[go: up one dir, main page]

WO2002055869A1 - Hubgesteuerte kraftstoffeinspritzeinrichtung - Google Patents

Hubgesteuerte kraftstoffeinspritzeinrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2002055869A1
WO2002055869A1 PCT/DE2001/004796 DE0104796W WO02055869A1 WO 2002055869 A1 WO2002055869 A1 WO 2002055869A1 DE 0104796 W DE0104796 W DE 0104796W WO 02055869 A1 WO02055869 A1 WO 02055869A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pressure
injection device
fuel injection
chamber
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2001/004796
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Braun
Bernd Mahr
Martin Kropp
Hans-Christoph Magel
Wolfgang Otterbach
Heinz-Bernd Haiser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch 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
Priority claimed from DE10133490A external-priority patent/DE10133490A1/de
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of WO2002055869A1 publication Critical patent/WO2002055869A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M57/00—Fuel-injectors combined or associated with other devices
    • F02M57/02—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps
    • F02M57/022—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive
    • F02M57/025—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive hydraulic, e.g. with pressure amplification
    • 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
    • F02M59/00—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps
    • F02M59/02—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type
    • F02M59/10—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type characterised by the piston-drive
    • F02M59/105—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type characterised by the piston-drive hydraulic drive
    • 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
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection device according to the preamble of patent claim 1.
  • the fuel injection device according to the invention is stroke-controlled.
  • a stroke-controlled fuel injection device is understood to mean that the opening and closing of the injection opening takes place with the aid of a displaceable valve member due to the hydraulic interaction of the fuel pressures in a nozzle chamber and in a control chamber.
  • a pressure drop within the control chamber causes the valve member to lift.
  • the valve member can be deflected by a steep member (actuator, actuator).
  • a valve-controlled injection unit is understood to be an injector which is screwed in the cylinder head '. Injectors of the injectors open with the help of hydraulic amplification when the fuel flow is released via the valve. They inject the fuel directly into the engine's combustion chambers.
  • injection pressure The pressure at which fuel emerges from the nozzle chamber into a cylinder of an internal combustion engine
  • system pressure is understood to mean the pressure at which fuel is available or is stored within the fuel injection device.
  • Fuel metering means to provide a defined amount of fuel for injection. Leakage is to be understood as an amount of fuel that arises during operation of the fuel injection device (for example a guide leakage), is not used for injection and is returned to the fuel tank. The pressure level of this leakage can have a static pressure, the fuel then being expanded to the pressure level of the fuel tank.
  • a high injection pressure is required to reduce emissions and achieve high specific outputs.
  • the achievable pressure level from the pressure storage space is limited, so that the use of a pressure booster is required.
  • Such a fuel injection device has become known from DE 799 10 970 A1.
  • a fuel injection device In order to minimize the pressure level in the control chamber of a stroke-controlled fuel injection device and to improve the high pressure resistance, a fuel injection device is proposed. Due to this hydraulic connection and the design of the pressure surface of the control room, the low, non-increased rail pressure can also be used to control the nozzle needle. This has the advantage that the pressure level in the control room drops sharply and there are no problems with the high pressure resistance of the control room. Furthermore, the sealing of the control room is facilitated and a larger guide bar! enabled on the pressure piston.
  • the coaxial arrangement of the pressure booster around the nozzle needle and the control rod results in a very compact design of the injector. This is mandatory for installation in modern engines. With this design, the high pressure for injection is generated directly at the nozzle needle and does not have to be routed through holes. This reduces the high pressure volume to a minimum. This increases the efficiency of the Fuel injector. The number of high pressure components. minimized. Through a multi-part design of the nozzle needle control by means of a piston and a push rod, double guidance or tensioning of the piston is avoided and a possible minimal offset between the guided components is compensated for.
  • FIG. 3 shows an enlarged detail of the injector according to FIG. 2;
  • FIG. 4 shows an enlarged detail of the injector according to FIG. 2.
  • a fuel pump 2 delivers fuel from a storage tank 3 via a delivery line 4 into a central pressure storage chamber 5, from which a plurality of pressure lines 6, corresponding to the number of individual cylinders, to the individual ones, to the combustion chamber remove supplying internal combustion engine protruding injection nozzles 7.
  • a system pressure is generated and stored in the pressure storage chamber 5 with a first, average system pressure. This first system pressure is used for pre-injection and if necessary and post-injection (HC enrichment for exhaust gas aftertreatment or soot reduction) as well as to show a peak course with plateau (boat injection).
  • each injection nozzle 7 is assigned a local pressure booster 8.
  • the pressure booster 8 can be controlled via a 2/2-way valve 9.
  • a primary chamber 10 is connected to the pressure line 6, so that a piston 11 ' is pressurized at one end.
  • a differential space 12 is relieved of pressure by means of a leakage line 13 when the valve 9 is open, so that the piston 11 can be moved to reduce the volume of a pressure chamber 14.
  • the piston 11 is moved in the compression direction, so that the fuel located in the pressure chamber 14 compresses and is fed to a nozzle chamber 15 of the injection nozzle 7.
  • a check valve 16 prevents the backflow of compressed fuel into the pressure storage chamber 5.
  • a control chamber 17 of the injection nozzle 7 is also connected to the pressure line 6.
  • a second higher pressure can be generated by means of a suitable area ratio in the primary chamber 10 and the pressure chamber 14.
  • the injection takes place via a stroke-controlled Kra tstoffzuunk with the aid of a nozzle needle 18 axially displaceable in a guide bore with a conical valve sealing surface at its one ' end, with which it cooperates with a valve seat on the housing of the injector 7.
  • a pressure surface 19 pointing in the opening direction of the nozzle needle 18. exposed to the pressure prevailing there, which is supplied to the nozzle chamber 15 via a pressure line 20.
  • a pressure piece 22 also acts on the nozzle needle 18, which has its end face (pressure surface 23) facing away from the valve sealing surface. limited the control room 17.
  • the control chamber 17 From the fuel pressure connection, the control chamber 17 has an inlet with a first throttle 24 and an outlet to a leakage line 25 with a second throttle 26, which is controlled by a 2/2-way valve 27.
  • the low, untranslated rail pressure can also be used to control the nozzle needle 18.
  • the pressure piece 22 is pressurized in the closing direction by the pressure in the control chamber 17.
  • Fuel under the first or second system pressure constantly fills the nozzle chamber 1 5.
  • Fuel under the first system pressure fills the control chamber 17 when the valve 27 is closed.
  • the pressure in the control chamber 17 can be reduced so that the pressure force acting in the opening direction on the nozzle needle 18 in the nozzle space 19 exceeds the pressure force acting in the closing direction on the valve member 18.
  • the valve sealing surface lifts off the valve seat surface and fuel is injected.
  • the pressure relief process of the control chamber 17 and thus the stroke control of the nozzle needle 18 can be influenced via the dimensioning of the throttle 24 and the throttle 26.
  • the end of the injection is initiated by deactivating (closing) the 2/2-way valve 27, as a result of which the control chamber 17 is again decoupled from the leakage line 25, so that a pressure builds up again in the control chamber 17, which pressure element 22 in the closing direction can move.
  • the pressure booster is deactivated by closing valve 9.
  • valve 9 When the valve 9 is closed, the first system pressure builds up in the differential space 12 via a throttle. As a result, the piston 1 1 is pressure-balanced and there is no pressure amplification.
  • the piston 1 1. is returned to its initial position by spring force. - To accelerate the resetting, a filling valve can be provided which, after the pressure has built up in the differential space 1 2, releases a larger flow cross-section: between the primary chamber 1 0 and the differential space 1 2.
  • the valve units can be actuated, for example, by electromagnets or piezo actuators for opening, closing or switching.
  • the actuators are controlled by a control device, ... monitor the various Bet ⁇ 'ebsparameter ⁇ engine speed) of the internal combustion engine to be supplied and can process.
  • 2 shows the construction of the injector 7 with a high-pressure connection 28.
  • the pressure booster comprises the stepped piston 11 on which the primary chamber 10, the differential chamber 12 and the pressure chamber 14 are formed.
  • the stepped piston 11 is axially displaceable and arranged coaxially with the nozzle needle 18 and the control rod (pressure piece) 22.
  • the nozzle needle 18 is controlled via the piston 33 and the control rod 22.
  • the primary chamber 10 is connected to the high-pressure connection 28.
  • the pressure chamber 14 is filled with fuel from the pressure storage space via the check valve 16.
  • the differential space 12 is connected to the pressure storage space via a throttle 30 and can be connected to the return via a bore 31 and the valve 9.
  • the valve 9 closes the bore 31.
  • all the rooms or chambers adjoining the stepped piston 11 are subjected to rail pressure.
  • the stepped piston 1 1 is pressure-balanced. There is no pressure boost.
  • the stepped piston 11 is returned to its upper starting position by a return spring 32.
  • the nozzle needle 18 is acted upon by the control rod 22 and a piston 33 with the pressure force from the control chamber 17, so that the injection opening is closed.
  • the control room 17 is connected to the pressure line via the. Inlet throttle 24.
  • the control chamber 17 can be connected to the return via the outlet throttle 26 and the valve 27.
  • the control rod 22 is arranged in an inner bore 34 of the stepped piston 11.
  • a seal 35 closes off the pressure chamber 14 from the stepped piston 11 and the nozzle needle 18, so that the pressure in the pressure chamber 14 cannot get into the inner bore 34 (see also FIG. 4).
  • the seal has a guide with respect to the nozzle needle 18 and a sealing surface with respect to the stepped piston 11.
  • the sealing force of the seal 35 is pressed onto the stepped piston 11 by a spring 36 and a hydraulic pressure force from a pressure surface in the pressure chamber 14.
  • the axial sealing surface can have a molded sealing edge.
  • Another seal 37 closes the primary chamber 10 and a working space 38 of the piston 33 (see FIG. 3). in the idle state, the valves 9 and 27 are closed. The opening of the injection nozzle is also closed and there is no injection.
  • the stepped piston is pressure balanced so that there is no pressure boost. The injection is effected by the hydraulically controlled nozzle needle 18, which is held in the closed position by the pressure in the control chamber 17.
  • valve 27 If the valve 27 is activated and the throttle 26 is connected to the return, then the pressure in the control chamber 17 drops and the nozzle needle 18 releases the opening. If the valve 27 is deactivated and thus closed, rail pressure builds up again in the control chamber 17 and the nozzle needle 18 closes the opening.
  • valve 9 To activate the pressure boost, valve 9 opens and connects differential chamber 1 2 (pressure booster control chamber) to the return. Therefore, the pressure in the differential space 1 2 drops sharply. The stepped piston 1 1 is now no longer pressure-balanced and fuel is compressed in the pressure chamber 14. To deactivate the pressure boosting, the valve 9 is closed and the connection from the differential space 1 2 to the return line is interrupted. Then rail pressure builds up again in the differential space 12 and the pressure boosting is ended.
  • differential chamber 1 2 pressure booster control chamber

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Bei einer hubgesteuerten Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1) ist ein Druckspeicherraum (5), eine Primärkammer (10) und eine Druckkammer (14) aufweisender Druckverstärker (8) und eine einen Düsenraum (15) und einen Steuerraum (17) aufweisende Einspritzdüse (7) vorgesehen. Die Druckkammer (14) ist an den Düsenraum (15) angeschlossen. Die Primärkammer (10) und der Steuerraum (17) sind über Druckleitung miteinander verbunden, welche Kraftstoff des nicht verstärkten Drucks aus dem Druckspeicherraum (5) führt.

Description

HUBGESTEUERTE KRAFTSTOFFEINSPRITZEINRICHTUNG
B E S C H R E I B U N G
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeiπspritzeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 .
Zum besseren Verständnis der Beschreibung und der Patentansprüche werden nachfolgend einige Begriffe erläutert: Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß der Erfindung ist hubgesteuert ausgebildet. Im Rahmen der Erfindung wird unter einer hubgesteuerten Kraftstoff einspritzeinrichtung verstanden, dass das Öffnen und Schließen der Einspritzöffnung mit Hilfe eines verschieblichen Ventilglieds aufgrund des hydraulischen Zusammenwirkens der Kraftstoffdrücke in einem Düsenraum und in einem Steuerraum erfolgt. Eine Druckabsenkung innerhalb des Steuerraums bewirkt einen Hub des Ventilglieds. Alternativ kann das Auslenken des Ventilglieds durch ein Steilglied (Aktor, Aktuator) erfolgen.
Unter einem Injektor wird, eine ventilgesteuerte Einspritzeinheit verstanden, die im Zylinderkopf eingeschraubt ' ist. Einspritzdüsen der Injektoren öffnen mit Hilfe hydraulischer Verstärkung, wenn der Kraftstofffluss über das Ventil freigegeben wird. Sie spritzen den Kraftstoff direkt in die Brennräume des Motors ein.
Der Druck, mit dem Kraftstoff aus dem Düsenraum in einen Zylinder einer Brennkraftmaschine austritt, wird als Einspritzdruck bezeichnet, während unter einem Systemdruck der Druck verstanden wird, unter dem Kraftstoff innerhalb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung zur Verfügung steht bzw. bevorratet ist. Kraftstoffzumessunq bedeutet, eine definierte Kraftstoffmenge zur Einspritzung bereitzustellen. Unter Leckage ist eine Menge an Kraftstoff zu verstehen, die beim Betrieb der Kraftstoffeinspritzeinrichtung entsteht (z.B. eine Führungsleckage), nicht zur Einspritzung verwendet und zum Kraftstofftank zurückgefördert wird. Das Druckniveau dieser Leckage kann einen Standdruck aufweisen, wobei der Kraftstoff anschließend auf das Druckniveau des Kraftstofftanks entspannt wird. Zur Reduzierung der Emissionen und zur Erzielung hoher spezifischer Leistungen ist ein hoher Einspritzdruck erforderlich. Das erreichbare Druckniveau aus dem Druckspeicherraum ist begrenzt, so dass die Verwendung eines Druckverstärkers erforderlich ist. Eine derartige Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist durch die DE 799 10 970 A1 bekannt geworden.
Mit dieser Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist eine Einspritzung mit einem mittleren, nicht druckübersetzten ersten Systemdruck und eine Einspritzung mit einem übersetzten höheren zweiten Systemdruck möglich. Eine Umschaltung zwischen erstem und zweitem Systemdruck ist jederzeit möglich. Dadurch wird eine flexible Formung des Einspritzdruckverlaufes ermöglicht. Ebenso ist eine gute Zumessung kleiner Mengen gegeben.
Vorteile der Erfindung
Zur Minimierung des Druckniveaus im Steuerraum einer hubgesteuerten Kraftstoffeinspritzeinrichtung und zur Verbesserung der Hochdruckfestigkeit wird eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß Patentanspruch 1 vorgeschlagen. Durch diese hydraulische Verschaltung und die Auslegung der Druckfläche des Steuerraums kann auch der niedere, nicht verstärkte Raildruck zur Ansteuerung der Düsennadel verwendet werden. Dies hat den Vorteil, dass das Druckniveau im Steuerraum stark abnimmt und sich dadurch keine Probleme mit der Hochdruckfestigkeit des Steuerraums ergeben. Weiterhin wird die Abdichtung des Steuerraumes erleichtert und ein größeres Führungsspie! am Druckkolben ermöglicht.
Durch die koaxiale Anordnung des Druckverstärkers um die Düsennadel und die Steuerstange herum wird eine sehr kompakte Bauform des Injektors erreicht. Dies ist für den Einbau in moderne Motoren zwingend erforderlich. Der Hochdruck zur Einspritzung wird bei dieser Bauform direkt an der Düsennadel erzeugt und muss nicht durch Bohrungen dorthin geleitet werden. Damit wird das Hochdruckvolumen auf ein Minimum reduziert. Dies erhöht den Wirkungsgrad der Kraftstoffeinspritzeinrichtung. Die Anzahl der unter Hochdruckbelastung stehenden Bauteile wird . minimiert. Durch eine mehrteilige 'Gestaltung der Düsennadelsteuerung durch einen Kolben und eine Druckstange wird eine Doppelführung bzw. ein Verspannen des Kolbens vermieden und ein eventueller minimaler Versatz zwischen den geführten Bauteilen ausgeglichen.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispte! der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist in der schematischen Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen Hydraulikschaltplan der Kraftstoffeinspritzeinrichtung;
Fig. 2 einen Injektor der Kraftstoffeinspritzeinrichtung im Längsschnitt;
Fig. 3 eine Ausschnittsvergrößerung des Injektors nach Fig. 2;
Fig. 4 eine Ausschnittsvergrößerung des Injektors nach Fig. 2.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Bei einer in der Fig. 1 dargestellten hubgesteuerten Kraftstoffeinspritzeinrichtung 1 fördert eine Kraftstoffpumpe 2 Kraftstoff aus einem Vorratstank 3 über eine Förderleitung 4 in einen zentralen Druckspeicherraum 5, von dem mehrere, der Anzahl einzelner Zylinder entsprechende Druckleitungen 6 zu den einzelnen, in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschtne ragenden Einspritzdüsen 7 abführen. In der Fig. ist lediglich eine der Einspritzdüsen 7 näher dargestellt. Mit H fe der Kraftstoffpumpe 2 wird ein Systemdruck erzeugt und im Druckspeicherraum 5 mit einem ersten, mittleren Systemdruck gespeichert. Dieser erste Systemdruck wird zur Voreinspritzung und bei Bedarf und Nacheinspritzung (HC-Anreicherung zur Abgasnachbehandlung oder Rußreduktion) sowie zur Darstellung eines Einsp itzverlaufs mit Plateau (Bootinjektion) verwendet. Zur Einspritzung von Kraftstoff mit einem zweiten höheren Systemdruck ist jeder Einspritzdüse 7 jeweils ein lokaler Druckverstärker 8 zugeordnet. Der Druckverstärker 8 ist über ein 2/2-Wege-Ventil 9 ansteuerbar. Eine Primärkammer 10 ist an die Druckleitung 6 angeschlossen, so dass ein Kolben 11 ' einenends druckbeaufschlagt ist. Ein Differenzraum 12 ist mittels einer Leckageleitung 13 bei geöffnetem Ventil 9 druckentlastet, so dass der Kolben 1 1 zur Verringerung des Volumens einer Druckkammer 14 verschoben werden kann. Der Kolben 1 1 wird in Kompressionsrichtung bewegt, so dass der in der Druckkammer 14 befindliche Kraftstoff verdichtet und einem Düsenraum 15 der Einspritzdüse 7 zugeführt wird. Ein Rückschlagventil 16 verhindert den Rückfluß von komprimierten Kraftstoff in den Druckspeicherraum 5. Ein Steuerraum 17 der Einspritzdüse 7 ist ebenfalls mit der Druckleitung 6 verbunden. Mittels eines geeigneten Flächenverhäitnisses in der Primärkammer 10 und der Druckkammer 14 kann ein zweiter höherer Druck erzeugt werden.
Die Einspritzung erfolgt über eine hubgesteuerte Kra tstoffzumessung mit Hilfe einer in einer Führungsbohrung axial verschiebbaren Düsennadel 18 mit einer konischen Ventildichtfläche an ihrem einen' Ende, mit der sie mit einer Ventilsitzfläche am Gehäuse der Einspritzdüse 7 zusammenwirkt. Innerhalb eines Düsenraums 1 5 ist eine in Öffnungsrichtung der Düsennadel 18 weisende Druckf lache 19 . dem dort herrschenden Druck ausgesetzt, der über eine Druckleitung 20 dem Düsenraum 15 zugeführt wird. Koaxial zu einer Ventilfeder 21 greift ferner an der Düsennadel 18 ein Druckstück 22 an, das mit seiner der Ventildichtfläche abgewandten Stirnseite (Druckfläche 23). den Steuerraum 17 begrenzt. Der Steuerraum 17 hat vom Kraftstoffdruckanschluß her einen Zulauf mit einer ersten Drossel 24 und einen Ablauf zu einer Leckageleitung 25 mit einer zweiten Drossel 26, die durch ein 2/2-Wege-Ventil 27 gesteuert wird.
Durch eine entsprechende Auslegung der Druckfläche 23 zur Druckfläche 19 (Steuerraum 17 / Düsenraum 15) kann auch der niedere, nicht übersetzte Raildruck zur Steuerung der Düsennadel 18 verwendet werden. Über den Druck im Steuerraum 17 wird das Druckstück 22 in Schließrichtung druckbeaufschlagt. Unter dem ersten oder zweiten Systemdruck stehender Kraftstoff füllt ständig den Düsenraum 1 5. Unter dem ersten Systemdruck stehender Kraftstoff füllt den Steueraum 17 bei geschlossenem Ventil 27. Bei Aktivierung (Öffnen) des 2/2-Wege-Ventils 27 kann der Druck im Steuerraum 17 abgebaut werden, so dass in der Folge die in Öffnungsrichtung auf die Düsennadel 1 8 wirkende Druckkraft im Düsenraum 19 den in Schließrichtung auf das Ventilglied 18 wirkende Druckkraft übersteigt. Die Ventildichtfläche hebt von der Ventilsitzfläche ab und Kraftstoff wird eingespritzt. Dabei läßt sich der Druckentlastungsvorgang des Steuerraums 17 und somit die Hubsteuerung der Düsennadel 18 über die Dimensionierung der Drossel 24 und der Drossel 26 beeinflussen.
Das Ende der Einspritzung wird durch Deaktivierung (Schließen) des 2/2-Wege- Ventils 27 eingeleitet, wodurch der Steuerraum 17 wieder von der Leckageleitung 25 abgekoppelt wird, so dass sich im Steuerraum 17 wieder ein Druck aufbaut, der das Druckstück 22 in Schließrichtung bewegen kann.
Der Druckverstärker wird durch Schließen von Ventil 9 deaktiviert. Bei geschlossenem Ventil 9 baut sich im Differenzraum 12 über eine Drossel der erste Systemdruck auf. Dadurch ist der Kolben 1 1 druckausgeglichen und es findet keine Druckverstärkung statt. Der Kolben 1 1 . wird durch Federkraft in seinen Ausgangslage zurückgefahren.- Zur Beschleunigung des Rückstellens kann ein Füllventil vorgesehen werden, das nach erfolgtem Druckaufbau im Differenzraum 1 2 einen größeren Strömungsquerschnit : zwischen Primärkammer 1 0 und .Differenzraum 1 2 freigibt.
Die Ventileinheiten können z.B. von Elektromagneten oder Piezoaktoren zum Öffnen oder Schließen bzw. Umschalten betätigt werden. Die Aktoren werden von einem Steuergerät angesteuert, das verschiedene Betπ'ebsparameter {Motordrehzahl,...) der zu versorgenden Brennkraftmaschine überwachen und verarbeiten kann. Aus der Fig. 2 ist der Aufbau des Injektors 7 mit einem Hochdruckanschluss 28 ersichtlich. Der Druckverstärker umfasst den Stufenkolben 1 1 , an dem die Primärkammer 10, der Differenzraum 12 und die Druckkammer 14 ausgebildet sind. Der Stufenkolben 1 1 ist axial verschiebbar und koaxial zur Düsennadel 18 und der Steuerstange (Druckstück) 22 angeordnet. Die Steuerung der Düsennadel 18 erfolgt über den Kolben 33 und die Steuerstange 22. Die Primärkammer 10 ist mit dem Hochdruckanschluss 28 verbunden. Die Druckkammer 14 wird über das Rückschlagventil 1 6 mit Kraftstoff aus dem Druckspeicherraum gefüllt. Der Differenzraum 12 ist über eine Drossel 30 mit dem Druckspeicherraum verbunden und über eine Bohrung 31 und das Ventil 9 mit dem Rücklauf verbindbar. Im Ruhezustand verschließt das Ventil 9 die Bohrung 31. Im Ausgangszustand sind damit alle an dem Stufenkolben 1 1 angrenzenden Räume oder Kammern mit Raildruck beaufschlagt. Der Stufenkolben 1 1 ist druckausgegiichen. Es findet keine Druckverstärkung statt. Der Stufenkolben 1 1 wird durch eine Rückstellfeder 32 in seine obere Ausgangslage zurückgestellt.
Die Düsennadel 18 wird über die Steuerstange 22 und einen Kolben 33 mit der Druckkraft aus dem Steuerraum 17 beaufschlagt, so dass die Einspritzöffnung geschlossen wird. Einerseits erfolgt der Anschluss des Steuerraums 1 7 an die Druckleitung über die . Zulaufdrossel 24. Andererseits ist der Steuerraum 17 über die Ablauf drossel 26 und das Ventil 27 mit dem Rücklauf verbindbar. Die Steuerstange 22 ist in einer Innenbohrung 34 des Stufenkolbens 1 1 angeordnet. Eine Dichtung 35 schließt die Druckkammer 14 gegenüber dem Stufenkolben 1 1 und der Düsennadel 18 ab, so dass der in der Druckkammer 14 anstehende Druck nicht in die Innenbohrung 34 gelangen kann (siehe auch Fig. 4). Die Dichtung weist dazu eine Führung gegenüber der Düsennadel 18 auf und eine Dichtfläche gegenüber dem Stufenkolben 1 1. Die Dichtkraft der Dichtung 35 wird durch eine Feder 36 und eine hydraulische Druckkraft aus einer Druckfläche in der Druckkammer 14 auf den Stufenkolben 1 1 gedrückt. Zur Verbesserung der Dichtwirkung kann die axiale Dichtfläche eine angeformte Dichtkante aufweisen. Eine weitere Dichtung 37 schließt die Primärkammer 10 und einen Arbeitsraum 38 des Kolbens 33 (siehe Fig. 3). im Ruhezustand sind die Ventile 9 und 27 geschlossen. Die Öffnung der Einspritzdüse ist ebenfalls geschlossen und es findet keine Einspritzung statt. Der Stufenkolben ist druckausgeglichen, so dass auch keine Druckverstärkung stattfindet. Die Einspritzung wird durch die hydraulisch gesteuerte Düsennadel 18 bewirkt, die durch den Druck im Steuerraum 17 in der Schließstellung gehalten wird. Wird das Ventil 27 aktiviert und die Drossel 26 mit dem Rücklauf verbunden, dann fällt der Druck im Steuerraum 17 ab und die Düsennadel 18 gibt die Öffnung frei. Wenn das Ventil 27 deaktiviert und damit geschlossen wird, baut sich im Steuerraum 17 wieder Raildruck auf und die Düsennadel 18 schließt die Öffnung.
Die Druckverstärkung wird durch das Ventil 9 gesteuert. Zum Aktivieren der Druckverstärkung öffnet das Ventil 9 und verbindet den Differenzraum 1 2 (Druckverstärker-Steuerraum) mit dem Rücklauf. Daher fällt der Druck im Differenzraum 1 2 stark ab. Der Stufenkolben 1 1 ist nun nicht mehr druckausgegiichen und es erfolgt eine Kompression von Kraftstoff in der Druckkammer 14. Zum Deaktivieren der Druckverstärkung wird das Ventil 9 geschlossen und die Verbindung vom Differenzraum 1 2 zum Rücklauf ist unterbrochen. Dann baut sich im Differenzraum 12 wieder Raildruck auf und die Druckverstärkung wird beendet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Hubgesteuerte Kraftstoffeinspritzeinrichtung (1 ) mit einem ersten Systemdruck und einem durch einen Druckverstärker (8) erzeugten höheren zweiten Systemdruck und mit einer einen Düsenraum (1 5) und einen Steuerraum (1 7) aufweisenden Einspritzdüse (7), wobei zur Einspritzung sowohl der erste als auch der zweite Systemdruck verwendet werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass zur Hubsteuerung der Düsennadel der Steuerraum (17) mit Kraftstoff des nicht verstärkten ersten Systemdruckes beaufschlagt wird.
2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Aktivierung des Druckverstärkers (8) der Differenzraum (1 2) entlastet wird.
3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzraum (1 2) durch ein 2/2-Wege-Ventil entlastet wird.
4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der . vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kolben (1 1 ) eines Injektors der Kraftstoffeinspritzeinrichtung über ein hydraulisch vorgesteuertes Ventil (9) betätigt wird.
5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (9) und (27) von Elektromagneten oder Piezoaktoren zum Öffnen und Schließen betätigt werden.
6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckverstärker (1 1 ) koaxial zur Düsennadel (18) und einer Steuerstange (22) angeordnet ist.
7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Düsenadel (18) über mehrere Elemente z.B. einen Kolben (33) und eine im Kolben (1 1 ) geführte Steuerstange (22) erfolgt.
8. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerstange (22) durch den Kolben (1 1 ) hindurchragt.
9. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf der Düsennadel (18) axial bewegliche
Dichtung (35) den in der Druckkammer (14) anstehenden Druck gegen die Innenbohrung (34) des Kolbens (1 1 ) abdichtet.
10. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf der Steuerstange (22) axial beweglich angeordnete Dichtung den Druck in der Primärkammer (10) gegen den Arbeitsraum (38) abdichtet.
11. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (35) radial über eine Führung und axial über eine axiale Anpressung einer Dichtfläche abdichtet, wobei hydraulische Mittel oder Federn zur Erzeugung der benötigten hydraulischen Dichtkraft vorgesehen sind..
12. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Dichtfläche -zur Verbesserung der Dichtwirkung eine angeformte
Dichtkante besitzt.
PCT/DE2001/004796 2001-01-12 2001-12-19 Hubgesteuerte kraftstoffeinspritzeinrichtung Ceased WO2002055869A1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10101105 2001-01-12
DE10101105.9 2001-01-12
DE10133490A DE10133490A1 (de) 2001-01-12 2001-07-10 Kraftstoffeinspritzeinrichtung
DE10133490.7 2001-07-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2002055869A1 true WO2002055869A1 (de) 2002-07-18

Family

ID=26008215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2001/004796 Ceased WO2002055869A1 (de) 2001-01-12 2001-12-19 Hubgesteuerte kraftstoffeinspritzeinrichtung

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2002055869A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006013151A1 (de) * 2004-08-03 2006-02-09 Robert Bosch Gmbh Verfahren und vorrichtung für den raildruckabbau bei einem common rail einspritzsystem
US7047941B2 (en) 2002-05-03 2006-05-23 Delphi Technologies, Inc. Fuel injection system
US7404393B2 (en) 2002-07-04 2008-07-29 Delphi Technologies, Inc. Fuel injection system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4516730A (en) * 1982-07-28 1985-05-14 Robert Bosch Gmbh Fuel injection nozzle for internal combustion engines
DE4118237A1 (de) * 1990-06-08 1991-12-12 Avl Verbrennungskraft Messtech Einspritzsystem fuer brennkraftmaschinen
US5413076A (en) * 1993-04-08 1995-05-09 Robert Bosch Gmbh Fuel injection system for internal combustion engines
US6073862A (en) * 1998-09-16 2000-06-13 Westport Research Inc. Gaseous and liquid fuel injector
US6113000A (en) * 1998-08-27 2000-09-05 Caterpillar Inc. Hydraulically-actuated fuel injector with intensifier piston always exposed to high pressure actuation fluid inlet
DE19910970A1 (de) 1999-03-12 2000-09-28 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzeinrichtung

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4516730A (en) * 1982-07-28 1985-05-14 Robert Bosch Gmbh Fuel injection nozzle for internal combustion engines
DE4118237A1 (de) * 1990-06-08 1991-12-12 Avl Verbrennungskraft Messtech Einspritzsystem fuer brennkraftmaschinen
US5413076A (en) * 1993-04-08 1995-05-09 Robert Bosch Gmbh Fuel injection system for internal combustion engines
US6113000A (en) * 1998-08-27 2000-09-05 Caterpillar Inc. Hydraulically-actuated fuel injector with intensifier piston always exposed to high pressure actuation fluid inlet
US6073862A (en) * 1998-09-16 2000-06-13 Westport Research Inc. Gaseous and liquid fuel injector
DE19910970A1 (de) 1999-03-12 2000-09-28 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzeinrichtung

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7047941B2 (en) 2002-05-03 2006-05-23 Delphi Technologies, Inc. Fuel injection system
US7404393B2 (en) 2002-07-04 2008-07-29 Delphi Technologies, Inc. Fuel injection system
WO2006013151A1 (de) * 2004-08-03 2006-02-09 Robert Bosch Gmbh Verfahren und vorrichtung für den raildruckabbau bei einem common rail einspritzsystem

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1078160B1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung
EP1123462B1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung
EP1125049B1 (de) Kombiniertes hub-/druckgesteuertes kraftstoffeinspritz verfahren und -system für eine brennkraftmaschine
EP1520096B1 (de) Speichereinspritzsystem mit variodüse und druckübersetzungseinrichtung
WO2002044540A2 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit modularem aufbau
EP1520099B1 (de) Druckübersetzer kraftstoffinjektor mit schnellem druckabbau bei einspritzende
EP1125045B1 (de) Kraftstoffeinspritzsystem für eine brennkraftmaschine
EP1123463B1 (de) Kraftstoffeinspritzsystem für eine brennkraftmaschine
DE10132732A1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung
WO2002073024A1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung
DE19939425B4 (de) Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine
WO2004040117A1 (de) Kraftstoff-einspritzeinrichtung für brennkraftmaschinen
EP1397593B1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit druckverstärker
EP1354133B1 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung
WO2002014681A1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung
EP1392965B1 (de) Druckverstärker einer kraftstoffeinspritzeinrichtung
EP1534950A1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung
WO2002055869A1 (de) Hubgesteuerte kraftstoffeinspritzeinrichtung
DE10133490A1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung
EP1397591B1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit druckverstärker
DE102004046898A1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE TR

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: JP