figur 8a zeigt den Druckspeicher 5 in einem drucklosen Zustand der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 , entsprechend einem Systemzustand vor einem Start der Brennkraftmaschine. Das Kolbenelement 11 befindet sich hierbei mit seiner Dichtkante 34 im Anschlag gegen das vordere Ende 16 des Gehäuses 5a, so dass der Kraftstoffauslass 8 verschlossen ist. Die entspannte Falten- balgmembran 10 ist im Innenhohlraum 22 des Kolbenelements 11 gegen dieses im Anschlag, wobei das Schieberelement 31 bzw. der Führungsring jeden im Kolbenelement 11 gebildeten Kanal 24, i.e. dessen Drosselbohrung 24b, zum Einbringen von Kraftstoff in den Innenhohlraum 22 bzw. in die erste Kammer 12 nicht verschließt bzw. freihält. Das Schieberelement 31 ist hierbei durch die feste Verbindung mit der Faltenbalgmembran 10 verdrehgesichert.
Im Zuge eines Anlassens der Brennkraftmaschine bzw. sich aufbauenden Kraftstoffdrucks, Fig. 8b, wird das Kolbenelement 1 außenumfangsseitig mittels des Kraftstoffzulaufs 7 mit Kraftstoff angeströmt, wobei der Druckaufbau über den Kanal 24 in dem Kolbenelement 11 eine Stauchung der Faltenbalgmembran 10 bewirkt, das heißt solange, bis das Schieberelement 31 im Zuge seiner mit der Stauchung der Faltenbalgmembran 10 einhergehenden Verlagerung in Richtung von der zweiten 3 zur ersten 12 Kammer jede Drosselbohrung 24b bzw. jeden Kanal 24 auslassseitig verschließt. Hierdurch wird weiterer Kraftstoffzulauf in die erste Kammer 12 gehemmt.
Nach Verschluss des jeweiligen Kanals 24 steigt nunmehr der Druck vor dem Kolbenelement 11, i.e. in der zweiten Kammer 13 aufgrund des geringen Volumens derselben sehr schnell an. Das Faltenbalgelement 10 verharrt dabei in seiner Position.
Sobald ein Gleichgewichtsdruck erreicht ist, bewegt sich das Kolbenelement 11 nach hinten, das heißt in Richtung zur ersten Kammer 12, Fig. 8c. Hierbei gibt das Schieberelement 31 die Drosselbohrungen 24b wieder frei, so dass neben der zweiten 13 die erste 2 Kammer über die Kanäle 24 weiter befüllt werden kann. Vorteilhaft wird hierdurch bereits ein hochdruckbeaufschlagtes Kraftstoffvolumen in der zweiten Kammer 13 bereitgestellt, bevor die erste Kammer 12 vollständig befüllt bzw. druckbeaufschlagt ist. Hierdurch kann der Startdruck ohne die verzögernde Wirkung aufgrund einer Anströmung der ersten Kammer 12 sehr schnell erreicht werden. Der Zulauf zur ersten Kammer 12 wird mit anderen Worten erst abschließend frei gegeben, wenn ein gewisser Mindestdruck größer dem vorgesehenen Startdruck vor dem Kolbenelement 11 anliegt.
Fig. 8d zeigt den Betriebszustand des Speichers 5, wobei das Kolbenelement 11 das Faltenbalgelement 10 eingeholt hat und daran anliegt.
Das Mengenbegrenzungsventil ist hierbei wie vorstehend bereits beschrieben im Druckspeicher 5 implementiert. Die Aktivierung erfolgt wie vorstehend beschrieben.
Anhand der Figs. 9 bis 11d wird nachfolgend eine weitere, bevorzugte Ausführungsform des Druckspeichers 5 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 mit einem Ventil zur Startdruckregulierung beschrieben. Diese weist die im Rahmen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erläuterte Fluidleitstruktur auf.
Im Unterschied zur vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die Faltenbalgmembran 10 an ihrem hinteren Ende 20 lose im ersten Volumen 6, d.h. in Kompressionsrichtung A verschieblich, geführt, Fig. 9. Zur Führung des losen Endes 20 weist dieses hierzu einen Führungsring 36 an demselben auf, welcher einen Kraftstoffdurchtritt mittels Freisparungen 37 an seinem Außenumfang ermöglicht, z.B. Fig. 10.
Das vordere Ende 21 der Faltenbalgmembran 10 ist mittels des Schieberelements 31 in Form des Schieberrings im Innenhohlraum 22 des Kolbenelements 11 relativ verschieblich zu diesem gefangen, z.B. Fig. 9, Fig. 11a, wozu im Innenhohlraum 22 des Kolbenelements 11 ein Anschlag 38 gebildet ist, das heißt ein Anschlag am hinteren Innenende des Kolbenelements 11. Das vordere Ende 21 bzw. der Schieberring 31 ist insbesondere verdrehgesichert in dem Kolbenelement 11 aufgenommen.
Weiterhin im Unterschied zur vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist das Kolbenelement 1 ausschließlich im vorderen Teil des ersten Volumens 6 verschieblich angeordnet, d.h. benachbart zum vorderen Ende 16 des Ge- häuses 5a, wozu ein Anschlag 39 zur Definition eines Bewegungswegs des Kolbenelements 11 im ersten Volumen 6 gebildet ist, z.B. Fig. 9, Figs. 11a bis c. Dadurch, dass dem Kolbenelement 11 lediglich ermöglicht ist, im vorderen Teil zu operieren und die Faltenbalgmembran 10 am hinteren Ende 20 lose gelagert ist, kann gewährleistet werden, dass die Abschaltmenge bei Aktivierung des Mengenbegrenzungsventils auch bei hohen Systemdrücken vorteilhaft gering ist.
Bei dieser Ausführungsform ist ferner vorgesehen, eine Schließfeder 40 zwischen dem Kolbenelement 11 und dem vorderen Ende 21 der Faltenbalgmembran 10 anzuordnen. Diese ist bevorzugt als Schraubendruckfeder ausgebildet und vorzugsweise in einem Federhaus, welches durch die Faltenbalgmembran 10 bereitgestellt ist, aufgenommen. Wie z.B. Fig. 9 zu entnehmen ist, ist die Wegsensorik 27 hierbei derart ausgebildet, dass sowohl die Position des Kolbenelements 11 als auch des hinteren Endes 20 der Faltenbalgmembran 10 erfasst werden kann.
Nachfolgend wird anhand der Figs. 11a bis 11d näher auf die Funktionalität des derart gebildeten Druckspeichers 5 eingegangen.
Fig. a veranschaulicht den Druckspeicher 5 wiederum in einem drucklosen Zustand der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1. Das Kolbenelement 5 befindet sich mit seiner Dichtkante 34 gegen das vordere Ende 16 des Gehäuses 5a im Anschlag. Im Anschlag gegen das Kolbenelement 11 befindet sich die Faltenbalgmembran 10 mit dem daran angeordneten Schieberelement bzw. Führungsring 31. Die Schließfeder 40 ist belastet.
Im Zuge eines Anlassens der Brennkraftmaschine wird Kraftstoff in den Kraftstoffzulauf 7 gepumpt, das heißt mittels der Hochdruckpumpe 9 der Kraft- stoffeinspritzeinrichtung 1 , woraufhin der Druckaufbau eine Füllung des Innenhohlraums 22 des Kolbenelements 11 bzw. der ersten Kammer 12 via der Fluid- leitstruktur bzw. deren Kanäle 24 sowie eine Stauchung der Faltenbalgmembran 0 bewirkt, wobei die Schließfeder 40 entlastet wird. Die Befüllung hält an bis das Schieberelement 31 die Drosselbohrungen 24b der Kanäle 24 verschließt, Fig. 11b, das heißt im Zuge seiner Verlagerung, so dass der Druck vor dem Kolben 1 , das heißt in der zweiten Kammer 13 wegen deren geringen Volumens sehr schnell ansteigt. Hierbei verharrt die Faltenbaigmembran 11 in ihrer Position. Sobald der Gleichgewichtsdruck vor dem Kolbenelement 11 erreicht ist, wird dieses Richtung zum hinteren Ende des Gehäuses 5a verlagert bzw. geschoben, Fig. 11c, so dass das Schieberelement 31 die Bohrungen 24b wieder freigibt und die erste Kammer 12 zur Einnahme des vorgesehenen Betriebszustands weiter befüllt werden kann.
Fig. 11d veranschaulicht den Druckspeicher 5 in dessen Betriebszustand. Wie Fig. 11d zu entnehmen ist, drückt die Schließfeder 40 den Faltenbalg 10 mit dem Schieberelement 31 bzw. dem Führungsring in den hinteren inneren Anschlag 38 des Kolbenelements 11. Das hintere Ende 20 der Faltenbaigmembran 10 führt mit jedem Einspritzvorgang eine Bewegung aus, s. Doppelpfeil B. Das Kolbenelement 11 kann sich ebenfalls pulsierend bewegen, oder je nach Auslegung der Federn 33, 40 und der Drosselbohrungen 24b in den Anschlag 39 im ersten Volumen 6 gehen und dort verharren, solange sich hierbei das hintere Ende 20 der Faltenbaigmembran 10 frei in Kompressionsrichtung A bewegen kann. Bevorzugt ist das Schieberelement 31 während des Überstreifens der Drosselbohrungen 24 geringfügig leckagebehaftet, damit Kraftstoff nachfließen kann.
Bei dieser Ausführungsform ist der Schließweg des Mengenbegrenzungsventils gegenüber vorstehend beschriebenen Ausführungsformen vorteilhaft kürzer. Die Schließgeschwindigkeit des Mengenbegrenzungventils ist höher, da das größere Volumen der ersten Kammer 12 einen größeren Druckpuffer bildet, so dass das treibende Druckgefälle zum Bewegen des Kolbenelements 11 bei einem Druckabfall vor dem Kolbenelement 1 auf einem höheren Niveau bleibt. Durch die zusätzliche Schließfeder 40 ist keine Vorspannung bzw. kein Vordruck der Faltenbaigmembran 10 erforderlich, um das Mengenbegrenzungsventil in Schließlage zu halten. Fig. 12 zeigt nunmehr eine weitere Ausführungsform eines Druckspeichers 5 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung, bei welcher ein Heizelement 41 zur Erwärmung des wenigstens einen Befülimediums 10a der Faitenbaigmembran 10 am Druckspeicher 5 angeordnet ist, d.h. zur selektiven Erwärmung im Zuge eines An- oder Abschaltens. Dieser das Heizelement 41 betreffende Erfindungsgedanke ist jedoch nicht auf die nunmehr beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann sich auf jede vorstehend beschriebene Ausführungsform erstrecken.
Wie Fig. 12 zu entnehmen ist, erstreckt sich hierbei das Heizelement 41 , welches als Glühkerze gebildet ist - alternativ z.B. eine Heizspirale oder ein Heizstab, z.B. auch eine Heizbeschichtung sein kann - durch das hintere Ende 17 des Gehäuses 5a, insbesondere über die Verschlussschraube 18, in die hierbei am hinteren Ende 20 festgelegte Faitenbaigmembran 10 hinein, d.h. in deren wenigstens ein Medium 10a, wozu dieselbe an ihrem hinteren Ende 20 eine Bohrung aufweist. Die Gasdichtigkeit der Faitenbaigmembran 10 wird durch eine Abdichtung gewährleistet, welche bevorzugt mittels einer Ver- schraubung sowie einer Ringdichtung gebildet ist. Selektiv bestromt wird das Heizelement 41 über eine elektrische Leitung 42, welche mit einer Versor- gungs- und Steuervorrichtung 43 zur Ansteuerung des Heizelements 41 verbunden ist.
Mittels des Heizelements 41 ist es vorteilhaft ermöglicht, die Dichte wenigstens eines in der Faitenbaigmembran 10 eingeschlossenen Befülimediums 10a zu verändern. Als Medium 10a ist bevorzugt ein Wachs vorgesehen, dessen Phasenübergang von fest nach flüssig und umgekehrt genutzt werden kann. Alternativ kann z.B. ein Medium 10a vorgesehen sein, welches einen Übergang von einer flüssigen in eine Gasphase oder umgekehrt ermöglicht.
Mit der Beheizung via das Heizelement 41 kann vor einem Anlassen der Brennkraftmaschine bzw. einem Druckaufbau in der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 in der Faitenbaigmembran 10 ein Vordruck erzeugt werden, so dass ins- besondere in Kombination mit einem Mengenbegrenzungsventil ein schnellerer Startdruckaufbau ermöglicht wird. Hierdurch kann die Brennkraftmaschine früher angelassen werden. Ferner wird es ermöglicht, den Druckspeicher 5 bei Verwendung verschiedener Kraftstoffe entsprechend anzupassen.
Angemerkt sei, dass der Druckspeicher 5 hierbei nicht zwingend ein sich in die Faltenbalgmembran 10 hinein erstreckendes Heizelement 41 aufweisen muss. Alternativ kann vorgesehen sein, ein in der Faltenbalgmembran 10 aufgenommenes Medium 10a indirekt zu beheizen, wobei das Heizelement 41 zum Beispiel durch die Faltenbalgmembran 10 selbst gebildet sein kann oder diese zum Beispiel umgibt.
Insbesondere ist bei vorliegender Ausführungsform vorgesehen, die Faltenbalgmembran 10 mit zwei verschiedenen Medien 10a zu befüllen, Fig. 12. Eine Grundfüllung kann beispielsweise mit Glykol, Silikonöl, Parafin, Hartwachs, oder einer Wachs-Glykol-Emulsion erfolgen. Zusätzliche Komponenten zur Beeinflussung der "Federkennlinie" können in Form von Gasblasen (Luft, Stickstoff, Argon/Helium), Metallschaumkugeln mit Gasporen, oder leicht siedender Flüssigkeit (als Emulsion) eingebracht sein, Bz. 44. Dies ermöglicht die Reihenschaltung von elastischen Medien 0a zum Beispiel hoher und geringer Steifigkeit, was bei einem Einbau des Faltenbalgelements 10 mit Vordruck den Vorteil aufweist, dass unabhängig von einem Verschleiß des Faltenbalgs 10 stets ein ordnungsgemäßes Schließen des Mengenbegrenzungsventils sichergestellt ist.
Abschließend sei noch ergänzt, dass ein Vordruck im Faltenbalg 10 den Aktivierungsdruck im Druckspeicher 5 bestimmt, ab welchem der Faltenbalg 10 komprimiert wird. Hoher Vordruck lässt den Startdruck schneller erreichen, reduziert jedoch die Elastizität der Faltenbalgmembran 10. Ein Vordruck in der Faltenbalgmembran 10 kann erreicht werden durch Verspannen bzw. Komprimieren im Zuge eines Einbauens im Druckspeicher 5, durch Befüllen im eingebauten Zustand, z.B. über ein Ventil, sowie durch Beheizen, wie vorstehend beschrieben. Die Anmelderin weist darauf hin, dass Aspekte der vorliegenden Erfindung aus jeglichem beschriebenen individuellen Merkmal oder einer Kombination von Merkmalen bestehen können. Im Hinblick auf die vorangegangene Beschreibung wird es einem Fachmann klar sein, dass verschiedene Modifikationen innerhalb des Umfangs der Erfindung gemacht werden können.
Bezuqszeichenliste
1 Kraftstoffeinspritzeinrichtung
2 Kraftstoffabgabevorrichtung
3 Injektor
4 Kraftstoffströmungsweg
5 Druckspeicher
5a Gehäuse 5
6 Erstes Volumen
7 Kraftstoffeinlass
7a Einlassmündung
8 Kraftstoffauslass
9 Hochdruckpumpe
10 Faltenbalgmembran
10a Medium 10
1 1 Kolbenelement
11a Außenumfangsmantelfläche 11
11b Ende 11
12 Erste Kammer
13 Zweite Kammer
14 Zweites Volumen
15 Drittes Volumen
16 Vorderes Ende 5a
17 Hinteres Ende 5a
18 Verschlussschraube
19 Membrandeckel
20 Hinteres Ende 10
21 Vorderes Ende 10
22 Innenhohlraum
23 Ringförmige Vertiefung
24 Kanal / Bohrung
24a Langnut 24b Drosselbohrung
25 Stirnseite 11
26 Drosselbohrung 1
27 Sensorik
28 Kondensatorring
29 Einschubhülse
30 Magnetspule
31 Führungselement
32 Freisparung 31
33 Rückhaltefeder
34 Dichtkante
35 Spalt
36 Führungsring 20
37 Freisparungen 36
38 Anschlag 22
39 Anschlag 6
40 Schließfeder
41 Heizelement
42 Anschlussleitung
43 Versorgungs- / Schaltvorrichtung
44 weitere Komponente 10a
A Kompressionsrichtung
B Bewegung 20

Claims

Patentansprüche
1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) für eine Brennkraftmaschine, wobei die Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) eine Kraftstoffabgabevorrichtung (2) aufweist sowie einen stromaufwärts der Kraftstoffabgabevorrichtung (2) angeordneten Druckspeicher (5), von welchem ein erstes Volumen (6) von dem der Kraftstoffabgabevorrichtung (2) zuzuführenden Kraftstoff durchströmbar ist, wobei in dem ersten Volumen (6) eine in einer Kompressionsrichtung (A) elastisch kompres- sible, mediengefüllte Faltenbalgmembran (10) zur Dämpfung von Pulsationen angeordnet ist.
2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Medium (10a) in der mediengefüllten Faltenbalgmembran (10) eine Flüssigkeit ist, insbesondere eine Flüssigkeit mit einem geringeren Kompressionsmodul als der das erste Volumen (6) durchströmende Kraftstoff.
3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kolbenelement (11) in der Kompressionsrichtung (A) der Faltenbalgmembran ( 0) linear verlagerbar im ersten Volumen (6) geführt ist, insbesondere ein hülsenförmiges Kolbenelement (11), wobei das Kolbenelement (1 1) innerhalb des ersten Volumens (6) eine erste Kammer (12) eines veränderlichen zweiten Volumens (14) abteilt, innerhalb derer die Faltenbalgmembran (10) angeordnet ist, sowie eine zweite Kammer (13) eines veränderlichen dritten Volumens (15).
4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenelement (11) als Führungselement der Faltenbalgmembran (10) bei einer elastischen Kompressionsbewegung desselben und/oder als Drosselelement wirkt, insbesondere eine Fluidleitstruktur aufweist.
5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Druckspeicher (5) eine Einrichtung zur Positionserfassung angeordnet ist, die zur Bestimmung eines Drucks im Druckspeicher (5) eine Stellung der Faltenbalgmembran (10) und/oder des Kolbenelements (1 1) ermittelt.
6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Druckspeicher (5) ein Mengenbegrenzungsventil und/oder ein Ventil zur Startdruckregulierung gebildet ist, insbesondere mittels des Kolbenelements (1 1 ).
7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Druckspeicher (5) ein Mengenbegrenzungsventil derart gebildet ist, dass es einen Kraftstoffauslass (8) des ersten Volumens (6) zur Kraftstoffabgabevorrichtung (2) hin verschließt, sobald der Druck im dritten Volumen (15) unter einen Schwellwert absinkt.
8. Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mengenbegrenzungsventil mittels des Kolbenelements (1 ) und/oder der Faltenbalgmembran (10) gebildet ist, insbesondere derart, dass das Kolbenelement (11) den Kraftstoffauslass (8) verschließt, sobald der Druck im dritten Vo\umen (15) unter den Schwellwert absinkt.
9. Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenelement (1 1 ) zur Einnahme der Schließstellung des Mengenbegrenzungsventils im Zuge einer Druckabnahme im dritten Volumen (15) durch die Faltenbalgmembran (10) und/oder ein Druckgefälle zwischen zweitem (14) und drittem (15) Volumen verlagerbar ist.
10. Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Kolbenelement (1 1) wenigstens ein Kanal (24) ausgebildet ist, welcher in der Schließstellung des Mengenbegrenzungsventils eine Druckbeaufschlagung der ersten Kammer (12) über den Kolbeninnenraum (22) mittels kraftstoffeinlassseitig anströmenden Kraftstoffs ermöglicht, und wobei das Kolbenelement (11) in der Schließstellung des Mengenbegren- zungsventils ferner eine Druckbeaufschlagung der zweiten Kammer (13) ermöglicht, insbesondere mittels einer geeigneten Fluidleitstruktur.
1 1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Mengenbegrenzungsventil ausgebildet ist, die Schließstellung durch einen Vordruck der Faltenbalgmenribran (10) und/oder eine Schließfeder (40) zu halten.
12. Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass ein in der ersten Kammer (12) zum Kolbenelement (1 1 ) benachbartes Ende (21) der Faltenbalgmembran (10) im Kolbenelement (11 ) lose gelagert bzw. lagerbar ist, insbesondere mittels eines Führungsrings (31) an der Faltenbalgmembran (10).
13. Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückhaltefeder (33) das Kolbenelement (11) in einem drucklosen Zustand gegen die Faltenbalgmembran (10) drängt, insbesondere in eine Position, in welcher die erste (12) und zweite ( 3) Kammer über den Kraftstoffeinlass (7) anströmbar sind.
14. Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Druckspeicher (5) ein Ventil zur Startdruckregulierung gebildet ist, insbesondere ein Schieberventil, und insbesondere weiterhin ein Schieberventil, welches in Abhängigkeit eines Druckes in der zweiten Kammer ( 3) eine Anströmung der ersten Kammer (12) reguliert.
15. Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Schieberventil mittels des Kolbenelements (11 ) und eines darin zu diesem relatiwerschieblich geführten, an der Faltenbalgmembran (10) angeordneten Schieberelements (31) gebildet ist.
16. Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (5) dazu ausgebildet ist, in einem Zu- stand, in welchem das Schieberventil öffnet, einen Kraftstoffzulauf in die erste (12) und die zweite (13) Kammer mittels einer Anströmung des Kolbenelements
(1 1) seitens des Kraftstoffzulaufs (7) zu ermöglichen.
17. Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Schieberventil mittels des Schieberelements (31) eine Anströmung der ersten Kammer (12) nach Erreichen eines Druckschwellwerts in der ersten Kammer (12) durch Relatiwerschiebung des Schieberelements in Bezug zum Kolbenelement (1 1 ) unterbricht, insbesondere im Zuge einer Kompression der Faltenbalgmembran (10).
18. Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (5) dazu ausgebildet ist, nach Unterbrechung der Anströmung der ersten Kammer (12) die zweite Kammer
(12) weiter zu befüllen, insbesondere über die Fluidleitstruktur, wobei das Kolbenelement (11) nach Erreichen eines Druckschwellwerts in der zweiten Kammer (13) in Kompressionsrichtung (A) verlagert wird.
19. Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Schieberventil zur weiteren Anströmung der ersten Kammer (12) erneut öffnet, sobald das Kolbenelement (1 1 ) im Zuge des Erreichens eines Druckschwellwerts in der zweiten Kammer (13) in Kompressionsrichtung (A) verlagert ist.
20. Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (12) und die zweite (13) Kammer mittels des Kolbenelement (1 1 ) kommunizieren, insbesondere ausschließlich über dieses, insbesondere über die Fluidleitstruktur desselben.
21. Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faltenbalgmembran (10) mit einem Vordruck beaufschlagt ist.
22. Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Volumen (6) ein Anschlag (39) für das Kolbenelement (1 1) gebildet ist, welcher dessen Arbeitsweg begrenzt.
23. Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass im Kolbenelement (11) ein Anschlag (38) gebildet ist, welcher ein relativ zu dem Kolbenelement (1 1) verschiebliches Faltenbaigmembranende (21) im Kolbenelement (11) fängt, insbesondere mittels des Schieberelements (31) der Faltenbaigmembran (10).
24. Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das im Kolbenelement (11) gelagerte Ende (21 ) der Faltenbaigmembran (10) mittels eines elastischen Elements (40) federelastisch in Kompressionsrichtung vom Kolbenelement (11) weg gedrängt ist, insbesondere einer Schließfeder (40).
25. Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Faltenbaigmembran (10) zwei lose Enden (20, 21) aufweist, welche beide in Kompressionsrichtung (A) im ersten Volumen (6) verlagerbar sind.
26. Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faltenbaigmembran (10) mit wenigstens einem Heizelement (41) am Druckspeicher (5) zur selektiven Erwärmung des wenigstens einen Befüllmediums (10a) zusammenwirkt, insbesondere an der Faltenbaigmembran (10) ein Heizelement (42) angeordnet ist, mittels welchem es ermöglicht ist, die Dichte bzw. Steifigkeit eines Befüllmediums (10a) derselben zu verändern.
27. Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Befüllmedium (10a) der Faltenbalgmembran (10) ein Medium (10a) ist, welches zur Phasenumwandlung im Zuge einer Beheizung in der Lage ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017123416A1 (de) 2017-10-09 2019-04-11 Woodward L'orange Gmbh Kraftstoffinjektor sowie Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013010344B3 (de) * 2013-06-20 2014-10-02 L'orange Gmbh Druckspeicher und Verfahren zur Ausführung mit einem solchen
DE102013012653B4 (de) * 2013-07-30 2015-02-19 L'orange Gmbh Druckspeicher
DE102014219199A1 (de) * 2014-09-23 2016-03-24 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor
GB2547711B (en) * 2016-02-29 2020-01-29 Delphi Tech Ip Ltd Common rail with variable inner volume reservoir
DE102020203660A1 (de) 2020-03-20 2021-09-23 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Vorrichtung zur Beeinflussung, insbesondere Reduktion, von Schwingungen in einem Fluidsystem und Verfahren zur Beeinflussung, insbesondere Reduktion, von Schwingungen in einem Fluidsystem
US11754028B2 (en) * 2021-06-23 2023-09-12 Ford Global Technologies, Llc Fuel system diaphragm valve
DE102022101448A1 (de) 2022-01-21 2023-07-27 Integrated Dynamics Engineering Gesellschaft mit beschränkter Haftung Kompensationselement, Verfahren und System zum aktiven Dämpfen eines Mediums
DE102022207401A1 (de) * 2022-07-20 2024-01-25 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Brennstoffinjektor

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63100262A (ja) * 1986-10-16 1988-05-02 Aisan Ind Co Ltd 燃料供給系における脈動減衰装置
JPH084702A (ja) * 1994-06-23 1996-01-09 Nhk Spring Co Ltd 液圧サージ吸収装置とその製造方法
DE19635450C1 (de) 1996-08-31 1997-10-23 Mtu Friedrichshafen Gmbh Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit ein Membranelement aufweisendem ölelastischem Druckspeicher
EP0886066A1 (de) * 1997-06-19 1998-12-23 Siemens Automotive Corporation Balgdämpfer für Druckschwingungen
DE10327181A1 (de) 2003-06-17 2005-01-13 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzsystem
EP1918626A1 (de) * 2006-10-24 2008-05-07 Carl Freudenberg KG Speicher zur Dämpfung von Druckpulsationen

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2360590A (en) 1942-11-30 1944-10-17 Gen Motors Corp Pressure tank
JPH08338339A (ja) 1995-06-15 1996-12-24 Isuzu Motors Ltd ディーゼルエンジン
JPH09310661A (ja) 1996-05-20 1997-12-02 Denso Corp 直噴式ガソリンエンジンの燃料供給装置
US6076497A (en) 1997-08-06 2000-06-20 Technology Licensing Company Pressurized containers using phase change system
DE102004008299A1 (de) 2004-02-20 2005-09-01 Daimlerchrysler Ag Brennkraftmaschine mit einem Schmiermittelkreislauf und einem Dämpfungselement

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63100262A (ja) * 1986-10-16 1988-05-02 Aisan Ind Co Ltd 燃料供給系における脈動減衰装置
JPH084702A (ja) * 1994-06-23 1996-01-09 Nhk Spring Co Ltd 液圧サージ吸収装置とその製造方法
DE19635450C1 (de) 1996-08-31 1997-10-23 Mtu Friedrichshafen Gmbh Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit ein Membranelement aufweisendem ölelastischem Druckspeicher
EP0886066A1 (de) * 1997-06-19 1998-12-23 Siemens Automotive Corporation Balgdämpfer für Druckschwingungen
DE10327181A1 (de) 2003-06-17 2005-01-13 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzsystem
EP1918626A1 (de) * 2006-10-24 2008-05-07 Carl Freudenberg KG Speicher zur Dämpfung von Druckpulsationen

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017123416A1 (de) 2017-10-09 2019-04-11 Woodward L'orange Gmbh Kraftstoffinjektor sowie Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine
WO2019072604A1 (de) 2017-10-09 2019-04-18 L'orange Gmbh Kraftstoffinjektor sowie einspritzsystem für eine brennkraftmaschine

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DE102011117534A1 (de) 2013-05-08

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