WO2005047688A1 - Pump-nozzle device - Google Patents

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WO2005047688A1 PCT/EP2004/011847 EP2004011847W WO2005047688A1 WO 2005047688 A1 WO2005047688 A1 WO 2005047688A1 EP 2004011847 W EP2004011847 W EP 2004011847W WO 2005047688 A1 WO2005047688 A1 WO 2005047688A1
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pressure
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Thomas Komischke
Ralf Marohn
Peter Voigt
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Continental Mechatronic Germany GmbH and Co KG
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Volkswagen Mechatronic GmbH and Co KG
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    • F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/0043—Two-way valves

Definitions

  • the invention relates to a pump-nozzle device with a pump, a valve and a nozzle unit.
  • a pump-nozzle device is used, in particular, for supplying fuel to a combustion chamber of a direct-injection internal combustion engine, in particular a diesel internal combustion engine.
  • the pump, a control unit, which in addition to the valve also comprises an actuator, which is preferably formed from a piezo stack, and the nozzle unit form a structural unit.
  • a piston of the pump is preferably driven via a camshaft of an internal combustion engine by means of a rocker arm.
  • the pump can be hydraulically coupled to a low-pressure fuel supply device via the valve, which is also referred to as a switching valve. On the output side, it is hydraulically coupled to the nozzle unit. Start of injection and injection quantity are determined by the switching valve and its actuator.
  • the compact design of the pump-nozzle device results in a very low high-pressure volume and great hydraulic rigidity. This enables very high injection pressures of approx. 2000 bar. This high injection pressure in conjunction with the good controllability of the start of injection and the injection quantity enable a significant reduction in emissions with low fuel consumption when used in internal combustion engines.
  • a pump-nozzle device is known with a pump and a switching valve with a valve member, which controls the hydraulic coupling of a control chamber with an outlet channel.
  • the drain channel is hydraulically coupled to the pump and a nozzle unit.
  • An inlet channel is provided, which is hydraulically coupled to the control chamber.
  • the inlet channel can be connected to a Low-pressure fuel supply system.
  • a piezoelectric actuator is assigned to the valve member, via which the valve member can be adjusted between two end positions. In a first end position of the valve member, the drain channel is hydraulically coupled to a control chamber and this, in turn, to the feed channel. In a second end position of the valve member, the drain channel is hydraulically decoupled from the control chamber.
  • the pump draws fluid from the inlet channel via the control chamber and the outlet channel during a delivery stroke of the pump.
  • a working stroke of a pump piston of the pump in the first end position of the valve member, fluid is pushed back by the pump via the inlet channel and the control chamber into the outlet channel.
  • no fluid can be pressed back during the delivery stroke of the pump piston due to the lack of hydraulic coupling of the outlet channel to the control chamber and the inlet channel, and the pump piston generates high pressure.
  • a nozzle needle of the nozzle unit opens a nozzle of the nozzle unit and the fluid is injected.
  • the end of injection is determined by the fact that the valve member is controlled into its first end position by means of the actuator and thus fluid can flow back via the outlet channel into the control chamber and the inlet channel, with the result that the pressure in the pump and thus also in the nozzle unit decreases, which in turn leads to the nozzle unit being closed.
  • the pump-nozzle device is generally operated in such a way that the pump-nozzle device distributes the entire mass of fuel to be metered into several partial injections into the combustion chamber of the engine during one work cycle Cylinder of the internal combustion engine.
  • the switching valve must be moved to its open position in order to reduce the pressure so far. build that the nozzle needle closes. This leads to a strong reduction in pressure and, as a result of this, to a surge stimulation in the discharge channel and the pump chamber of the pump, which has a considerable effect on the quantity accuracy of the subsequent partial injection.
  • the object of the invention is to create a pump-nozzle device which enables a precise metering of fuel in the case of several partial injections during one working cycle of a cylinder of an internal combustion engine to which the pump-nozzle device can be assigned.
  • the invention is characterized by a pump-nozzle device with a pump that has a piston and a pump chamber, and with a valve with a valve member that controls the hydraulic coupling of a control chamber with an outlet channel that is hydraulically coupled to the pump chamber the pump and a nozzle unit, the control chamber being hydraulically coupled to an inlet channel which can be coupled to a low-pressure fuel supply device.
  • the pump-nozzle device has a 2/2-way valve which, depending on its switching position, couples a first section of the inlet channel to the low-pressure fuel supply device.
  • the 2/2-way valve for control purposes on the one hand hydraulically coupled to the outlet channel and on the other hand to the first section of the inlet channel and designed so that it hydraulically couples the first section of the inlet channel to the low-pressure fuel supply device, if the pressure in the first section of the inlet channel is equal to or greater than the pressure which is coupled in from the outlet channel to the 2/2-way valve, minus a predetermined pressure value. Otherwise, the 2/2-way valve hydraulically decouples the first section of the inlet channel from the low-pressure fuel supply device.
  • the specified pressure value can be set by a corresponding preload of a spring of the 2/2-way valve.
  • the 2/2-way valve can also have relatively high manufacturing tolerances, since it hydraulically decouples the first section of the inlet channel from the low-pressure fuel supply device before the first partial injection and hydraulically couples it again only after the last partial injection.
  • the cavitation time is reduced and thus also the noise emissions generated by the pump-nozzle device.
  • the pump-nozzle device according to the invention is therefore characterized by a higher degree of efficiency and partial injections which can be controlled more quickly and more precisely in succession.
  • the first section of the inlet channel is hydraulically coupled to a holder space of a nozzle return means.
  • This has the advantage that after opening the valve member, the pressure in the holder space increases and thus the pretension of the nozzle return means increases. This in turn leads to the fact that, in the case of a subsequent partial injection, an increased pressure in the outlet channel is necessary in order to enable fuel to be metered in via the nozzle unit.
  • the start and the end of a partial injection can be controlled in a simple manner by means of the valve and, on the other hand, fluid can only be displaced within the pump-nozzle device. A faster ending of the fuel metering is supported by the increase in the pretension of the nozzle return means after opening the valve member.
  • a desired fuel pressure can be easily set at the beginning of the following partial injection.
  • a throttle is arranged in the hydraulic coupling of the 2/2-way valve to the discharge channel. This has the advantage that the high-pressure reduction on the 2/2-way valve can take place more slowly.
  • the throttle makes it easy to set how much volume escapes when the 2/2-way valve closes.
  • the opening process of the 2/2-way valve can be set very precisely. In this way, it is possible to set very precisely which pressure can occur in the holder space.
  • a pressure relief valve is in the first section of the Inlet channel arranged.
  • FIG. 1 shows a pump-nozzle device
  • FIG. 2b shows the time course of the pressure p in the outlet channel 22
  • FIG. 2c shows the course of the switch position SV2 of the 2/2-way valve 24
  • FIG. 2d shows the time course of the pressure p in the holder space 52a and thus also in the first section of the inlet channel 21
  • FIG. 2e shows the time profile of the metered fuel mass MFF.
  • the pump-nozzle device comprises a pump unit, a control unit and a nozzle unit.
  • the pump-nozzle device is preferably used to supply fuel into the combustion chamber of a cylinder of an internal combustion engine.
  • the internal combustion engine is preferably designed as a diesel internal combustion engine.
  • the internal combustion engine has an intake tract for the intake of air, which can be coupled to cylinders by means of gas inlet valves.
  • the internal combustion engine also has an exhaust tract which, controlled by the exhaust valve, removes the gases to be expelled from the cylinders.
  • Pistons are assigned to the cylinders. are coupled to a crankshaft via a connecting rod.
  • the crankshaft is coupled to a camshaft.
  • the pump unit comprises a piston 11, a pump body 12, a pump chamber 13 and a pump return means 14, which is preferably designed as a spring.
  • the piston 11 When installed in an internal combustion engine, the piston 11 is coupled to a camshaft 16, preferably by means of a rocker arm, and is driven by the latter.
  • the piston 11 is guided in a recess of the pump body 12 and, depending on its position, determines the volume of the pump chamber 13.
  • the pump return means 14 is designed and arranged such that the volume of the pump chamber 13 delimited by the piston 11 has a maximum value if no external forces act on the piston 11, d. H. Forces that are transmitted via the coupling to the camshaft 16.
  • the nozzle unit comprises a nozzle body 51, in which a nozzle return means 52, which is designed as a spring and possibly also as a damping unit, and a nozzle needle 53 are arranged.
  • the nozzle return means 52 is arranged in a holder space 52a.
  • the nozzle needle 53 is arranged in a recess in the nozzle body 51 and is guided in the region of a needle guide 55.
  • the nozzle needle 53 bears against a needle seat 54 and thus closes a nozzle 56 which is provided for supplying the fuel into the combustion chamber of the cylinder of the internal combustion engine.
  • the nozzle unit is preferably designed as an inwardly opening nozzle unit.
  • the nozzle needle 53 is arranged at a slight distance from the needle seat 54, specifically in the direction of the nozzle return means 52, and thus releases the nozzle 56.
  • fuel is metered into the combustion chamber of the cylinder of the internal combustion engine.
  • the first or second state is assumed as a function of a balance of forces from the force which acts on the nozzle needle 53 through the nozzle restoring means 52 and from the force counteracting this, which is caused by the hydraulic pressure in the area of the needle shoulder 57.
  • the control unit comprises an inlet channel 21 and an outlet channel 22.
  • the inlet channel 21 and the outlet channel 22 can be hydraulically coupled by means of a valve.
  • the inlet channel 21 is guided from a low-pressure connection of the pump nozzle device to the valve.
  • the connection on the low-pressure side can be connected to a low-pressure fuel supply device 3.
  • the drain channel 22 is hydraulically coupled to the pump chamber 13 and is guided towards the needle shoulder 57 and can be hydraulically coupled to the nozzle 56 depending on the state which is assumed by the nozzle needle 53.
  • the valve comprises a valve member 231, which is preferably designed as a so-called A valve, i. H. it opens outwards against the direction of flow of the fluid.
  • the valve further comprises a control chamber 232, which is hydraulically coupled to the inlet channel 21 and can be hydraulically coupled to a high-pressure chamber by means of the valve member 231.
  • the high-pressure chamber is hydraulically coupled to the drain 22.
  • valve return means is provided, which is arranged and designed such that it presses the valve member 231 into an open position, ie at a distance from the valve seat 234, when the forces acting on the valve member by an actuator 24 are less than the forces caused by the Valve return means act on the valve member 231.
  • the actuator 24 is preferably designed as a piezo stack. However, he can also do another Actuator known to those skilled in the art and suitable for such an application, such as an electromagnetic actuator.
  • the actuator 24 is preferably coupled to the valve member 231 by means of a transformer, which preferably increases the stroke of the actuator 24.
  • a connector for receiving electrical contacts for actuating the actuator 24 is preferably also provided on the actuator 24.
  • valve member 231 when the valve member 231 is controlled into its closed position during the downward movement of the piston 11, the fuel in the pump chamber 13 and thus also in the discharge channel 22 and in the high-pressure chamber 233 is compressed, as a result of which the pressure increases with the downward movement of the piston 11 in Pump chamber 13, in the high-pressure chamber 233 and in the drain channel 22 increases.
  • the force caused by the hydraulic pressure also increases, which acts on the needle shoulder 57 in the direction of an opening movement of the nozzle needle 53 to release the nozzle 56.
  • the nozzle needle 53 moves away from the needle seat 54 and gives this clears the nozzle 56 for supplying fuel to the cylinder of the internal combustion engine.
  • the nozzle needle 53 then moves back into the needle seat 54 and thus closes the nozzle 56 when the hydraulic pressure in the outlet channel 22 falls below the value at which the force caused by the hydraulic pressure at the needle shoulder 57 is smaller than that caused by the nozzle return means 52 Force.
  • the point in time at which this value falls below and at which the fuel metering is ended can be influenced by controlling the valve member 231 from its closed position to an open position.
  • the hydraulic coupling between the high-pressure chamber and the control chamber 232 and the inlet channel 21 is established. Due to the high pressure difference between the fluid in the high-pressure chamber and the drain channel 22 and the fluid in the control chamber 232 and the inlet channel 21, the fuel then flows from the high-pressure chamber into the control chamber 232 at a very high speed, usually at the speed of sound and further into the inlet channel 21. As a result, the pressure in the high-pressure chamber and the outlet channel 22 is then rapidly reduced to such an extent that the forces acting on the nozzle needle 53 from the nozzle restoring means 52 cause the nozzle needle 53 to move into the needle seat 54 and thus the nozzle 56 then closes.
  • the pump-nozzle device further comprises a 2/2-way valve 24, which is arranged in such a way that it couples or uncouples a first section of the inlet channel, depending on its switching position, with the low-pressure fuel supply device 3.
  • the first section of the inlet channel 21 is located between the 2/2-way valve 24 and the control chamber 232.
  • the 2/2-way valve is coupled on the one hand to the outlet channel 22 and on the other hand to the first section of the inlet 21.
  • the specified pressure value can be set by a corresponding preload of a spring of the 2/2-way valve.
  • the holder space 52a of the nozzle return means 52 is preferably hydraulically coupled to the first section of the inlet channel 21.
  • a throttle 25 is preferably arranged in the hydraulic coupling of the 2/2-way valve 24.
  • a pressure limiting valve 26 is preferably hydraulically coupled to the first section of the inlet channel 21. The pressure limiting valve 26 can be used to ensure in a simple manner that the pressure in the first section of the inlet channel 21 does not exceed a pressure that can be set by means of the pressure limiting valve.
  • valve member 231 When the valve member 231 is in its open position and the piston of the pump makes a suction stroke, the 2/2-way valve 24 is in its open position and fuel can thus be drawn in from the low-pressure fuel supply device 3 to the outlet channel 22.
  • valve member 231 If the valve member 231 is controlled into its closed position, the pressure in the outlet channel 22 increases when the piston 11 is lifted in the direction of the nozzle needle 53. In contrast, the pressure in the first section of the inlet channel 21 remains unchanged. As soon as the pressure which is coupled in from the outlet channel 22 to the 2/2-way valve 24 is greater than the pressure in the first section of the inlet channel 21, the 2/2-way valve 24 decouples the first section of the inlet channel 21 from the low pressure -Kraftstoffzu slaughter 3. If the valve member 231 is subsequently moved back into its open position, for example to end a partial injection of the fuel, the fuel can only flow back into the control chamber 232 and the first section of the inlet channel 21.
  • the fluid also flows through the first section of the inlet channel 21 to the holder space 52a of the nozzle return means 52.
  • the resulting pressure increase in the holder space 52a increases the pretensioning force of the reset means 52. This supports rapid closing of the nozzle 56 , Thus, the closing process of the nozzle needle 53 can take place very quickly despite a possibly lower pressure drop gradient in the outlet channel 22.
  • the pressure increase in the holder space 52a also has the consequence that the pressure which is necessary in the case of a subsequent partial injection in the outlet channel 22 in order to raise the nozzle needle counter to the force of the return means 52 in order to release the nozzle 56 is increased.
  • the so-called opening pressure of the nozzle needle 53 can thus easily be set.
  • FIG. 2a shows the time course of the switching position SV of the valve member 231, where CL denotes the closed position and OP denotes the open position.
  • Figure 2b also shows the time course of the pressure in the outlet channel 22.
  • Figure 2c shows the course of the switch position SV2 of the 2/2-way valve 24 plotted against the time t.
  • Figure 2d shows the time course of the pressure in the holder space 52a and thus also in the first section of the inlet channel 21.
  • Figure 2e shows the time course of the metered fuel mass MFF.
  • the valve member 231 is controlled into its closed position CL.
  • the pressure in the drain channel 22 then begins to rise.
  • the pressure coupled into the 2/2-way valve from the discharge channel 22 is then higher than the pressure in the inlet channel 21 plus the predetermined pressure value, which leads to a change in the switching position to the closed position CL of the 2/2-way valve 24 leads.
  • the valve member 231 is again controlled into its open position OP, which then has the consequence that the pressure in the outlet channel 22 drops and the pressure in the first section of the inlet channel 21 and in the holder space 52a increases. From a point in time t6 to a point in time t8, the pressure in the discharge channel remains unchanged or only increases very slightly, which is caused by the stroke of the piston 11.
  • the valve member 231 is again controlled into its closed position CL.
  • the pressure in the outlet channel 22 then reaches the second opening pressure PO2, with the result that the nozzle needle 53 moves away from its needle seat 54 and the nozzle 56 is released.
  • valve member 231 is again controlled into its open position OP and the pressure in the outlet channel 22 drops again.
  • pressure in the outlet channel 22 drops again.
  • time til is the pressure that is coupled from the outlet channel 22 to the 2/2-way valve 24, less than or equal to the pressure in the first section of the inlet channel 21 plus the predetermined pressure value. This then leads to the 2/2-way valve 24 being controlled into its open position OP again.

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Abstract

The invention relates to a pump-nozzle device comprising a pump having a plunger (11) and a pump chamber (13). The device also comprises a valve (231) having a valve member which controls the hydraulic coupling of a gradual overflow chamber (232) with a discharge channel (22) that is hydraulically coupled with the pump chamber (13) of the pump and a nozzle unit (51). The gradual overflow chamber (232) is hydraulically coupled with a feed channel that can be coupled with a low-pressure fuel feed device. The pump-nozzle device also comprises a 2/2 way valve (24) which, depending on its switch position, couples a first section of the feed channel (21) with the low-pressure fuel feed device or decouples it. For the purpose of control, the 2/2 way valve (24) is coupled with the discharge channel (22) and with the first section of the feed channel (21).

Description

Beschreibungdescription

Pumpe-Düse-VorrichtungPump-nozzle apparatus

Die Erfindung betrifft eine Pumpe-Düse-Vorrichtung mit einer Pumpe, einem Ventil und einer Düseneinheit. Eine derartige Pumpe-Düse-Vorrichtung wird insbesondere zur Kraftstoffzufuhr in einen Brennraum einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine, insbesondere einer Diesel-Brennkraftmaschine einge- setzt. Die Pumpe, eine Steuereinheit, die neben dem Ventil auch einen Stellantrieb umfasst, welche vorzugsweise aus einem Piezostapel gebildet ist, und die Düseneinheit bilden eine Baueinheit. Der Antrieb eines Kolbens der Pumpe erfolgt vorzugsweise über eine Nockenwelle einer Brennkraftmaschine mittels eines Kipphebels.The invention relates to a pump-nozzle device with a pump, a valve and a nozzle unit. Such a pump-nozzle device is used, in particular, for supplying fuel to a combustion chamber of a direct-injection internal combustion engine, in particular a diesel internal combustion engine. The pump, a control unit, which in addition to the valve also comprises an actuator, which is preferably formed from a piezo stack, and the nozzle unit form a structural unit. A piston of the pump is preferably driven via a camshaft of an internal combustion engine by means of a rocker arm.

Die Pumpe ist über das Ventil, das auch als Schaltventil bezeichnet wird, an eine Niederdruck-Kraftstoffzuführein- richtung hydraulisch koppelbar. Sie ist ausgangsseitig mit der Düseneinheit hydraulisch gekoppelt. Einspritzbeginn und Einspritzmenge werden durch das Schaltventil und dessen Stellantrieb bestimmt. Durch die kompakte Bauweise der Pumpe- Düse-Vorrichtung ergibt sich ein sehr geringes Hochdruckvolumen und eine große hydraulische Steifigkeit. Es werden so sehr hohe Einspritzdrücke von ca. 2000 bar ermöglicht. Dieser hohe Einspritzdruck in Verbindung mit der guten Steuerbarkeit des Einspritzbeginns und der Einspritzmenge ermöglichen eine deutliche Reduktion der Emissionen bei gleichzeitig niedrigen Kraftstoffverbrauch beim Einsatz in Brennkraftmaschinen.The pump can be hydraulically coupled to a low-pressure fuel supply device via the valve, which is also referred to as a switching valve. On the output side, it is hydraulically coupled to the nozzle unit. Start of injection and injection quantity are determined by the switching valve and its actuator. The compact design of the pump-nozzle device results in a very low high-pressure volume and great hydraulic rigidity. This enables very high injection pressures of approx. 2000 bar. This high injection pressure in conjunction with the good controllability of the start of injection and the injection quantity enable a significant reduction in emissions with low fuel consumption when used in internal combustion engines.

Aus der DE 198 35 494 C2 ist eine Pumpe-Düse-Vorrichtung bekannt mit einer Pumpe und einem Schaltventil mit einem Ventilglied, das die hydraulische Kopplung eines Absteuerraums mit einem Ablaufkanal steuert. Der Ablaufkanal ist hydrau- lisch gekoppelt mit der Pumpe und einer Düseneinheit. Ein Zulaufkanal ist vorgesehen, der hydraulisch gekoppelt ist mit dem Absteuerraum. Der Zulaufkanal ist anschließbar an eine Niederdruck-KraftstoffVersorgungseinrichtung. Dem Ventilglied ist ein piezoelektrischer Stellantrieb zugeordnet, über den das Ventilglied zwischen zwei Endstellungen verstellt werden kann. In einer ersten Endstellung des Ventilglieds ist der Ablaufkanal hydraulisch gekoppelt mit einem Absteuerraum und dieser wiederum mit dem Zulaufkanal. In einer zweiten Endstellung des Ventilglieds ist der Ablaufkanal hydraulisch entkoppelt von dem Absteuerraum. In der ersten Endstellung des Ventilglieds wird während eines Förderhubs der Pumpe Flu- id von dem Zulaufkanal über den Absteuerraum und den Ablaufkanal von der Pumpe angesaugt. Während eines Arbeitshubs eines Pumpenkolbens der Pumpe wird in der ersten Endposition des Ventilglieds Fluid von der Pumpe über den Zulaufkanal, den Absteuerraum in den Ablaufkanal zurückgedrückt. In der zweiten Endstellung des Ventilglieds kann während des Förderhubs des Pumpenkolbens wegen der fehlenden hydraulischen Kopplung des Ablaufkanals mit dem Absteuerraum und dem Zulaufkanal kein Fluid zurückgedrückt werden und der Pumpenkolben erzeugt Hochdruck. Mit Überschreiten einer vorgegebenen Druckschwelle öffnet eine Düsennadel der Düseneinheit eine Düse der Düseneinheit und es erfolgt eine Einspritzung des Fluids. Das Einspritzende wird dadurch bestimmt, dass das Ventilglied mittels des Stellantriebs in seine erste Endposition gesteuert wird und so Fluid über den Ablaufkanal in den Absteuerraum und den Zulaufkanal zurückströmen kann, was zur Folge hat, dass der Druck in der Pumpe und somit auch in der Düseneinheit abnimmt, was wiederum zu einem Schließen der Düseneinheit führt. Bei einem Einsatz einer derartigen Pumpe-Düse-Vorrichtung in einer Diesel-Brennkraftmaschine wird die Pumpe-Düse-Vorrichtung in der Regel so betrieben, dass die Pumpe-Düse-Vorrichtung während eines Arbeitsspiels die gesamte zuzumessende Kraftstoffmasse verteilt auf mehrere Teileinspritzungen in den Brennraum des Zylinders der Brennkraftmaschine zumisst. Zwischen den Teileinspritzungen muss das Schaltventil in seine Offenstellung gesteuert werden, um den Druck so weit abzu- bauen, dass die Düsennadel schließt. Es kommt dabei zu einem starken Druckabbau und durch den dadurch entstehenden Absteuerstoß zu einer Schwingungsanregung in dem Ablaufkanal und dem Pumpenraum der Pumpe, die sich in erheblichem Maße auf die Mengengenauigkeit der folgenden Teileinspritzung auswirkt.From DE 198 35 494 C2 a pump-nozzle device is known with a pump and a switching valve with a valve member, which controls the hydraulic coupling of a control chamber with an outlet channel. The drain channel is hydraulically coupled to the pump and a nozzle unit. An inlet channel is provided, which is hydraulically coupled to the control chamber. The inlet channel can be connected to a Low-pressure fuel supply system. A piezoelectric actuator is assigned to the valve member, via which the valve member can be adjusted between two end positions. In a first end position of the valve member, the drain channel is hydraulically coupled to a control chamber and this, in turn, to the feed channel. In a second end position of the valve member, the drain channel is hydraulically decoupled from the control chamber. In the first end position of the valve member, the pump draws fluid from the inlet channel via the control chamber and the outlet channel during a delivery stroke of the pump. During a working stroke of a pump piston of the pump, in the first end position of the valve member, fluid is pushed back by the pump via the inlet channel and the control chamber into the outlet channel. In the second end position of the valve member, no fluid can be pressed back during the delivery stroke of the pump piston due to the lack of hydraulic coupling of the outlet channel to the control chamber and the inlet channel, and the pump piston generates high pressure. When a predetermined pressure threshold is exceeded, a nozzle needle of the nozzle unit opens a nozzle of the nozzle unit and the fluid is injected. The end of injection is determined by the fact that the valve member is controlled into its first end position by means of the actuator and thus fluid can flow back via the outlet channel into the control chamber and the inlet channel, with the result that the pressure in the pump and thus also in the nozzle unit decreases, which in turn leads to the nozzle unit being closed. When such a pump-nozzle device is used in a diesel internal combustion engine, the pump-nozzle device is generally operated in such a way that the pump-nozzle device distributes the entire mass of fuel to be metered into several partial injections into the combustion chamber of the engine during one work cycle Cylinder of the internal combustion engine. Between the partial injections, the switching valve must be moved to its open position in order to reduce the pressure so far. build that the nozzle needle closes. This leads to a strong reduction in pressure and, as a result of this, to a surge stimulation in the discharge channel and the pump chamber of the pump, which has a considerable effect on the quantity accuracy of the subsequent partial injection.

Falls das Schaltventil bereits deutlich vor Erreichen des Kraftstoffdrucks in der Niederdruck-Kraftstoffzuführeinrich- tung wieder in seine Schließstellung gesteuert wird, besteht das Problem, dass der genaue Druck, bei dem dieser Schließvorgang erfolgt, nur sehr unpräzise in dem Ablaufkanal und dem Pumpenraum einstellbar ist. Dies führt dann dazu, dass die folgende Teileinspritzung gegebenenfalls nicht zu dem ge- wünschten Zeitpunkt erfolgt.If the switching valve is controlled to its closed position well before the fuel pressure in the low-pressure fuel supply device is reached, there is the problem that the exact pressure at which this closing process takes place can only be set very imprecisely in the outlet channel and the pump chamber. This then means that the subsequent partial injection may not take place at the desired time.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pumpe-Düse-Vorrichtung zu schaffen, die ein präzises Zumessen von Kraftstoff ermöglicht bei mehreren Teileinspritzungen während eines Arbeits- spiels eines Zylinders einer Brennkraftmaschine, der die Pumpe-Düse-Vorrichtung zuordenbar ist.The object of the invention is to create a pump-nozzle device which enables a precise metering of fuel in the case of several partial injections during one working cycle of a cylinder of an internal combustion engine to which the pump-nozzle device can be assigned.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The object is achieved by the features of the independent claim. Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Die Erfindung zeichnet sich aus durch eine Pumpe-Düse-Vorrichtung mit einer Pumpe, die einen Kolben und einen Pumpenraum hat, und mit einem Ventil mit einem Ventilglied, das die hydraulische Kopplung eines Absteuerraums mit einem Ablaufkanal steuert, der hydraulisch gekoppelt ist mit dem Pumpenraum der Pumpe und einer Düseneinheit, wobei der Absteuerraum hydraulisch gekoppelt ist mit einem Zulaufkanal, der mit einer Niederdruck-Kraftstoffzuführeinrichtung koppelbar ist. Ferner hat die Pumpe-Düse-Vorrichtung ein 2/2- egeventil, das einen ersten Abschnitt des Zulaufkanals abhängig von seiner Schaltstellung mit der Niederdruck-Kraftstoffzuführeinrichtung kop- pelt oder entkoppelt, wobei das 2/2-Wegeventil zu Steuerzwecken einerseits mit dem Ablaufkanal und andererseits mit dem ersten Abschnitt des Zulaufkanals hydraulisch gekoppelt ist und so ausgebildet ist, dass es den ersten Abschnitt des Zu- laufkanals mit der Niederdruck-Kraftstoffzuführeinrichtung hydraulisch koppelt, wenn der Druck in dem ersten Abschnitt des Zulaufkanals gleich oder größer ist dem Druck, der von dem Ablaufkanal zu dem 2/2-Wegeventil eingekoppelt wird, abzüglich eines vorgegebenen Druckwertes. Ansonsten entkoppelt das 2/2-Wegeventil den ersten Abschnitt des Zulaufkanals von der Niederdruck-Kraftstoffzuführeinrichtung hydraulisch. Der vorgegebene Druckwert ist durch eine entsprechende Vorspannung einer Feder des 2/2-Wegeventils einstellbar.The invention is characterized by a pump-nozzle device with a pump that has a piston and a pump chamber, and with a valve with a valve member that controls the hydraulic coupling of a control chamber with an outlet channel that is hydraulically coupled to the pump chamber the pump and a nozzle unit, the control chamber being hydraulically coupled to an inlet channel which can be coupled to a low-pressure fuel supply device. Furthermore, the pump-nozzle device has a 2/2-way valve which, depending on its switching position, couples a first section of the inlet channel to the low-pressure fuel supply device. pelt or decoupled, the 2/2-way valve for control purposes on the one hand hydraulically coupled to the outlet channel and on the other hand to the first section of the inlet channel and designed so that it hydraulically couples the first section of the inlet channel to the low-pressure fuel supply device, if the pressure in the first section of the inlet channel is equal to or greater than the pressure which is coupled in from the outlet channel to the 2/2-way valve, minus a predetermined pressure value. Otherwise, the 2/2-way valve hydraulically decouples the first section of the inlet channel from the low-pressure fuel supply device. The specified pressure value can be set by a corresponding preload of a spring of the 2/2-way valve.

Wenn das Ventil von seiner Schließstellung in seine Offenstellung gesteuert wird, fällt zunächst der Druck in dem Ablaufkanal sehr schnell ab. Allerdings steht für diesen Absteuervorgang zunächst nur das Volumen des Absteuerraums und des ersten Abschnitts des Zulaufkanals zur Verfügung. Somit steigt dann der Druck in dem Absteuerraum und dem ersten Abschnitt des Zulaufkanals sehr schnell an, was wiederum zu einem verlangsamten weiteren Abfallen des Drucks in dem Ablaufkanal führt. Dies ermöglicht ein Schließen des Ventils bei einem noch relativ hohen Druckniveau und zu einem präzise vorgegebenen Druckniveau. Dadurch wird erheblich der minimale Spritzabstand zwischen zwei Teileinspritzungen verringert. Ferner hat dies den Vorteil, dass Druckschwingungen zwischen den Teileinspritzungen stark gemindert sind. Darüber hinaus kann das 2/2-Wegeventil auch relativ hohe Fertigungs- toleranzen haben, da es vor der ersten Teileinspritzung den ersten Abschnitt des Zulaufkanals von der Niederdruck-Kraftstoffzuführeinrichtung hydraulisch entkoppelt und ihn erst nach der letzten Teileinspritzung wieder hydraulisch koppelt. Durch das bei einem Öffnen des Ventilgliedes geringere zur Verfügung stehende Absteuervolumen, das durch den Absteuerraum und den ersten Abschnitt des Zulaufkanals gebildet wird, wird die Kavitationszeit vermindert und somit auch die von der Pumpe-Düse-Vorrichtung erzeugten Schallemissionen. Die erfindungsgemäße Pumpe-Düse-Vorrichtung zeichnet sich somit durch einen höheren Wirkungsgrad und Teileinspritzungen aus, die schneller und präziser aufeinanderfolgend steuerbar sind.When the valve is controlled from its closed position to its open position, the pressure in the outlet channel first drops very quickly. However, only the volume of the control chamber and the first section of the inlet channel are initially available for this control process. Thus, the pressure in the control chamber and the first section of the inlet channel then increases very quickly, which in turn leads to a slower further drop in pressure in the outlet channel. This enables the valve to be closed at a still relatively high pressure level and at a precisely specified pressure level. This significantly reduces the minimum spray interval between two partial injections. This also has the advantage that pressure fluctuations between the partial injections are greatly reduced. In addition, the 2/2-way valve can also have relatively high manufacturing tolerances, since it hydraulically decouples the first section of the inlet channel from the low-pressure fuel supply device before the first partial injection and hydraulically couples it again only after the last partial injection. As a result of the smaller control volume available when the valve member is opened, which is formed by the control chamber and the first section of the inlet channel, the cavitation time is reduced and thus also the noise emissions generated by the pump-nozzle device. The pump-nozzle device according to the invention is therefore characterized by a higher degree of efficiency and partial injections which can be controlled more quickly and more precisely in succession.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der erste Abschnitt des Zulaufkanals hydraulisch gekoppelt mit einem Halterraum eines Düsenrückstellmittels. Dies hat den Vorteil, dass nach dem Öffnen des Ventilglieds der Druck in dem Halterraum ansteigt und somit die Vorspannung des Düsenrückstellmittels erhöht. Dies führt wiederum dazu, dass bei einer nachfolgenden Teileinspritzung ein erhöhter Druck in dem Ablaufkanal notwendig ist, um eine Kraftstoffzumessung über die Düseneinheit zu ermöglichen. Somit kann mittels des Ventils auf einfache Art und Weise einerseits der Beginn und das Ende einer Teileinspritzung gesteuert werden und andererseits Fluid lediglich innerhalb der Pumpe-Düse-Vorrichtung verschoben werden. Durch das Ansteigen der Vorspannung des Düsenrückstellmittels nach einem Öffnen des Ventilglieds wird ein schnelleres Beenden der Kraftstoffzumessung unterstützt. Ferner kann so einfach ein gewünschter Kraftstoffdruck bei Beginn der folgenden Teileinspritzung eingestellt werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Pumpe-Düse- Vorrichtung ist in der hydraulischen Kopplung des 2/2-Wege- ventils mit dem Ablaufkanal eine Drossel angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass der Hochdruckabbau an dem 2/2-Wegeventil langsamer erfolgen kann. Durch die Drossel kann einfach ein- gestellt werden, wieviel Volumen beim Schließen des 2/2- Wegeventils entweicht. Ferner kann auch der Öffnungsvorgang des 2/2-Wegeventils sehr präzise eingestellt werden. So kann ggf. sehr genau eingestellt werden, welcher Druck sich in dem Halterraum einstellen kann.In an advantageous embodiment of the invention, the first section of the inlet channel is hydraulically coupled to a holder space of a nozzle return means. This has the advantage that after opening the valve member, the pressure in the holder space increases and thus the pretension of the nozzle return means increases. This in turn leads to the fact that, in the case of a subsequent partial injection, an increased pressure in the outlet channel is necessary in order to enable fuel to be metered in via the nozzle unit. Thus, on the one hand, the start and the end of a partial injection can be controlled in a simple manner by means of the valve and, on the other hand, fluid can only be displaced within the pump-nozzle device. A faster ending of the fuel metering is supported by the increase in the pretension of the nozzle return means after opening the valve member. Furthermore, a desired fuel pressure can be easily set at the beginning of the following partial injection. In a further advantageous embodiment of the pump-nozzle device, a throttle is arranged in the hydraulic coupling of the 2/2-way valve to the discharge channel. This has the advantage that the high-pressure reduction on the 2/2-way valve can take place more slowly. The throttle makes it easy to set how much volume escapes when the 2/2-way valve closes. Furthermore, the opening process of the 2/2-way valve can be set very precisely. In this way, it is possible to set very precisely which pressure can occur in the holder space.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Druckbegrenzungsventil in dem ersten Abschnitt des Zulaufkanals angeordnet. Dadurch kann einfach die Betriebssicherheit der Pumpe-Düse-Vorrichtung erhöht werden. Durch das Druckbegrenzungsventil ist sichergestellt, dass in dem ersten Abschnitt des Zulaufkanals ein vorgegebener Druck nicht über- schritten wird und so verhindert wird, dass es gegebenenfalls zu einer ungewollten Kraftstoffzumessung durch die Pumpe- Düse-Vorrichtung kommt oder auch zu einem möglichen Bersten des ersten Abschnitts des Zulauf anals .In a further advantageous embodiment of the invention, a pressure relief valve is in the first section of the Inlet channel arranged. As a result, the operational safety of the pump-nozzle device can be increased in a simple manner. The pressure relief valve ensures that a predetermined pressure is not exceeded in the first section of the inlet channel and thus prevents an unwanted fuel metering by the pump nozzle device or a possible bursting of the first section of the inflow anal.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are explained below with reference to the schematic drawings. Show it:

Figur 1 eine Pumpe-Düse-Vorrichtung,FIG. 1 shows a pump-nozzle device,

Figur 2a den zeitlichen Verlauf der Schaltstellung SV1 des Ventilglieds 231,2a shows the time course of the switching position SV1 of the valve member 231,

Figur 2b den zeitlichen Verlauf des Drucks p in dem Ablaufkanal 22, Figur 2c den Verlauf der Schaltstellung SV2 des 2/2- Wegeventils 24, Figur 2d den zeitlichen Verlauf des Drucks p in dem Halterraum 52a und somit auch in dem ersten Abschnitt des Zulaufkanals 21 und Figur 2e den zeitlichen Verlauf der zugemessenen Kraftstoffmasse MFF.2b shows the time course of the pressure p in the outlet channel 22, FIG. 2c shows the course of the switch position SV2 of the 2/2-way valve 24, FIG. 2d shows the time course of the pressure p in the holder space 52a and thus also in the first section of the inlet channel 21 and FIG. 2e shows the time profile of the metered fuel mass MFF.

Die Pumpe-Düse-Vorrichtung umfasst eine Pumpeneinheit, eine Steuereinheit und eine Düseneinheit. Die Pumpe-Düse-Vorrichtung wird bevorzugt eingesetzt zum Zuführen von Kraftstoff in den Brennraum eines Zylinders einer Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Diesel-Brennkraftmaschine ausgebildet. Die Brennkraftmaschine hat einen Ansaugtrakt zum Ansaugen von Luft, der mittels Gaseinlassventilen mit Zylindern koppelbar ist. Die Brennkraftmaschine weist ferner einen Abgastrakt auf, der über das Auslassventil ge- steuert die aus den Zylindern auszustoßenden Gase abführt. Den Zylindern sind jeweils Kolben zugeordnet, die jeweils ü- ber eine Pleuelstange mit einer Kurbelwelle gekoppelt sind. Die Kurbelwelle ist mit einer Nockenwelle gekoppelt.The pump-nozzle device comprises a pump unit, a control unit and a nozzle unit. The pump-nozzle device is preferably used to supply fuel into the combustion chamber of a cylinder of an internal combustion engine. The internal combustion engine is preferably designed as a diesel internal combustion engine. The internal combustion engine has an intake tract for the intake of air, which can be coupled to cylinders by means of gas inlet valves. The internal combustion engine also has an exhaust tract which, controlled by the exhaust valve, removes the gases to be expelled from the cylinders. Pistons are assigned to the cylinders. are coupled to a crankshaft via a connecting rod. The crankshaft is coupled to a camshaft.

Die Pumpeneinheit umfasst einen Kolben 11, einen Pumpenkörper 12, einen Pumpenraum 13 und ein Pumpen-Rückstellmittel 14, das vorzugsweise als Feder ausgebildet ist. Der Kolben 11 ist im eingebauten Zustand in einer Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle 16 gekoppelt, vorzugsweise mittels eines Kipphebels, und wird von dieser angetrieben. Der Kolben 11 ist in einer Ausnehmung des Pumpenkörpers 12 geführt und bestimmt abhängig von seiner Position das Volumen des Pumpenraums 13. Das Pumpen-Rückstellmittel 14 ist so ausgebildet und angeordnet, dass das durch den Kolben 11 begrenzte Volumen des Pumpenraums 13 einen Maximalwert aufweist, wenn auf den Kolben 11 keine äußeren Kräfte einwirken, d. h. Kräfte, die über die Kopplung mit der Nockenwelle 16 übertragen werden.The pump unit comprises a piston 11, a pump body 12, a pump chamber 13 and a pump return means 14, which is preferably designed as a spring. When installed in an internal combustion engine, the piston 11 is coupled to a camshaft 16, preferably by means of a rocker arm, and is driven by the latter. The piston 11 is guided in a recess of the pump body 12 and, depending on its position, determines the volume of the pump chamber 13. The pump return means 14 is designed and arranged such that the volume of the pump chamber 13 delimited by the piston 11 has a maximum value if no external forces act on the piston 11, d. H. Forces that are transmitted via the coupling to the camshaft 16.

Die Düseneinheit umfasst einen Düsenkörper 51, in dem ein Düsenrückstellmittel 52, das als Feder und ggf. zusätzlich als Dämpfungseinheit ausgebildet ist, und eine Düsennadel 53 angeordnet sind. Das Düsenrückstellmittel 52 ist in einem Halterraum 52a angeordnet. Die Düsennadel 53 ist in einer Ausnehmung des Düsenkörpers 51 angeordnet und wird im Bereich einer Nadelführung 55 geführt.The nozzle unit comprises a nozzle body 51, in which a nozzle return means 52, which is designed as a spring and possibly also as a damping unit, and a nozzle needle 53 are arranged. The nozzle return means 52 is arranged in a holder space 52a. The nozzle needle 53 is arranged in a recess in the nozzle body 51 and is guided in the region of a needle guide 55.

In einem ersten Zustand liegt die Düsennadel 53 an einem Nadelsitz 54 an und verschließt so eine Düse 56, die zum Zuführen des Kraftstoffs in den Brennraum des Zylinders der Brennkraftmaschine vorgesehen ist. Die Düseneinheit ist vorzugs- weise, wie dargestellt, als nach innen öffnende Düseneinheit ausgebildet.In a first state, the nozzle needle 53 bears against a needle seat 54 and thus closes a nozzle 56 which is provided for supplying the fuel into the combustion chamber of the cylinder of the internal combustion engine. As shown, the nozzle unit is preferably designed as an inwardly opening nozzle unit.

In einem zweiten Zustand ist die Düsennadel 53 leicht beabstandet zu dem Nadelsitz 54 und zwar hin in Richtung zu dem Düsenrückstellmittel 52 angeordnet und gibt so die Düse 56 frei. In diesem zweiten Zustand wird Kraftstoff in den Brennraum des Zylinders der Brennkraftmaschine zugemessen. Der erste oder zweite Zustand wird eingenommen abhängig von einer Kräftebilanz aus der Kraft, die durch das Düsenrückstellmittel 52 auf die Düsennadel 53 wirkt und aus der dieser entgegenwirkenden Kraft, die durch den hydraulischen Druck im Be- reich des Nadelabsatzes 57 hervorgerufen wird.In a second state, the nozzle needle 53 is arranged at a slight distance from the needle seat 54, specifically in the direction of the nozzle return means 52, and thus releases the nozzle 56. In this second state, fuel is metered into the combustion chamber of the cylinder of the internal combustion engine. The The first or second state is assumed as a function of a balance of forces from the force which acts on the nozzle needle 53 through the nozzle restoring means 52 and from the force counteracting this, which is caused by the hydraulic pressure in the area of the needle shoulder 57.

Die Steuereinheit umfasst einen Zulaufkanal 21 und einen Ablaufkanal 22. Der Zulaufkanal 21 und der Ablaufkanal 22 sind mittels eines Ventils hydraulisch koppelbar. Der Zulaufkanal 21 ist von einem niederdruckseitigen Anschluss der Pumpe- Düse-Vorrichtung hin zu dem Ventil geführt. Der niederdruckseitigen Anschluss ist an eine Niederdruck-Kraftstoffzuführeinrichtung 3 anschließbar.The control unit comprises an inlet channel 21 and an outlet channel 22. The inlet channel 21 and the outlet channel 22 can be hydraulically coupled by means of a valve. The inlet channel 21 is guided from a low-pressure connection of the pump nozzle device to the valve. The connection on the low-pressure side can be connected to a low-pressure fuel supply device 3.

Der Ablaufkanal 22 ist hydraulisch mit dem Pumpenraum 13 gekoppelt und ist hin zu dem Nadelabsatz 57 geführt und ist hydraulisch mit der Düse 56 koppelbar abhängig von dem Zustand, der von der Düsennadel 53 eingenommen wird.The drain channel 22 is hydraulically coupled to the pump chamber 13 and is guided towards the needle shoulder 57 and can be hydraulically coupled to the nozzle 56 depending on the state which is assumed by the nozzle needle 53.

Das Ventil umfasst ein Ventilglied 231, das vorzugsweise als sog. A-Ventil ausgebildet ist, d. h. es öffnet nach außen entgegen der Strömungsrichtung des Fluids. Das Ventil umfasst ferner einen Absteuerraum 232, der hydraulisch gekoppelt ist mit dem Zulaufkanal 21 und mittels des Ventilglieds 231 mit einem Hochdruckraum hydraulisch koppelbar ist. Der Hochdruckraum ist hydraulisch gekoppelt mit dem Ablauf anal 22.The valve comprises a valve member 231, which is preferably designed as a so-called A valve, i. H. it opens outwards against the direction of flow of the fluid. The valve further comprises a control chamber 232, which is hydraulically coupled to the inlet channel 21 and can be hydraulically coupled to a high-pressure chamber by means of the valve member 231. The high-pressure chamber is hydraulically coupled to the drain 22.

In der geschlossenen Stellung des Ventilglieds 231 liegt das Ventilglied 231 an einem Ventilsitz 234 eines Ventilkörpers 237 an. Ferner ist ein Ventilrückstellmittel vorgesehen, welches so angeordnet und ausgebildet ist, dass es das Ventilglied 231 in eine Offenstellung, d. h. beabstandet zu dem Ventilsitz 234 drückt, wenn die durch einen Stellantrieb 24 auf das Ventilglied wirkenden Kräfte geringer sind als die Kräfte, die durch das Ventilrückstellmittel auf das Ventilglied 231 wirken. Der Stellantrieb 24 ist vorzugsweise als Piezostapel ausgebildet. Er kann jedoch auch ein anderer dem Fachmann bekannter und für eine derartige Anwendung geeigneter Stellantrieb, wie ein elektromagnetischer Stellantrieb sein.In the closed position of the valve member 231, the valve member 231 bears against a valve seat 234 of a valve body 237. Furthermore, a valve return means is provided, which is arranged and designed such that it presses the valve member 231 into an open position, ie at a distance from the valve seat 234, when the forces acting on the valve member by an actuator 24 are less than the forces caused by the Valve return means act on the valve member 231. The actuator 24 is preferably designed as a piezo stack. However, he can also do another Actuator known to those skilled in the art and suitable for such an application, such as an electromagnetic actuator.

Der Stellantrieb 24 ist vorzugsweise mittels eines Übertragers, der vorzugsweise den Hub des Stellantriebs 24 verstärkt, mit dem Ventilglied 231 gekoppelt. An dem Stellantrieb 24 ist vorzugsweise auch ein Stecker zur Aufnahme von elektrischen Kontakten zur Ansteuerung des Stellantriebs 24 vorgesehen.The actuator 24 is preferably coupled to the valve member 231 by means of a transformer, which preferably increases the stroke of the actuator 24. A connector for receiving electrical contacts for actuating the actuator 24 is preferably also provided on the actuator 24.

In der Offenstellung des Ventilglieds 231 wird bei einer Bewegung des Kolbens 11, die nach oben d. h. in Richtung weg von der Düse 56 gerichtet ist, Kraftstoff über den Zulaufka- nal 21 hin zum Pumpenraum 13 angesaugt. Solange sich das Ventilglied 231 während einer anschließenden Abwärtsbewegung des Kolbens 11, d. h. bei einer hin zu der Düse 56 gerichteten Bewegung, weiterhin in seiner Offenstellung befindet, wird der in dem Pumpenraum 13 und dem Ablaufkanal 22 befindliche Kraftstoff über das Ventil wieder in den Absteuerraum 232 und ggf. in den Zulauf anal 21 zurückgedrückt.In the open position of the valve member 231 when the piston 11 moves upward d. H. is directed in the direction away from the nozzle 56, fuel is sucked in via the inlet channel 21 towards the pump chamber 13. As long as the valve member 231 during a subsequent downward movement of the piston 11, i. H. in the event of a movement directed towards the nozzle 56, which is still in its open position, the fuel located in the pump chamber 13 and the outlet channel 22 is pushed back into the control chamber 232 and possibly into the inlet 21 via the valve.

Wenn jedoch bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 11 das Ventilglied 231 in seine geschlossene Stellung gesteuert ist, wird der im Pumpenraum 13 und somit auch der im Ablaufkanal 22 und der in dem Hochdruckraum 233 befindliche Kraftstoff verdichtet, wodurch der Druck mit zunehmender Abwärtsbewegung des Kolbens 11 im Pumpenraum 13, im Hochdruckraum 233 und im Ablaufkanal 22 zunimmt. Entsprechend dem steigenden Druck im Ablaufkanal 22 erhöht sich auch die durch den Hydraulikdruck hervorgerufene Kraft, die auf den Nadelabsatz 57 in Richtung einer Öffnungsbewegung der Düsennadel 53 zum Freigeben der Düse 56 wirkt. Wenn der Druck in dem Ablaufkanal 22 einen Wert überschreitet, bei dem die durch den Hydraulikdruck her- vorgerufene Kraft auf den Nadelabsatz 57 größer ist als die dieser entgegenwirkende Kraft des Düsenrückstellmittels 52, bewegt sich die Düsennadel 53 weg vom Nadelsitz 54 und gibt so die Düse 56 für die Kraftstoffzufuhr zum Zylinder der Brennkraftmaschine frei. Die Düsennadel 53 bewegt sich dann wieder hinein in den Nadelsitz 54 und verschließt somit die Düse 56, wenn der Hydraulikdruck in dem Ablaufkanal 22 den Wert unterschreitet, bei dem die durch den Hydraulikdruck am Nadelabsatz 57 hervorgerufene Kraft kleiner ist als die durch das Düsenrückstellmittel 52 hervorgerufene Kraft. Der Zeitpunkt, an dem dieser Wert unterschritten wird und an dem somit die Kraftstoffzumessung beendet wird, kann durch das Steuern des Ventilglieds 231 von seiner geschlossenen Stellung in eine Offenstellung beeinflusst werden.However, when the valve member 231 is controlled into its closed position during the downward movement of the piston 11, the fuel in the pump chamber 13 and thus also in the discharge channel 22 and in the high-pressure chamber 233 is compressed, as a result of which the pressure increases with the downward movement of the piston 11 in Pump chamber 13, in the high-pressure chamber 233 and in the drain channel 22 increases. Corresponding to the increasing pressure in the outlet channel 22, the force caused by the hydraulic pressure also increases, which acts on the needle shoulder 57 in the direction of an opening movement of the nozzle needle 53 to release the nozzle 56. If the pressure in the discharge channel 22 exceeds a value at which the force on the needle heel 57 caused by the hydraulic pressure is greater than the force of the nozzle return means 52 which counteracts this, the nozzle needle 53 moves away from the needle seat 54 and gives this clears the nozzle 56 for supplying fuel to the cylinder of the internal combustion engine. The nozzle needle 53 then moves back into the needle seat 54 and thus closes the nozzle 56 when the hydraulic pressure in the outlet channel 22 falls below the value at which the force caused by the hydraulic pressure at the needle shoulder 57 is smaller than that caused by the nozzle return means 52 Force. The point in time at which this value falls below and at which the fuel metering is ended can be influenced by controlling the valve member 231 from its closed position to an open position.

Durch das Steuern des Ventilglieds von seiner Schließstellung in seine Offenstellung wird die hydraulische Kopplung zwi- sehen dem Hochdruckraum und dem Absteuerraum 232 und dem Zulaufkanal 21 hergestellt. Aufgrund des beim Öffnen herrschenden hohen Druckunterschiedes zwischen dem Fluid in dem Hochdruckraum und dem Ablaufkanal 22 und dem Fluid in dem Absteuerraum 232 und dem Zulaufkanal 21 strömt dann der Kraftstoff von dem Hochdruckraum mit sehr hoher Geschwindigkeit, in der Regel mit Schallgeschwindigkeit, in den Absteuerraum 232 und weiter in den Zulaufkanal 21. Dadurch wird dann der Druck in dem Hochdruckraum und dem Ablaufkanal 22 schnell so stark verringert, dass die von dem Düsenrückstellmittel 52 auf die Düsennadel 53 wirkenden Kräfte dazu führen, dass sich die Düsennadel 53 in den Nadelsitz 54 bewegt und somit dann die Düse 56 verschließt.By controlling the valve member from its closed position to its open position, the hydraulic coupling between the high-pressure chamber and the control chamber 232 and the inlet channel 21 is established. Due to the high pressure difference between the fluid in the high-pressure chamber and the drain channel 22 and the fluid in the control chamber 232 and the inlet channel 21, the fuel then flows from the high-pressure chamber into the control chamber 232 at a very high speed, usually at the speed of sound and further into the inlet channel 21. As a result, the pressure in the high-pressure chamber and the outlet channel 22 is then rapidly reduced to such an extent that the forces acting on the nozzle needle 53 from the nozzle restoring means 52 cause the nozzle needle 53 to move into the needle seat 54 and thus the nozzle 56 then closes.

Die Pumpe-Düse-Vorrichtung umfasst ferner ein 2/2-Wegeventil 24, das so angeordnet ist, dass es einen ersten Abschnitt des Zulaufkanals abhängig von seiner Schaltstellung- mit der Niederdruck-Kraftstoffzuführeinrichtung 3 koppelt oder entkoppelt. Der erste Abschnitt des Zulaufkanals 21 befindet sich zwischen dem 2/2-Wegeventil 24 und dem Absteuerraum 232. Das 2/2-Wegeventil ist zu Steuerzwecken einerseits mit dem Ablaufkanal 22 und andererseits mit dem ersten Abschnitt des Zulauf anals 21 gekoppelt. Es ist so ausgebildet, dass es den ersten Abschnitt des Zulaufkanals 21 mit der Niederdruck- Kraftstoffzuführeinrichtung 3 hydraulisch koppelt, wenn der Druck in dem ersten Abschnitt des Zulaufkanals 21 gleich oder größer ist dem Druck, der von dem Ablaufkanal 22 zu dem 2/2- Wegeventil 24 eingekoppelt wird, abzüglich eines vorgegebenen Druckwertes. Der vorgegebene Druckwert ist durch eine entsprechende Vorspannung einer Feder des 2/2-Wegeventils einstellbar.The pump-nozzle device further comprises a 2/2-way valve 24, which is arranged in such a way that it couples or uncouples a first section of the inlet channel, depending on its switching position, with the low-pressure fuel supply device 3. The first section of the inlet channel 21 is located between the 2/2-way valve 24 and the control chamber 232. For control purposes, the 2/2-way valve is coupled on the one hand to the outlet channel 22 and on the other hand to the first section of the inlet 21. It is designed so that it can hydraulically couples the first section of the inlet channel 21 to the low-pressure fuel supply device 3 if the pressure in the first section of the inlet channel 21 is equal to or greater than the pressure which is coupled in from the outlet channel 22 to the 2/2-way valve 24, minus a predetermined one pressure value. The specified pressure value can be set by a corresponding preload of a spring of the 2/2-way valve.

Bevorzugt ist ferner der Halterraum 52a des Düsenrückstellmittels 52 hydraulisch gekoppelt mit dem ersten Abschnitt des Zulaufkanals 21.Furthermore, the holder space 52a of the nozzle return means 52 is preferably hydraulically coupled to the first section of the inlet channel 21.

Ferner ist bevorzugt in der hydraulischen Kopplung des 2/2- Wegeventils 24 eine Drossel 25 angeordnet. Ferner ist bevorzugt ein Druckbegrenzungsventil 26 mit dem ersten Abschnitt des Zulaufkanals 21 hydraulisch gekoppelt. Durch das Druckbegrenzungsventil 26 kann auf einfache Art und Weise sichergestellt werden, dass der Druck in dem ersten Abschnitt des Zu- laufkanals 21 einen mittels des Druckbegrenzungsventils einstellbaren Druck nicht überschreitet.Furthermore, a throttle 25 is preferably arranged in the hydraulic coupling of the 2/2-way valve 24. Furthermore, a pressure limiting valve 26 is preferably hydraulically coupled to the first section of the inlet channel 21. The pressure limiting valve 26 can be used to ensure in a simple manner that the pressure in the first section of the inlet channel 21 does not exceed a pressure that can be set by means of the pressure limiting valve.

Wenn das Ventilglied 231 in seiner Offenstellung ist und der Kolben der Pumpe einen Ansaughub macht, ist das 2/2-Wegeven- til 24 in seiner Offenstellung und es kann somit Kraftstoff von der Niederdruck-Kraftstoffzuführeinrichtung 3 hin zu dem Ablaufkanal 22 angesaugt werden.When the valve member 231 is in its open position and the piston of the pump makes a suction stroke, the 2/2-way valve 24 is in its open position and fuel can thus be drawn in from the low-pressure fuel supply device 3 to the outlet channel 22.

Wenn das Ventilglied 231 in seine Schließstellung gesteuert wird, steigt bei einem Hub des Kolbens 11 in Richtung hin zu der Düsennadel 53 der Druck in dem Ablaufkanal 22 an. Der Druck in dem ersten Abschnitt des Zulaufkanals 21 bleibt hingegen unverändert. Sobald der Druck, der von dem Ablaufkanal 22 zu dem 2/2-Wegeventil 24 eingekoppelt wird, größer ist als der Druck in dem ersten Abschnitt des Zulaufkanals 21, entkoppelt das 2/2-Wegeventil 24 den ersten Abschnitt des Zulaufkanals 21 von der Niederdruck-Kraftstoffzuführeinrichtung 3. Wird anschließend das Ventilglied 231 wieder in seine Offenstellung gesteuert, z.B. um eine Teileinspritzung des Kraftstoffs zu beenden, so kann der Kraftstoff lediglich zurück in den Absteuerraum 232 und den ersten Abschnitt des Zu- laufkanals 21 strömen. Dies hat zur Folge, dass der Druck in dem Ablaufkanal zunächst sehr schnell abfällt, dann aber der Druck in dem ersten Abschnitt 21 des Zulaufkanals sehr schnell zunimmt, was zur Folge hat, dass dann der Druck in dem Ablaufkanal 22 langsamer abfällt. Dadurch wird die Kavi- tationszeit und somit die Schallemissionen der Pumpe-Düse- Vorrichtung erheblich verringert im Vergleich zu einer Pumpe- Düse-Vorrichtung ohne das 2/2-Wegeventil 24. Darüber hinaus entsteht so auch eine weniger stark ausgeprägte Druckwelle, die zwischen dem Ventilglied 231 und der Düseneinheit bzw. dem Pumpenraum 13 hin und her läuft. Dadurch ergibt sich dann eine präzisere Einstellung des Beginns der nächsten Teileinspritzung.If the valve member 231 is controlled into its closed position, the pressure in the outlet channel 22 increases when the piston 11 is lifted in the direction of the nozzle needle 53. In contrast, the pressure in the first section of the inlet channel 21 remains unchanged. As soon as the pressure which is coupled in from the outlet channel 22 to the 2/2-way valve 24 is greater than the pressure in the first section of the inlet channel 21, the 2/2-way valve 24 decouples the first section of the inlet channel 21 from the low pressure -Kraftstoffzuführeinrichtung 3. If the valve member 231 is subsequently moved back into its open position, for example to end a partial injection of the fuel, the fuel can only flow back into the control chamber 232 and the first section of the inlet channel 21. This has the consequence that the pressure in the outlet channel initially drops very quickly, but then the pressure in the first section 21 of the inlet channel increases very quickly, with the result that the pressure in the outlet channel 22 then drops more slowly. This significantly reduces the cavitation time and thus the noise emissions of the pump-nozzle device compared to a pump-nozzle device without the 2/2-way valve 24. In addition, a less pronounced pressure wave occurs between the Valve member 231 and the nozzle unit or the pump chamber 13 runs back and forth. This then results in a more precise setting of the start of the next partial injection.

Ferner strömt bei einem derartigen Absteuervorgang das Fluid auch durch den ersten Abschnitt des Zulaufkanals 21 hin zu dem Halterraum 52a des Düsenrückstellmittels 52. Durch den so hervorgerufenen Druckanstieg in dem Halterraum 52a steigt die Vorspannkraft des Rückstellmittels 52. Dadurch wird ein schnelles Schließen der Düse 56 unterstützt. So kann der Schließvorgang der Düsennadel 53 trotz eines gegebenenfalls geringeren Druckabfallgradienten in dem Ablaufkanal 22 sehr schnell erfolgen. Der Druckanstieg in dem Halterraum 52a hat ferner zur Folge, dass der Druck, der bei einer folgenden Teileinspritzung in dem Ablaufkanal 22 notwendig ist, um die Düsennadel entgegen der Kraft des Rückstellmittels 52 anzuheben, um die Düse 56 freizugeben, erhöht ist. Es lässt sich somit einfach der sogenannte Öffnungsdruck der Düsennadel 53 einstellen. Figur 2a zeigt den zeitlichen Verlauf der Schaltstellung SV des Ventilglieds 231, wobei CL die Schließstellung bezeichnet und OP die Offenstellung bezeichnet. Ferner zeigt Figur 2b den zeitlichen Verlauf des Drucks in dem Ablaufkanal 22. Figur 2c zeigt den Verlauf der Schaltstellung SV2 des 2/2- Wegeventils 24 aufgetragen über die Zeit t. Figur 2d zeigt den zeitlichen Verlauf des Drucks in dem Halterraum 52a und somit auch in dem ersten Abschnitt des Zulaufkanals 21. Figur 2e zeigt den zeitlichen Verlauf der zugemessenen Kraftstoffmasse MFF. Zu einem Zeitpunkt tl wird das Ventilglied 231 in seine Schließstellung CL gesteuert. Zu einem Zeitpunkt t2 beginnt dann der Druck in dem Ablaufkanal 22 zu steigen. Zu ei- nem Zeitpunkt t3 ist dann der zu dem 2/2-Wegeventil vom Ablaufkanal 22 eingekoppelte Druck höher als der Druck in dem Zulaufkanal 21 zuzüglich der vorgegebenen Druckwertes, was zu einem Verändern der Schaltstellung in die Schließstellung CL des 2/2-Wegeventils 24 führt.Furthermore, with such a control process, the fluid also flows through the first section of the inlet channel 21 to the holder space 52a of the nozzle return means 52. The resulting pressure increase in the holder space 52a increases the pretensioning force of the reset means 52. This supports rapid closing of the nozzle 56 , Thus, the closing process of the nozzle needle 53 can take place very quickly despite a possibly lower pressure drop gradient in the outlet channel 22. The pressure increase in the holder space 52a also has the consequence that the pressure which is necessary in the case of a subsequent partial injection in the outlet channel 22 in order to raise the nozzle needle counter to the force of the return means 52 in order to release the nozzle 56 is increased. The so-called opening pressure of the nozzle needle 53 can thus easily be set. FIG. 2a shows the time course of the switching position SV of the valve member 231, where CL denotes the closed position and OP denotes the open position. Figure 2b also shows the time course of the pressure in the outlet channel 22. Figure 2c shows the course of the switch position SV2 of the 2/2-way valve 24 plotted against the time t. Figure 2d shows the time course of the pressure in the holder space 52a and thus also in the first section of the inlet channel 21. Figure 2e shows the time course of the metered fuel mass MFF. At a time t1, the valve member 231 is controlled into its closed position CL. At a time t2, the pressure in the drain channel 22 then begins to rise. At a point in time t3, the pressure coupled into the 2/2-way valve from the discharge channel 22 is then higher than the pressure in the inlet channel 21 plus the predetermined pressure value, which leads to a change in the switching position to the closed position CL of the 2/2-way valve 24 leads.

Zu einem Zeitpunkt t4 erreicht der Druck in dem Ablaufkanal 22, der in erster Näherung dem Druck in dem Pumpenraum 13 entspricht, einen ersten Öffnungsdruckwert PÖ1, was zu einem Abheben der Düsennadel 53 von ihrem Ventilsitz 54 und somit einem Freigeben der Düse 56 und zur Kraftstoffzufuhr führt.At a point in time t4, the pressure in the outlet channel 22, which corresponds in a first approximation to the pressure in the pump chamber 13, reaches a first opening pressure value PO1, which leads to a lifting of the nozzle needle 53 from its valve seat 54 and thus a release of the nozzle 56 and a fuel supply leads.

Zu einem Zeitpunkt t5 wird das Ventilglied 231 wieder in seine Offenstellung OP gesteuert, was dann zur Folge hat, dass der Druck in dem Ablaufkanal 22 abfällt und der Druck in dem ersten Abschnitt des Zulaufkanals 21 und in dem Halterraum 52a ansteigt. Ab einem Zeitpunkt t6 bis zu einem Zeitpunkt t8 bleibt dann der Druck in dem Ablaufkanal unverändert oder steigt nur sehr leicht an, was durch den Hub des Kolbens 11 hervorgerufen wird. Zu einem Zeitpunkt t7 wird das Ventilglied 231 wieder in seine Schließstellung CL gesteuert. Zu einem Zeitpunkt t9 erreicht dann der Druck in dem Ablaufkanal 22 den zweiten Öffnungsdruck PÖ2, mit der Folge, dass sich die Düsennadel 53 von ihrem Nadelsitz 54 wegbewegt und die Düse 56 freigibt. Zu einem Zeitpunkt tlO wird das Ventilglied 231 wieder in seine Offenstellung OP gesteuert und der Druck in dem Ablaufkanal 22 fällt wieder ab. Zu einem Zeitpunkt til ist der Druck, der von dem Ablaufkanal 22 zu dem 2/2-Wegeventil 24 eingekoppelt wird, kleiner oder gleich dem Druck in dem ersten Abschnitt des Zulaufkanals 21 zuzüglich des vorgegebenen Druckwertes. Dies führt dann dazu, dass das 2/2-Wegeventil 24 wieder in seine Offenstellung OP gesteuert wird. At a time t5, the valve member 231 is again controlled into its open position OP, which then has the consequence that the pressure in the outlet channel 22 drops and the pressure in the first section of the inlet channel 21 and in the holder space 52a increases. From a point in time t6 to a point in time t8, the pressure in the discharge channel remains unchanged or only increases very slightly, which is caused by the stroke of the piston 11. At a time t7, the valve member 231 is again controlled into its closed position CL. At a point in time t9, the pressure in the outlet channel 22 then reaches the second opening pressure PO2, with the result that the nozzle needle 53 moves away from its needle seat 54 and the nozzle 56 is released. At a time t10, the valve member 231 is again controlled into its open position OP and the pressure in the outlet channel 22 drops again. At a time til is the pressure that is coupled from the outlet channel 22 to the 2/2-way valve 24, less than or equal to the pressure in the first section of the inlet channel 21 plus the predetermined pressure value. This then leads to the 2/2-way valve 24 being controlled into its open position OP again.

Claims

Patentansprüche claims 1. Pumpe-Düse-Vorrichtung mit einer Pumpe, die einen Kolben (11) und einen Pumpenraum (13) hat, und mit einem Ventilglied (231), das die hydraulische Kopplung eines Absteuerraums1. Pump-nozzle device with a pump, which has a piston (11) and a pump chamber (13), and with a valve member (231), the hydraulic coupling of a control chamber (232) mit einem Ablaufkanal (22) steuert, der hydraulisch gekoppelt ist mit dem Pumpenraum (13) der Pumpe und einer Düseneinheit, wobei der Absteuerraum (232) hydraulisch gekoppelt ist mit einem Zulaufkanal, der mit einer Niederdruck- Kraftstoffzuführeinrichtung koppelbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass sie ein 2/2-Wegeventil (24) hat, das einen ersten Abschnitt des Zulaufkanals (21) abhängig von seiner Schaltstellung (SV2) mit der Niederdruck-Kraftstoffzuführeinrichtung (3) koppelt oder entkoppelt, wobei das 2/2-Wegeventil (24) zu Steuerzwecken einerseits mit dem Ablaufkanal (22) und andererseits mit dem ersten Abschnitt des Zulaufkanals (21) gekoppelt ist und so ausgebildet ist, dass es den ersten Abschnitt des Zulaufkanals (21) mit der Niederdruck-Kraftstoff- zuführeinrichtung (3) hydraulisch koppelt, wenn der Druck in dem ersten Abschnitt des Zulaufkanals (21) gleich oder größer ist dem Druck, der von dem Ablaufkanal (22) zu dem 2/2-Wege- ventil (24) eingekoppelt wird, abzüglich eines vorgegebenen Druckwertes und es ansonsten den ersten Abschnitt des Zulauf- kanals (21) von der Niederdruck-Kraftstoffzuführeinrichtung (3) entkoppelt.(232) controls with a drain channel (22), which is hydraulically coupled to the pump chamber (13) of the pump and a nozzle unit, wherein the control chamber (232) is hydraulically coupled to an inlet channel, which can be coupled to a low-pressure fuel supply device that it has a 2/2-way valve (24) which couples or decouples a first section of the inlet channel (21) depending on its switching position (SV2) with the low-pressure fuel supply device (3), the 2/2-way valve ( 24) for control purposes is coupled on the one hand to the outlet channel (22) and on the other hand to the first section of the inlet channel (21) and is designed such that it hydraulically connects the first section of the inlet channel (21) with the low-pressure fuel supply device (3) couples when the pressure in the first section of the inlet channel (21) is equal to or greater than the pressure from the outlet channel (22) to the 2/2-way valve (24) is coupled, minus a predetermined pressure value and it otherwise decouples the first section of the inlet channel (21) from the low-pressure fuel supply device (3). 2. Pumpe-Düse-Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der erste Abschnitt des Zulaufkanals (21) hydraulisch gekoppelt ist mit einem Halterraum (52a) eines Düsenrückstellmittels (52) .2. Pump-nozzle device according to claim 1, so that the first section of the inlet channel (21) is hydraulically coupled to a holder space (52a) of a nozzle return means (52). 3. Pumpe-Düse-Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprü- ehe, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in der hydraulischen Kopplung des 2/2-Wegeventils (24) mit dem Ablaufkanal (22) eine Drossel (25) angeordnet ist.3. Pump-nozzle device according to one of the preceding claims before, characterized in that A throttle (25) is arranged in the hydraulic coupling of the 2/2-way valve (24) to the outlet channel (22). 4. Pumpe-Düse-Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprü- ehe, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Druckbegrenzungsventil (26) in dem ersten Abschnitt des4. Pump-nozzle device according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n e z e i c h n e t that a pressure relief valve (26) in the first section of Zulaufkanals (21) angeordnet ist. Inlet channel (21) is arranged.
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