[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzventil gemäss Patentanspruch 1.
[0002] In der älteren PCT/CH2005/000 098 ist ein Brennstoffeinspritzventil offenbart, dessen hydraulische Steuervorrichtung zum Steuern der Verstellbewegung eines Einspritzventilgliedes einen im Gehäuse des Brennstoffeinspritzventils gehaltenen Steuerkörper aufweist. Dieser ist mit einem Steuerdurchlass versehen, der auf der einen, ersten Stirnseite des Steuerkörpers mit einem Steuerraum in Verbindung steht und auf der anderen, zweiten Stirnseite des Steuerkörpers verschlossen und mittels eines Pilotventils mit einem Niederdruckraum verbindbar ist. Der Steuerdurchlass weist benachbart zur zweiten Stirnseite eine Drosselverengung auf.
Die Verbindung zum Steuerraum ist durch einen weiteren Abschnitt des Steuerdurchlasses gebildet, welcher durch einen Zwischenventilkörper hindurchverläuft, der seinerseits mit seiner der ersten Stirnseite abgewandten Frontseite den Steuerraum begrenzt. Benachbart zu dieser Frontseite weist der weitere Abschnitt des Steuerdurchlasses eine weitere Drosselverengung auf. Die erste Stirnseite des Steuerkörpers bildet einen Ventilsitz für den Zwischenventilkörper, welcher bei Anlage am Steuerkörper Brennstoffzufuhrdurchlässe verschliesst.
[0003] Beim Öffnen des Pilotventils, um einen Einspritzvorgang auszulösen, baut sich der Druck zuerst im von den beiden Drosselverengungen begrenzten Raum des Steuerdurchlasses und weiteren Abschnittes des Steuerdurchlasses ab.
Der Druck im Steuerraum wird dadurch bezüglich der Öffnung des Pilotventils erst verzögert abgebaut, was eine Verzögerung des Beginns des Einspritzvorgangs mit sich zieht. Dank des durch den Steuerkörper und den Zwischenventilkörper gebildeten Zwischenventils folgt die Beendigung eines Einspritzvorgangs sehr schnell nach dem Schliessen des Pilotventils, da sich der Zwischenventilkörper vom Steuerkörper abhebt und den Zufluss von unter Hochdruck stehenden Brennstoff durch die Brennstoffzufuhrdurchlässe freigibt.
[0004] Aus der US 5 685 483 A sind Brennstoffeinspritzventile bekannt, deren mit dem Einspritzventilglied verbundene Kolben einen Fortsatz aufweisen. Der Fortsatz ist in enger Gleitpassung in einer Steuerhülse geführt, die ihrerseits in enger Gleitpassung am Gehäuse des Brennstoffeinspritzventils gelagert ist.
Ein im Gehäuse gehaltener Steuerkörper weist einen Steuerdurchlass auf, der auf der einen, ersten Stirnseite des Steuerkörpers unmittelbar mit einem ersten Steuerraum in Verbindung steht und auf der anderen, zweiten Stirnseite des Steuerkörpers verschlossen und mittels eines Pilotventils mit einem Niederdruckraum verbindbar ist. Weiter ist der erste Steuerraum vom Kolbenfortsatz und umfangsseitig von der Steuerhülse begrenzt, welche unter Federkraft an der ersten Stirnseite des Steuerkörpers anliegt. Mit ihrer dem Steuerkörper abgewandten Stirnseite begrenzt die Steuerhülse einen ringförmigen zweiten Steuerraum, der andererseits vom Steuerkolben und umfangsseitig vom Gehäuse begrenzt ist.
Dieser zweite Steuerraum ist in Folge der engen Gleitpassung zwischen der Steuerhülse und dem Kolbenfortsatz vom ersten Steuerraum hydraulisch getrennt und er ist direkt mit einem Brennstoffhochdruckraum verbunden, dies entweder über eine Drosselwirkung entfaltende Verbindung und/oder über eine ein Rückschlagventil aufweisende Verbindung, oder über eine Verbindung ohne Drosselwirkung und ohne Rückschlagventil.
[0005] Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Brennstoffeinspritzventil zu schaffen, welches im Stande ist,
mit sehr geringer Zeitverzögerung sowohl eine Brennstoffeinspritzung zu beginnen als auch zu beenden.
[0006] Diese Aufgabe wird mit einem Brennstoffeinspritzventil gemäss Patentanspruch 1 gelöst.
[0007] Mit erfindungsgemässen Brennstoffeinspritzventilen können Mehrfacheinspritzungen mit äusserst geringem Zeitabstand zwischen dem Ende der einen Einspritzung und dem Beginn der nachfolgenden Einspritzung erzielt werden. Die erste Einspritzung kann eine Voreinspritzung sein, die Zweite eine Haupteinspritzung. Es können auch eine Vor-, eine Haupt- und eine Nacheinspritzung mit äusserst kurzen Zeitabständen, oder Mehrfacheinspritzungen mit mehr als drei getrennten Einspritzungen sein.
Es können aber auch Einspritzungen sein, die sich überlappen und bei denen also keine eigentliche Trennung der Einspritzvorgänge vorhanden ist, wohl aber eine merkliche Beeinflussung des zeitlichen Verlaufs des Einspritzvorgangs.
[0008] Beim Öffnen des Pilotventils wirkt sich die Druckabsenkung in einem ersten Steuerraum sofort auf ein Kolbenelement aus, was seinerseits sofort eine Öffnungskraft auf das Einspritzventilglied bewirkt. Die Brennstoffverdrängung aus einem zweiten Steuerraum in den ersten Steuerraum erfolgt über eine Drosselverbindung, ohne dass in den zweiten Steuerraum Brennstoff nachfliessen kann, was Zeitverzögerungen praktisch vermeidet.
Das Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum beginnt somit bezüglich des Öffnens des Pilotventils mit nur minimalstem Zeitverzug.
[0009] Beim Schliessen des Pilotventils steigt sofort der Druck im ersten Steuerraum an, was sehr rasch die Schliessbewegung des Einspritzventilgliedes in Gang setzt. Die durch diese Schliessbewegung erwirkte Vergrösserung des Volumens des zweiten Steuerraums erzeugt auf dem Ventilkörper eine Sogkraft, welche das Abheben des Ventilkörpers ab dem Steuerkörper unterstützt.
Dadurch kann sehr rasch nach dem Schliessen des Pilotventils unter Hochdruck stehender Brennstoff sowohl in den ersten Steuerraum, als auch durch einen Spalt um den Zwischenventilkörper in den zweiten Steuerraum nachfliessen, was zu einem äusserst raschen Schliessen des Einspritzventils und somit zu einer Beendigung des Einspritzens von Brennstoff mit nur minimalstem Verzug bezüglich das Schliessen des Pilotventils führt.
[0010] Besonders bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Einspritzventils sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
[0011] Die Erfindung wird anhand in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.
[0012] Es zeigen rein schematisch:
<tb>Fig. 1<sep>im Längsschnitt ein erfindungsgemässes Brennstoffeinspritzventil;
<tb>Fig. 2<sep>gegenüber Fig. 1 vergrössert einen Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils mit einer ersten Ausführungsform einer hydraulischen Steuervorrichtung gemäss der Erfindung;
<tb>Fig. 3<sep>in gleicher Darstellung wie Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Steuervorrichtung;
<tb>Fig. 4<sep>in gleicher Darstellung wie Fig. 2 eine dritte Ausführungsform der Steuervorrichtung;
<tb>Fig. 5<sep>in gleicher Darstellung wie Fig. 2 eine vierte Ausführungsform der Steuervorrichtung;
<tb>Fig. 6<sep>in gleicher Darstellung wie Fig. 2 eine fünfte Ausführungsform der Steuervorrichtung;
<tb>Fig. 7<sep>in Ansicht eine erste Ausführungsform einer ersten Stirnseite eines Steuerkörpers der Steuervorrichtung;
<tb>Fig. 8<sep>in gleicher Darstellung wie Fig. 7 eine zweite Ausführungsform der ersten Stirnseite des Steuerkörpers;
<tb>Fig. 9<sep>in gleicher Darstellung wie Fig. 7 eine dritte Ausführungsform der ersten Stirnseite des Steuerkörpers; und
<tb>Fig. 10<sep>in gleicher Darstellung wie Fig. 2 eine sechste Ausführungsform der Steuervorrichtung.
[0013] Das in der Fig. 1 schematisch im Längsschnitt dargestellte Brennstoffeinspritzventil 10 weist ein längliches Gehäuse 12 auf, das durch einen - bezüglich der Darstellung in Fig. 1 - oberen Gehäuseteil 14 und ein Ventilsitzelement 16 gebildet ist. Das Ventilsitzelement 16 ist mittels eines als Spannmutter ausgebildeten Halteelements 18 mit dem oberen Gehäuseteil 14 dicht verbunden.
[0014] Das Ventilsitzelement 16 weist, auf seiner Innenseite, einen kegelmantelförmigen Einspritzventilsitz 20 sowie Einspritzöffnungen 22 auf. im Innern des Gehäuses 12 ist eine zentrale, zur Längsachse A des Gehäuses 12 koaxiale Bohrung 24 mit sich über ihre Länge änderndem Durchmesser ausgebildet, die einen Hochdruckraum 26 festlegt.
Dieser Hochdruckraum 26 steht mit einem Brennstoffhochdruckeinlass 28 am oberen Gehäuseteil 14 in Verbindung und erstreckt sich bis zum Einspritzventilsitz 20 hin.
[0015] Im Inneren des Gehäuses 12, das heisst in der Bohrung 24, ist ein als Ventilnadel ausgebildetes, zur Längsachse A koaxiales Einspritzventilglied 30 angeordnet, welches in der in der Fig. 1 gezeigten Schliessstellung mit seiner Spitze mit dem Einspritzventilsitz 20 zusammenwirkt, um die Einspritzöffnungen 22 zu verschliessen.
Zum Freigeben der Einspritzöffnungen 22 wird das Einspritzventilglied 30 mittels einer hydraulischen Steuervorrichtung 32, deren Aufbau an Hand der Fig. 2 näher erläutert wird, vom Einspritzventilsitz 20 abgehoben.
[0016] Das Einspritzventilglied 30 ist mit einem als Führung 34 ausgebildeten Teilstück mittels einer Gleitpassung von ca. 0,002 bis 0,03 mm im Ventilsitzelement 16 geführt. Zur Gewährleistung einer hydraulischen Verbindung ist das Einspritzventilglied 30 im Bereich dieser Führung 34 mit Anschliffflächen versehen. Das Einspritzventilglied 30 wird mittels einer Schliessfeder 36 in Schliessrichtung nach unten gedrückt. Die Schliessfeder 36 stützt sich mit ihrem unteren Ende auf einem Stützring 38 ab, der auf einer Schulter 40 am Einspritzventilglied 30 aufliegt.
Mit ihrem anderen oberen Ende ist die Schliessfeder 36 an einer das Einspritzventilglied 30 umgebenden Distanzhülse 42 abgestützt.
[0017] Die verhältnismässig lange, hohlzylindrische Distanzhülse 42 überspannt den Bereich der Einmündung des Brennstoffhochdruckeinlasses 28 in die zentrale Bohrung 24 und ist an ihren Enden mittels Führungsflächen 44, 44 ¾ an der Wand der Bohrung 24 geführt. Dabei beträgt das Spiel zwischen den Führungsflächen 44, 44 ¾ und der Wand der Bohrung 24 zwischen 1/100 und 1/10 mm. Zwischen ihren mit den Führungsflächen 44, 44 ¾ versehenen Enden hat die Distanzhülse 42 einen kleineren Aussendurchmesser, so dass sich zwischen der Wand der Bohrung 24 und dem Aussenumfang der Distanzhülse 42 ein Ringraum 46 bildet, der mit dem Brennstoffhochdruckeinlass 28 in Verbindung steht.
Die Distanzhülse 42 ist mit radialen Durchlassöffnungen 48 versehen, durch die Brennstoff aus dem Ringraum 46 ins Innere der Distanzhülse 42 treten kann.
[0018] Im Gehäuse 12 ist eine Anschlagschulter 50 ausgebildet, die als Anschlag für die Distanzhülse 42 bei einer Verschiebung derselben nach oben dient und mit einer am unteren Ende der Distanzhülse 42 ausgebildeten Anschlagfläche 52 zusammenzuwirken bestimmt ist. An ihrem oberen Ende drückt die Distanzhülse 42 gegen eine zur hydraulischen Steuervorrichtung 32 gehörenden hohlzylindrischen Führungshülse 54, die in ihrem oberen Endbereich mittels einer Führungsfläche 56 (siehe auch Fig. 2) in der zentralen Bohrung 24 geführt ist.
Zwischen der Führungshülse 54 und der Wand der Bohrung 24 ist ein Ringraum 58 vorhanden, der über am oberen Ende der Distanzhülse 42 vorgesehenen Radialdurchlässen 60 mit dem Inneren der Distanzhülse 42 verbunden ist und zum Hochdruckraum 26 gehört.
[0019] Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Fig. 2 weitere Elemente der hydraulischen Steuervorrichtung 32 beschrieben.
[0020] An seinem dem Einspritzventilsitz 20 abgewandten Endbereich weist das Einspritzventilglied 30 einen doppelt wirkenden Steuerkolben 62 auf, der in der Führungshülse 54 in einer engen Gleitpassung 64 von ca. 0,002 bis 0,008 mm geführt ist.
Der Steuerkolben 62 weist auf seiner dem Einspritzventilsitz 20 abgewandten Seite eine ringförmige Stirnfläche 66 auf, welche radial innen von einem ein Kolbenelement 68 bildenden, einstückig am Einspritzventilglied 30 ausgebildeten Steuerkolbenfortsatz 70 begrenzt ist.
[0021] Das kreiszylinderförmige Kolbenelement 68 steht mit seinem freien Endbereich mit einem ringförmig ausgebildeten Zwischenventilkörper 72 in Eingriff, welcher in einer radialen Erweiterung 74 der Führungshülse 54 mit einem einen Spalt 76 bildenden definierten Spiel von typischerweise 0.03-0.15 mm aufgenommen ist. Zwischen dem Zwischenventilkörper 72 und dem Kolbenelement 68 ist eine Gleitpassung 78 von ca. 0.005-0.04 mm vorhanden.
Der Zwischenventilkörper 72 ist in Richtung der Längsachse A verschiebbar, wobei ein schulterartiger Boden der Erweiterung 74 einen Anschlag 80 bildet, welcher mit vom Zwischenventilkörper 72 abstehenden Anschlagnasen 82 zusammenwirkt, um die Bewegung des Zwischenventilkörpers 72 in Richtung zum Einspritzventilsitz 20 hin auf ca. 0.03-0.15 mm zu begrenzen.
[0022] Eine Druckfeder 84, deren Federkraft wesentlich geringer ist als jene der Schliessfeder 36, stützt sich einerseits an der ringförmigen Stirnfläche 66 des Steuerkolbens 62 und andererseits am Zwischenventilkörper 72 ab. Diese Druckfeder 84 drückt den Zwischenventilkörper 72 gegen eine untere erste Stirnseite 86 eines im Gehäuse 12 gehaltenen, pillenartig ausgebildeten Steuerkörpers 88.
Die Führungshülse 54 ist durch die Kraft der Schliessfeder 36 in dichtender Anlage an der ersten Stirnseite 86 gehalten und drückt den Steuerkörper 88, mit dessen der ersten Stirnseite 86 gegenüberliegenden zweiten Stirnseite 86 ¾ in dichtende Anlage an einen Haltekörper 90; siehe Fig. 1.
[0023] Ein erster Steuerraum 92 ist einerseits durch das Kolbenelement 68, andererseits durch die erste Stirnseite 86 des Steuerkörpers 88 und umfangsseitig durch den Zwischenventilkörper 72 begrenzt. Ein zweiter Steuerraum 94 ist einerseits durch die ringförmige Stirnfläche 66 des Steuerkolbens 62, andererseits durch den Zwischenventilkörper 72, radial innen durch das Kolbenelement 68 und radial aussen durch die Führungshülse 54 begrenzt. Der zweite Steuerraum 94 ist mit dem Spalt 76 zwischen der Führungshülse 54 und dem Zwischenventilkörper 72 dauernd verbunden.
Weiter stellt die Gleitpassung 78 zwischen dem Kolbenelement 68 und dem Zwischenventilkörper 72 eine Drosselverbindung 96 zwischen dem ersten Steuerraum 92 und zweiten Steuerraum 94 dar. Bei an der ersten Stirnseite 86 des Steuerkörpers 88 anliegenden Zwischenventilkörper 72 ist der zweite Steuerraum einzig über die Drosselverbindung 96 mit dem ersten Steuerraum 68 verbunden, ansonsten geschlossen.
[0024] Zentrisch zur Längsachse A verläuft durch den Steuerkörper 88 von der ersten Stirnseite 86 zur zweiten Stirnseite 86 ¾ ein Steuerdurchlass 98, welcher benachbart zur zweiten Stirnseite 86 ¾ eine Verengung 100 aufweist.
Der Steuerdurchlass 98 weist somit in einem von der ersten Stirnseite 86 ausgehenden Abschnitt einen wesentlich grösseren Querschnitt als in der Verengung 100 auf; dieser Abschnitt ist hydraulisch gesehen Teil des ersten Steuerraumes 92.
[0025] Weiter weist der Steuerkörper 88 eine von dessen Umfang her radial nach innen verlaufende sacklochartige Bohrung 102 auf, von deren Boden ein Brennstoffdrosseldurchlass 104 in den Abschnitt des Steuerdurchlasses 98 mit grösserem Querschnitt und somit in den ersten Steuerraum 92 mündet. Von der ersten Stirnseite 86 her weist der Steuerkörper 88 bis oberhalb der sacklochartigen Bohrung 102 einen reduzierten Aussendurchmesser 89 - oder, wie in den Fig. 7 bis 9 gezeigt, einen Anschliff 143 - auf, um die sacklochartige Bohrung 102 mit dem Ringraum 58 und somit dem Hochdruckraum 26 dauernd in Verbindung zu halten.
Weiter ist aus Fig. 2 deutlich ersichtlich, dass der Querschnitt des Brennstoffdrosseldurchlasses 104 kleiner ist als jener der Verengung 100 im Steuerdurchlass 98.
[0026] Von der sacklochartigen Bohrung 102 verläuft, parallel zur Längsachse A, ein Brennstoffzufuhrdurchlass 106 zur ersten Stirnseite 86. Der sacklochartigen Bohrung 102 radial gegenüberliegend ist eine weitere sacklochartige Bohrung 102 ¾ vorhanden, die an ihrem Boden verschlossen ist und von welcher ein weiterer Brennstoffzufuhrdurchlass 106 zur ersten Stirnseite 86 hin verläuft.
[0027] Bei an der ersten Stirnseite 86 anliegenden Zwischenventilkörper 72 sind die beiden Brennstoffzufuhrdurchlässe 106 verschlossen; dabei ist der erste Steuerraum 92 ausschliesslich über den Brennstoffdrosseldurchlass 104 mit dem Hochdruckraum 26 verbunden.
Ist der Zwischenventilkörper 72 jedoch vom Steuerkörper 88 abgehoben, ist der erste Steuerraum 92 auch über den zwischen dem Zwischenventilkörper 72 und dem Steuerkörper 88 gebildeten Spalt mit den Brennstoffzufuhrdurchlässen 106 und somit mit dem Hochdruckraum 26 verbunden. Entsprechendes gilt für den zweiten Steuerraum 94, welcher dann über den Spalt 76 zwischen der Führungshülse 54 und dem Zwischenventilkörper 72 auch mit den Brennstoffzufuhrdurchlässen 106 verbunden ist.
[0028] Wie dies Fig. 1 zeigt, liegt der Steuerkörper 88 mit seiner oberen zweiten Stirnseite 86 ¾ an der Unterseite des Haltekörpers 90 an. Der Haltekörper 90 ist mittels eines Aussengewindes in eine Ausnehmung 108 im oberen Gehäuseteil 14 eingeschraubt.
Er liegt dichtend am Boden der Ausnehmung 108 an und dichtet somit zusammen mit dem daran dichtend anliegenden Steuerkörper 88 den Hochdruckraum 26 gegen die Umgebung hin ab.
[0029] Die zweite Stirnseite 86' bildet weiter einen mit einem Pilotventilglied 110 zusammenwirkenden Pilotventilsitz 112 eines Pilotventils 113. Das Pilotventilglied 110 ist in einem Führungsdurchlass des Haltekörpers 90 in Richtung der Längsachse A verschiebbar gelagert und mittels einer Aktuatorfeder 115 eines elektromagnetischen Aktuators 116 in Anlage am Pilotventilsitz 112 gehalten, wodurch der Steuerdurchlass 98 und somit der erste Steuerraum 92 von einem Niederdruckauslass 118 abgetrennt sind.
Ist jedoch durch Erregung des Aktuators 116 das Pilotventilglied 110, entgegen der Kraft der Aktuatorfeder 115 vom Pilotventilsitz 112 abgehoben, fliesst aus dem ersten Steuerraum 92 durch den Steuerdurchlass 98 hindurch Brennstoff zum Niederdruckauslass 118, welcher von diesem in bekannter Art und Weise zu einem Brennstoffvorratsbehälter zurückgeführt wird. Insbesondere was den Aufbau und die Funktionsweise der Abdichtung mittels des Haltekörpers 90 und den Steuerkörper 88 sowie den Aufbau und die Funktionsweise des elektromagnetischen Aktuators 116 und dessen Zusammenwirken mit dem Pilotventilglied 110 betrifft, wird ausdrücklich auf die PCT/CH2005/000 098 verwiesen.
[0030] Bei der folgenden Beschreibung der weiteren Ausführungsformen werden für gleiche oder gleichwirkende Teile die selben Bezugszeigen verwendet, wie im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2.
Weiter werden jeweils nur noch die Unterschiede im Vergleich mit einer bereits beschriebenen Ausführungsform dargelegt.
[0031] Der Unterschied zwischen der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform der Steuervorrichtung 32 gegenüber der in der Fig. 2 gezeigten Ausführungsform besteht einzig darin, dass das Kolbenelement 68 in seinem in den Zwischenventilkörper 72 eingreifenden Endbereich eine umlaufende Nut 120 aufweist, so dass beidseitig dieser Nut 120 durch die Gleitpassung 78 je ein enger kurzer Spalt von ca. 0.005-0.04 mm zwischen dem Kolbenelement 68 und dem Zwischenventilkörper 72 vorhanden ist.
Dadurch ist eine labyrinthartige Dichtung gebildet, welche bei gleicher Gleitpassung 78, wie bei der Ausführungsform gemäss Fig. 2, einen grösseren Druckabfall zwischen dem ersten Steuerraum 92 und zweiten Steuerraum 94 ermöglicht.
[0032] Bei der in der Fig. 4 gezeigten Ausführungsform der Steuervorrichtung 32 ist im Gegensatz zu den in den Fig. 1-3 gezeigten Ausführungsformen die Gleitpassung zwischen dem Zwischenventilkörper 72 und dem Kolbenelement 68 eine enge Gleitpassung 78' von etwa 0.002-0.005 mm. Bei der in der Fig. 4 links der Längsachse A gezeigten Ausführungsform ist die Drosselverbindung 96 zwischen dem ersten Steuerraum 92 und dem zweiten Steuerraum 94 durch einen Anschliff 122 am Kolbenelement 68 gebildet. Der Anschliff 122 verläuft vom freien Ende des Kolbenelements 68 bis unterhalb des Zwischenventilkörpers 72 in den zweiten Steuerraum 94 hinein.
Anstelle des Anschliffs 122 könnte eine entsprechende, in radialer Richtung gegen aussen offene Längsnut am Kolbenelement 68 ausgebildet sein.
[0033] Bei der in der Fig. 4 rechts der Längsachse A gestrichelt gezeigten Ausführungsform weist die Drosselverbindung 96 eine in radialer Richtung verlaufende, sacklochartige Verbindungsausnehmung 124 auf, von welcher durch das Kolbenelement 68 zum ersten Steuerraum 92 eine Drosselbohrung 126 parallel zur Längsachse A verläuft.
Die Verbindungsausnehmung 124 ist in Richtung der Längsachse A derart ausgebildet und angeordnet, dass sie unabhängig von der gegenseitigen Lage des Zwischenventilkörpers 72 und des Kolbenelements 68 dauernd mit dem zweiten Steuerraum 94 verbunden ist.
[0034] Alternativ kann die Position Unterkante des Anschliffs 122 oder der Verbindungsausnehmung 124 so ausgebildet sein, dass bei geschlossenem Einspritzventil, in einem Abstand B von der Unterkante der Gleitpassung 78 ¾ angeordnet ist, wobei der Abstand B kleiner ist als der maximal mögliche Öffungshub H des Einspritzventilgliedes 30, mit welchem es am Steuerkörper 88 anliegt. Damit wird der Drosseldurchlass 96 ab einem bestimmten Hub des Einspritzventilgliedes 30 geschlossen.
Dies beschleunigt nochmals das Abheben des Zwischenventilkörpers 72 beim Schliessvorgang des Einspritzventilgliedes 30.
[0035] Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 5 ist der ringförmige Zwischenventilkörper 72 hülsenförmig ausgebildet und an seinem dem Steuerkörper 88 zugewandten Ende mit einer ringscheibenförmigen Auskragung 128 versehen. Die Wandstärke des Ventilkörpers 72 und der Auskragung 128 sind, verglichen mit dem Zwischenventilkörper 72 der vorgängig beschriebenen Ausführungsbeispiele, relativ dünn. Die Druckfeder 84 stützt sich mit ihrem einen Ende an der Auskragung 128 und mit ihrem anderen Ende an einer stufenartigen Erweiterung 130 der Führungshülse 54 ab. Sie umfasst somit den hülsenförmigen Zwischenventilkörper 72.
In ihrem dem Steuerkörper 88 zugewandten Endbereich ist an der Führungshülse 54 der Anschlag 80 ausgebildet, mit welchem die Auskragung 128 als Anschlagorgan 82 ¾ zusammenwirkt, um den Hub zu begrenzen, mit welchem sich der Zwischenventilkörper 72 vom Steuerkörper 88 wegbewegen kann. Zwischen der Auskragung 128 und der Führungshülse 54 ist wiederum ein durch Spiel von ca. 0.03-0.15 mm gebildeter Spalt 76 vorhanden. Dieser Spalt 76 ist über nutartige Verbindungsausnehmungen 132 in der Auskragung 128 dauernd mit dem zweiten Steuerraum 94 verbunden.
[0036] Auch bei dieser Ausführungsform ist das kreiszylinderförmige Kolbenelement 68 als Steuerkolbenfortsatz 70 am doppelt wirkenden Steuerkolben 62 angeformt. Er greift mit seinem freien Endbereich in enger Gleitpassung 78 ¾ von ca. 0.002-0.008 mm in den Zwischenventilkörper 72 ein.
Die dauernde Drosselverbindung 96 zwischen dem ersten Steuerraum 92 und dem zweiten Steuerraum 94 ist durch eine als radiale Sacklochbohrung ausgebildete Verbindungsausnehmung 124, an deren Boden eine Drosselbohrung 126 anschliesst, gebildet, die ihrerseits in eine zur Längsachse A coaxiale, vom freien Ende des Kolbenelements 68 her verlaufende sacklochartige Verbindungsbohrung 134 mündet. Die Verbindungsausnehmung 124 befindet sich zwischen der Stirnfläche 66 des Steuerkolbens 62 und dem Zwischenventilkörper 72 und ist dadurch dauernd mit dem zweiten Steuerraum 94 verbunden. Das Kolbenelement 68 weist weiter an seinem freien Ende einen zentralen Anschlagvorsprung 136 auf, welcher die Verbindungsausnehmung 132 umgibt und dazu dient, durch Anschlagen am Steuerkörper 88 den Öffnungshub des Einspritzventilgliedes 30 zu begrenzen.
Bei dieser Ausführungsform ist das Volumen der Verbindungsbohrung 134 hydraulisch dem ersten Steuerraum 92 zuzurechnen.
[0037] Die Brennstoffzufuhrdurchlässe 106 sind, im Vergleich mit den früheren Ausführungsformen, in Richtung zur ersten Stirnseite 86 des Steuerkörpers 88 hin mit einer trichterförmigen Zufuhrerweiterung 138 versehen.
Diese hat zur Folge, dass der Durchlassquerschnitt bereits bei sehr kleinem Hub des Zwischenventilkörpers 72 vom Steuerkörper 88 weg relativ gross wird und somit sehr rasch nach dem Abheben des Zwischenventilkörpers 72 eine ansehnliche Brennstoffmenge einerseits in den ersten Steuerraum 92 und andererseits in den Spalt 76 strömen kann.
[0038] Es sei jedoch auch zu dieser Ausführungsform erwähnt, dass die Gleitpassung 78 bzw. enge Gleitpassung 78' und die Drosselverbindung 96 gleich ausgebildet sein können, wie in den weiter oben gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispielen. Letztere können auch mit einer Zufuhrerweiterung 138 versehen sein.
[0039] Die in der Fig. 6 gezeigte Steuervorrichtung 32 ist jener gemäss Fig. 5 sehr ähnlich.
Das vom Steuerkolben 62 als Steuerkolbenfortsatz 70 abstehende Kolbenelement 68 ist in enger Gleitpassung 78 ¾ am hülsenförmigen Zwischenventilkörper 72 mit Auskragung 128 gleitend geführt. Die Drosselverbindung 96 ist am Zwischenventilkörper 72 durch eine Drosselbohrung 126 ausgebildet, welche radial aussen, benachbart zur Auskragung 128 beginnend, schräg durch den hülsenförmigen Zwischenventilkörper 72 hindurch zur innen liegenden Mantelwand verläuft und mit kleinem Abstand beim dem Steuerkörper 88 zugewandten Ende in den ersten Steuerraum 92 mündet.
[0040] Als Anschlag zur Begrenzung des Öffnungshubes des Einspritzventilgliedes 30 dient die dem Steuerkolben 62 zugewandte freie Stirnfläche 140 des Zwischenventilkörpers 72, an welche die ringförmige Stirnfläche 66 des Steuerkolbens 62 bei maximalem Öffnungshub des Einspritzventilgliedes 30 zur Anlage gelangt.
Im in der Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist, bei am Einspritzventilsitz 20 anliegendem Einspritzventilglied 30, der Abstand zwischen der Stirnfläche 140 des Zwischenventilkörpers 42 und der Stirnfläche 66 des Steuerkolbens 62 grösser als der Abstand zwischen der den ersten Steuerraum 92 begrenzenden Stirnebene des Kolbenelements 68 und der Einmündung der Drosselbohrung 126 in den ersten Steuerraum 92. Dies hat zur Folge, dass das Kolbenelement 68, bei maximalem Öffnungshub des Einspritzventilglieds 30, die Drosselbohrung 126 verschliesst. Dies hat seinerseits zur Folge, dass bei einer Schliessbewegung des Einspritzventilglieds 20 aus der maximalen Hubposition heraus der Zwischenventilkörper 72 sehr schnell von der ersten Stirnseite 86 des Steuerkörpers 88 abgehoben wird, was die sehr rasche Schliessbewegung des Einspritzventilglieds 30 unterstützt.
Es ist jedoch auch bei dieser Ausführungsform eine derartige Ausgestaltung möglich, dass die Drosselbohrung 125 nie vom Kolbenelement 68 verschlossen wird.
[0041] In Fig. 7 ist der Steuerkörper 88 in Ansicht von unten auf die erste Stirnseite 86 gezeigt. Konzentrisch zur Längsachse A befindet sich der Steuerdurchlass 98 mit der Verengung 100. Bezüglich der Längsachse A einander diametral gegenüberliegend befinden sich die beiden Brennstoffzufuhrdurchlässe 106, welche die Zufuhrerweiterung 138 aufweisen können. Die sacklochartigen Bohrungen 102, 102 ¾ beginnen bei radial aussen liegenden Anschliffen 142, welche die Verbindung zum Hochdruckraum 26 sicherstellen. Von der sacklochartigen Bohrung 102 verläuft der Brennstoffdrosseldurchlass 104 in den Steuerdurchlass 98.
Wie dies auch aus den Fig. 2 bis 6 ersichtlich ist, weist der Steuerkörper 88 bei seiner ersten Stirnseite 86 eine Vertiefung 144 auf, die radial innen durch einen um den Steuerdurchlass 98 herum verlaufenden Dichtungswulst 146 und radial aussen durch eine Vertiefungsseitenwand 148 begrenzt ist, welche, in radialer Richtung gesehen, möglichst weit aussen derart verläuft, dass der Steuerkörper 88 und der Zwischenventilkörper 72 eine schmale ringförmige Dichtungsfläche 150 entlang dem radial äusseren Rand des Zwischenventilkörpers 72 bilden, welche einzig bei der Mündung der Brennstoffzufuhrdurchlässe 106, beziehungsweise deren Zufuhrerweiterungen 138 auf der radial innen liegenden Seite auch um diese herum verläuft.
Durch diese Massnahme wird bei geschlossenem Zwischenventil, welches durch den Zwischenventilkörper 72 und der ersten Stirnseite 86 des Steuerkörpers 88 gebildet ist, eine ausreichende Flächenpressung und somit eine gute Dichtwirkung erzielt. Andererseits ist eine grosse Steuerfläche des Zwischenventilkörpers 72 mit Brennstoff beaufschlagt.
[0042] Fig. 8 zeigt, in gleicher Darstellung wie Fig. 7, eine zweite mögliche Ausbildungsform der ersten Stirnseite 86 des Steuerkörpers 88. Die die Vertiefung 144 begrenzende Vertiefungsseitenwand 148 verläuft kreiszylindermantelförmig zur Längsachse A in einem relativ geringen radialen Abstand zur radial aussen liegenden Mündung der Brennstoffzufuhrdurchlässe 106 und gegebenenfalls deren Zufuhrerweiterungen 138.
Radial innen ist die Vertiefung 144 wiederum durch einen Dichtungswulst 146 begrenzt, welcher um den Steuerdurchlass 98 herum verläuft.
[0043] In geringem Abstand zur Vertiefungsseitenwand 148 verläuft zwischen den beiden Brennstoffzufuhrdurchlässen 106 beziehungsweise Zufuhrerweiterung 138 beidseitig je eine nierenförmig ausgebildete Zusatzvertiefung 152, deren radial äusserer Rand ausserhalb der radial aussen liegenden Kante des Zwischenventilkörpers 72 beziehungsweise dessen Auskragung 128 angeordnet ist, wodurch die Zusatzvertiefung 152 dauernd über den Spalt 76 mit dem zweiten Steuerraum 94 verbunden ist. Durch das Vorsehen und die Formgebung der Zusatzvertiefung 152 lässt sich das Öffnungs- und Schliessverhalten des Zwischenventils trimmen, was insbesondere bei Zwei- und Mehrfacheinspritzungen Vorteile bringt.
Auch bei dieser Ausführungsform wirkt zwischen dem Steuerkörper 88 und Zwischenventilkörper 72 eine schmale, bandartige, kreisförmige Dichtungsfläche 150, welche einzig um die Mündung der Brennstoffzuführdurchlässe 106 beziehungsweise deren Zufuhrerweiterungen 138 herum verbreitert ist. Dadurch sind wiederum gewünschte Flächenpressungen und ein gutes Dichtungsverhalten erreichbar.
[0044] Fig. 9 zeigt in gleicher Darstellung wie Fig. 7 und 8 eine dritte Ausführungsform der ersten Stirnseite 86 des Steuerkörpers 88. Der Mündungsbereich 154 der Brennstoffzuführdurchlässe 106 beziehungsweise deren Zufuhrerweiterungen 138 ist nierenförmig erweitert.
Entsprechend verlaufen die nierenförmigen Zusatzvertiefungen 152, verglichen zur Ausführungsform gemäss Fig. 8, je um einen reduzierten Winkelbereich, derart, dass zwischen der nierenförmigen Erweiterung des Mündungsbereichs 154 und den Zusatzvertiefungen 152 ein schmales Dichtungsband frei bleibt. Beim Mündungsbereich 154 ist die Vertiefungsseitenwand 148 etwas radial nach innen versetzt gegenüber den Abschnitten bei den Zusatzvertiefungen 152. Bei am Steuerkörper 88 anliegendem Zwischenventilkörper 72 sind durch diesen die Mündungsbereiche 154 verschlossen, während jedoch die Zusatzvertiefungen 152 wiederum über den Spalt 76 mit dem zweiten Steuerraum 94 dauernd in Verbindung stehen.
Auch diese Ausführungsform bildet eine Möglichkeit, das Verhaltens des Zwischenventils zu optimieren.
[0045] Fig. 10 zeigt eine sechste Ausbildungsform der Steuervorrichtung 32 in gleicher Darstellung wie die Fig. 2 bis 6. Der Zwischenventilkörper 72 ist wiederum gleich wie in den in den Fig. 2 bis 4 gezeigten Ausführungsformen ringförmig mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet. Zwischen seiner radial äusseren Mantelwand und der Führungshülse 54 ist wiederum der Spalt 76 vorhanden. In Schliessstellung des Zwischenventils liegt der Zwischenventilkörper 72 dichtend am Steuerkörper 88 an, welcher gleich ausgebildet ist, beziehungsweise ausgebildet sein kann, wie in allen weiter oben beschriebenen Ausführungsformen.
[0046] Das Kolbenelement 68 ist jedoch vom Steuerkolben 62 getrennt.
Es ist wiederum kreiszylinderförmig ausgebildet und in enger Gleitpassung 78 ¾ von ca. 0.002-0.005 mm am Zwischenventilkörper 72 in Richtung der Achse A bewegbar geführt. Von der den ersten Steuerraum 92 begrenzenden Stirnseite her verläuft eine hydraulisch zum ersten Steuerraum 92 zählende sacklochartige Verbindungsbohrung 134, an welche ebenfalls zentrisch zur Längsachse A eine in den zweiten Steuerraum 94 mündende Drosselbohrung 126 anschliesst. An seinem dem zweiten Steuerraum 94 zugewandten Ende steht vom Kolbenelement 68 in der Art eines Flansches eine scheibenringförmige Blattfeder 156 ab, die einstückig am Kolbenelement 68 angeformt ist.
Selbstverständlich ist es auch möglich, eine derartige Blattfeder getrennt vom Kolbenelement 68 zu fertigen und an diesem zu befestigen.
[0047] Die Druckfeder 84 stützt sich mit ihrem einen, unteren Ende an der ringförmigen Stirnfläche 66 des Steuerkolbens 62 und mit ihrem anderen, oberen Ende an der Blattfeder 156 in radialer Richtung gesehen nahe beim Kolbenelement 68 ab.
Im Gegensatz zu allen weiter oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt jedoch, bei der in der Fig. 10 gezeigten Ausführungsform, die freie Stirnseite des in die Druckfeder 84 hineingreifenden Steuerkolbenfortsatzes 70 den zweiten Steuerraum 94 und nicht den ersten Steuerraum 92, welcher vom individuellen Kolbenelement 68 begrenzt ist.
[0048] Auf der dem Zwischenventilkörper 72 zugewandten Seite stützt sich die Blattfeder 156 radial aussen an den Anschlagnasen 82 des Zwischenventilkörpers 72 ab, welche dazu bestimmt sind, mit dem an der Führungshülse 54 ausgebildeten Anschlag 80 zusammenzuwirken, um den Öffnungshub des Zwischenventilkörpers 72 zu begrenzen.
[0049] Die relativ enge Gleitpassung 78 ¾ beträgt vorzugsweise zwischen 0,002 und 0,005 mm.
Weiter ist zwischen dem Kolbenelement 68 und der ersten Stirnseite 86 des Steuerkörpers 88 ein Abstand von etwa 0.02-0.15 mm vorhanden, wenn im Ruhezustand das Kolbenelement 68 mit der Blattfeder 56 an den Anschlagnasen 82 anliegt, der Zwischenventilkörper 72 seinerseits an der ersten Stirnseite 86 in Anlage ist und zwischen dem ersten Steuerraum 92 und zweiten Steuerraum 94 Druckausgleich herrscht.
[0050] Selbstverständlich ist es auch bei dieser Ausführungsform denkbar, die Drosselverbindung 96 zwischen dem ersten Steuerraum 92 und dem zweiten Steuerraum 94 unterschiedlich auszubilden, beispielsweise wie in den weiter oben beschriebenen Ausführungsformen offenbart.
[0051] Für die Beschreibung der Funktionsweise der in den Fig.
1 bis 6 gezeigten Ausführungsformen der Brennstoffeinspritzventile 10, beziehungsweise deren Steuervorrichtung 32, wird vom Ruhezustand ausgegangen, wie der in allen Figuren dargestellt ist. Das Einspritzventilglied 30 liegt am Einspritzventilsitz 20 an. Der im ersten Steuerraum 92 und im zweiten Steuerraum 94 vorhandene Brennstoff ist unter demselben Druck, wie der Brennstoff im Hochdruckraum 26. Das Pilotventil 113 ist geschlossen und das Zwischenventil durch Anlage des Zwischenventilkörpers 72 an der ersten Stirnseite 86 des Steuerkörpers 88 ebenfalls.
[0052] Zum Auslösen eines Einspritzvorgangs wird das Pilotventil 113 geöffnet, indem das Pilotventilglied 110 durch Ansteuerung des Aktuators 116 und die hydraulischen Druckverhältnisse vom Pilotventilsitz 112 abhebt.
Aus dem ersten Steuerraum 92 fliesst Brennstoff durch die Verengung 100 zum Niederdruckauslass 118, was zu einer sofortigen Druckreduzierung im ersten Steuerraum 92 führt, da durch den Brennstoffdrosseldurchlass 104 nicht genügend Brennstoff nachströmen kann, um den ursprünglichen Druck aufrecht zu erhalten. Diese Druckreduzierung im ersten Steuerraum 92 wirkt sich unmittelbar auf das Kolbenelement 68 aus, wodurch der auf seiner unteren Seite ebenfalls mit Hochdruck beaufschlagte, doppelt wirkende Steuerkolben 62 beginnt, sich entgegen der Kraft der Schliessfeder 36 in Richtung zum Steuerkörper 88 hin zu bewegen. Dadurch hebt sich das Einspritzventilglied 30, mit sehr geringer Zeitverzögerung bezüglich dem Öffnen des Pilotventils 113, vom Einspritzventilsitz 20 ab und das Einspritzen von Brennstoff unter äusserst hohem Druck beginnt.
Durch die Drosselverbindung 96 fliesst Brennstoff aus dem ansonsten geschlossenen zweiten Steuerraum 94 in den ersten Steuerraum 92, wodurch nun auch die Stirnfläche 66 des Steuerkolbens 62 mit gegenüber dem Hochdruckraum 26 reduziertem Druck beaufschlagt ist.
[0053] Zur Beendigung des Einspritzvorgangs wird das Pilotventil 113 mittels des Aktuators 116 geschlossen. Durch das Einströmen von Brennstoff unter hohem Druck durch den Brennstoffdrosseldurchlass 104 in den ersten Steuerraum 92 beginnt dort der Druck anzusteigen, was sich sofort auf das Kolbenelement 68 auswirkt und die Bewegung des Einspritzventilglieds 30 auf den Einspritzventilsitz 20 zu, unterstützt durch die Kraft der Schliessfeder 36, veranlasst.
Durch die damit verbundene Bewegung des Steuerkolbens 62 sinkt der Druck im zweiten Steuerraum 94, was ein rasches Abheben des Zwischenventilkörpers 72 entgegen der Kraft der Druckfeder 84 von der ersten Stirnseite 86 des Steuerkörpers 88 unterstützt. Auf den Zwischenventilkörper 72 in abhebender Richtung ab dem Steuerkörper 88 wirkt auch die hydraulische Kraft, welche durch den unter Hochdruck stehenden Brennstoff im Bereich der Mündung der Brennstoffzufuhrdurchlässe 106, beziehungsweise der Zuführerweiterungen 138, und gegebenenfalls dem Mündungsbereich 154 (vergleiche Fig. 9) erzeugt wird.
Das dadurch erzielte schnelle Öffnen des Zwischenventils lässt sowohl im ersten Steuerraum 92, als auch über dem Spalt 76 im zweiten Steuerraum 94 den Druck sehr rasch ansteigen, was zu einer beschleunigten Schliessbewegung des Einspritzventilgliedes 30 und somit einer sehr schnellen Beendigung des Einspritzvorgangs führt.
[0054] Auch für die Beschreibung der Funktionsweise des Brennstoffeinspritzventils 10 mit einer in der Fig. 10 gezeigten Steuervorrichtung 32 wird vom dort gezeigten Ruhezustand ausgegangen. Im ersten Steuerraum 92, dem zweiten Steuerraum 94 und Hochdruckraum 26 herrscht derselbe Druck von bis zu 1600 bar oder mehr.
Das Pilotventil 113 ist geschlossen, das Einspritzventilglied 30 liegt am Einspritzventilsitz 20 an und ebenfalls das Zwischenventil ist durch Anlage des Zwischenventilkörpers 72 an der ersten Stirnseite 86 des Steuerkörpers 88 geschlossen.
[0055] Zum Auslösen eines Einspritzvorgangs wird wiederum das Pilotventil 113 geöffnet, wodurch der Druck im ersten Steuerraum 92 zu sinken beginnt. Diese Verkleinerung des Druckes wirkt sich unmittelbar auf das Kolbenelement 68 aus, welches sich entgegen der Kraft der Blattfeder 156 sofort beginnt in Richtung auf den Steuerkörper 88 zu bewegen.
Diese Bewegung führt zu einer Vergrösserung des Volumens und folglich zu einer sofortigen Druckverminderung im zweiten Steuerraum 94, die sich auf der gesamten Querschnittsfläche des Steuerkolbens 62 auswirkt, was zur Folge hat, dass sich das Einspritzventilglied 30 mit äusserst kleiner Zeitverzögerung gegenüber dem Öffnen des Pilotventils 113 vom Einspritzventilsitz 20 abhebt. Ferner fliesst durch die Drosselverbindung 96 vom zweiten Steuerraum 94 Brennstoff in den ersten Steuerraum 92, was die weitergehende Öffnungsbewegung des Einspritzventilglieds 30 vom Einspritzventilsitz 20 weg massgeblich bestimmt.
[0056] Zur Beendigung des Einspritzvorgangs wird das Pilotventil 113 geschlossen. Der durch den Brennstoffdrosseldurchlass 104 einströmende Brennstoff erhöht sehr schnell den Druck im ersten Steuerraum 92, was sich unmittelbar auf das Kolbenelement 68 auswirkt.
Dieses bewegt sich, unterstützt durch die Blattfeder 156, vom Steuerkörper 88 weg weiter in den zweiten Steuerraum 94 hinein. Diese Bewegung führt zu einer Druckerhöhung im zweiten Steuerraum 94, wodurch das Einspritzventilglied 30 in Richtung auf den Einspritzventilsitz 20 zu bewegt wird. Da der Druck im ersten Steuerraum 92, in Folge der Drosselwirkung der Drosselverbindung 96, schneller ansteigt als im zweiten Steuerraum 94, wird der Zwischenventilkörper 72 von der ersten Stirnseite 86 des Steuerkörpers 88 abgehoben, wodurch dann sehr schnell unter Hochdruck stehender Brennstoff einerseits in den ersten Steuerraum 92 und andererseits durch den Spalt 76 in den zweiten Steuerraum 94 nachfliessen kann, was die rasche Schliessbewegung des Einspritzventilglieds 30 und somit die schnelle Beendigung des Einspritzvorgangs unterstützt.
[0057] Zu bemerken ist,
dass bei der Ausführungsform gemäss Fig. 10 sowohl für die Öffnungsbewegung als auch die Schliessbewegung des Einspritzventilglieds 30 die Druckänderung im zweiten Steuerraum 94 sich auf die gesamte Querschnittsfläche des Steuerkolbens 62 auswirkt. Dies im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen gemäss den Fig. 1 bis 6, wo sich diese Druckänderungen nur auf einen Teil der Querschnittsfläche des Steuerkolbens 62 auswirkt.
[0058] Es sei auch vermerkt, das bei der Ausführungsform gemäss Fig.
10 die Drosselverbindung 96 auf unterschiedliche Art und Weise, beispielsweise wie in den weiter oben beschriebenen Ausführungsformen, ausgeführt werden kann.
[0059] Schlussendlich sei darauf hingewiesen, dass im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung unter "enger Gleitpassung" eine Gleitpassung verstanden wird, welche nur einen minimalen Leckstrom von Brennstoff zulässt, während eine "Gleitpassung" ein definiertes, kleines Spiel aufweist, um einen definierten Strom von Brennstoff zuzulassen.
The present invention relates to a fuel injection valve according to claim 1.
In the older PCT / CH2005 / 000 098 a fuel injector is disclosed, the hydraulic control device for controlling the adjustment of an injection valve member has a held in the housing of the fuel injection valve control body. This is provided with a control passage which communicates with a control space on the one, first end face of the control body and is closed on the other, second end face of the control body and by means of a pilot valve with a low-pressure chamber connectable. The control passage has a throttle restriction adjacent to the second end face.
The connection to the control chamber is formed by a further section of the control passage, which passes through an intermediate valve body, which in turn limits the control space with its front side facing away from the first end face. Adjacent to this front side, the further section of the control passage on a further throttle restriction. The first end face of the control body forms a valve seat for the intermediate valve body, which closes fuel supply passages when resting against the control body.
When opening the pilot valve to initiate an injection process, the pressure builds up in first of the two throttle restrictions limited space of the control passage and further portion of the control passage.
The pressure in the control chamber is thereby delayed delayed with respect to the opening of the pilot valve, which entails a delay of the beginning of the injection process with it. Thanks to the intermediate valve formed by the control body and the inter-valve body, the completion of an injection operation follows very quickly after the pilot valve closes, as the inter-valve body lifts off the control body and releases the high-pressure fuel flow through the fuel supply passages.
From US 5 685 483 A fuel injection valves are known, the piston connected to the injection valve member having an extension. The extension is guided in close sliding fit in a control sleeve, which in turn is mounted in close sliding fit on the housing of the fuel injection valve.
A control body held in the housing has a control passage which communicates directly with a first control chamber on one, first end face of the control body and is closed on the other, second end face of the control body and can be connected to a low-pressure space by means of a pilot valve. Next, the first control chamber is limited by the piston extension and the circumference of the control sleeve, which rests under spring force on the first end face of the control body. With its front side facing away from the control body, the control sleeve defines an annular second control chamber, which is bounded on the other hand by the control piston and the peripheral side of the housing.
This second control chamber is hydraulically separated from the first control chamber as a result of the close sliding fit between the control sleeve and the piston extension and it is directly connected to a high-pressure fuel chamber, either via a throttle effect unfolding connection and / or via a check valve having connection, or via a connection without throttling effect and without check valve.
It is an object of the present invention to provide a fuel injection valve which is capable of
to start and stop fuel injection with very little time delay.
This object is achieved with a fuel injection valve according to claim 1.
With novel fuel injectors multiple injections can be achieved with extremely small time interval between the end of the injection and the beginning of the subsequent injection. The first injection may be a pilot injection, the second a main injection. It may also be a pre-injection, a main injection and a post-injection with extremely short time intervals, or multiple injections with more than three separate injections.
However, it may also be injections that overlap and in which therefore no actual separation of the injection events is present, but a noticeable influence on the time course of the injection process.
When you open the pilot valve, the pressure drop in a first control chamber has an immediate effect on a piston element, which in turn causes immediately an opening force on the injection valve member. The fuel displacement from a second control chamber into the first control chamber via a throttle connection, without that can flow into the second control chamber fuel, which practically avoids time delays.
The injection of fuel into the combustion chamber thus begins with respect to the opening of the pilot valve with minimal delay.
When closing the pilot valve immediately increases the pressure in the first control chamber, which very quickly sets the closing movement of the injection valve member in motion. The enlargement of the volume of the second control chamber obtained by this closing movement generates a suction force on the valve body which assists in lifting the valve body away from the control body.
As a result, high-pressure fuel can rapidly flow into the first control chamber as well as through a gap around the intermediate valve body into the second control chamber very rapidly after the closure of the pilot valve, resulting in a very rapid closing of the injection valve and thus a termination of the injection of fuel with only minimal delay with respect to the closing of the pilot valve leads.
Particularly preferred embodiments of the inventive injection valve are specified in the dependent claims.
The invention will be explained with reference to embodiments illustrated in the drawings.
It shows purely schematically:
<Tb> FIG. 1 <sep> in longitudinal section a fuel injection valve according to the invention;
<Tb> FIG. 2 <sep> with respect to FIG. 1 enlarges a section of the fuel injection valve with a first embodiment of a hydraulic control device according to the invention;
<Tb> FIG. 3 <sep> in the same representation as FIG. 2 shows a second embodiment of the control device;
<Tb> FIG. 4 <sep> in the same representation as FIG. 2 shows a third embodiment of the control device;
<Tb> FIG. 5 <sep> in the same representation as FIG. 2 shows a fourth embodiment of the control device;
<Tb> FIG. 6 <sep> in the same representation as FIG. 2 shows a fifth embodiment of the control device;
<Tb> FIG. 7 shows a first embodiment of a first embodiment of a control element of the control device;
<Tb> FIG. 8 shows a second embodiment of the first end face of the control body in the same representation as FIG. 7;
<Tb> FIG. 9 <sep> in the same representation as FIG. 7 shows a third embodiment of the first end face of the control body; and
<Tb> FIG. 10 <sep> in the same representation as FIG. 2, a sixth embodiment of the control device.
The fuel injection valve 10 shown schematically in longitudinal section in FIG. 1 has an elongated housing 12 which is formed by a - with respect to the illustration in FIG. 1 - upper housing part 14 and a valve seat member 16. The valve seat element 16 is tightly connected to the upper housing part 14 by means of a holding element 18 designed as a clamping nut.
The valve seat member 16 has, on its inside, a cone-shaped injection valve seat 20 and injection openings 22. inside the housing 12, a central, to the longitudinal axis A of the housing 12 coaxial bore 24 is formed over its length changing diameter, which defines a high-pressure chamber 26.
This high-pressure chamber 26 communicates with a high-pressure fuel inlet 28 on the upper housing part 14 and extends as far as the injection valve seat 20.
In the interior of the housing 12, that is, in the bore 24, a valve needle designed as, to the longitudinal axis A coaxial injection valve member 30 is arranged, which cooperates in the closed position shown in FIG. 1 with its tip to the injection valve seat 20 to to close the injection openings 22.
In order to release the injection openings 22, the injection valve member 30 is lifted off the injection valve seat 20 by means of a hydraulic control device 32, the structure of which is explained in greater detail with reference to FIG. 2.
The injection valve member 30 is guided with a trained as a guide portion 34 by means of a sliding fit of about 0.002 to 0.03 mm in the valve seat member 16. To ensure a hydraulic connection, the injection valve member 30 is provided in the region of this guide 34 with grinding surfaces. The injection valve member 30 is pressed by means of a closing spring 36 in the closing direction down. The closing spring 36 is supported at its lower end on a support ring 38 which rests on a shoulder 40 on the injection valve member 30.
With its other upper end, the closing spring 36 is supported on a spacer sleeve 42 surrounding the injection valve member 30.
The relatively long, hollow cylindrical spacer sleeve 42 spans the region of the confluence of the fuel high pressure inlet 28 in the central bore 24 and is guided at their ends by means of guide surfaces 44, 44 ¾ on the wall of the bore 24. The clearance between the guide surfaces 44, 44 ¾ and the wall of the bore 24 between 1/100 and 1/10 mm. Between their provided with the guide surfaces 44, 44 ¾ ends the spacer sleeve 42 has a smaller outer diameter, so that between the wall of the bore 24 and the outer circumference of the spacer 42, an annular space 46 is formed, which is in communication with the high-pressure fuel inlet 28.
The spacer sleeve 42 is provided with radial passage openings 48 through which fuel can pass from the annular space 46 into the interior of the spacer sleeve 42.
In the housing 12, a stop shoulder 50 is formed, which serves as a stop for the spacer sleeve 42 at a displacement of the same up and cooperate with a trained at the lower end of the spacer sleeve 42 stop surface 52 is determined. At its upper end, the spacer sleeve 42 presses against a hollow cylindrical guide sleeve 54 which belongs to the hydraulic control device 32 and is guided in its upper end region by means of a guide surface 56 (see also FIG. 2) in the central bore 24.
Between the guide sleeve 54 and the wall of the bore 24, an annular space 58 is present, which is connected via the upper end of the spacer sleeve 42 provided radial passages 60 with the interior of the spacer sleeve 42 and belongs to the high-pressure chamber 26.
In the following, with reference to FIG. 2 further elements of the hydraulic control device 32 will be described.
At its end region remote from the injection valve seat 20, the injection valve member 30 has a double-acting control piston 62, which is guided in the guide sleeve 54 in a close sliding fit 64 of approximately 0.002 to 0.008 mm.
On its side facing away from the injection valve seat 20, the control piston 62 has an annular end surface 66, which is bounded radially inwardly by a control piston extension 70, which forms a piston element 68 and is integrally formed on the injection valve member 30.
The circular cylindrical piston member 68 communicates with its free end portion with an annular intermediate valve body 72 into engagement, which is received in a radial extension 74 of the guide sleeve 54 with a gap 76 forming defined game of typically 0.03-0.15 mm. Between the intermediate valve body 72 and the piston member 68 there is a sliding fit 78 of about 0.005-0.04 mm.
The intermediate valve body 72 is displaceable in the direction of the longitudinal axis A, wherein a shoulder-like bottom of the extension 74 forms a stop 80 which cooperates with stop tabs 82 protruding from the intermediate valve body 72 in order to reduce the movement of the intermediate valve body 72 in the direction of the injection valve seat 20 to approx. 0.15 mm limit.
A compression spring 84, whose spring force is substantially lower than that of the closing spring 36, is supported on the one hand on the annular end face 66 of the control piston 62 and on the other hand on the intermediate valve body 72. This compression spring 84 presses the intermediate valve body 72 against a lower first end face 86 of a control body 88, which is held in the housing 12 in the manner of a pill.
The guide sleeve 54 is held by the force of the closing spring 36 in sealing engagement with the first end face 86 and presses the control body 88, with the first end face 86 opposite second end face 86 ¾ in sealing contact with a holding body 90; see Fig. 1.
A first control chamber 92 is limited on the one hand by the piston member 68, on the other hand by the first end face 86 of the control body 88 and the circumference by the intermediate valve body 72. A second control chamber 94 is limited on the one hand by the annular end face 66 of the control piston 62, on the other hand by the intermediate valve body 72, radially inwardly by the piston member 68 and radially outwardly by the guide sleeve 54. The second control chamber 94 is permanently connected to the gap 76 between the guide sleeve 54 and the intermediate valve body 72.
Next, the sliding fit 78 between the piston member 68 and the intermediate valve body 72 is a throttle connection 96 between the first control chamber 92 and the second control chamber 94. When abutting the first end face 86 of the control body 88 intermediate valve body 72, the second control chamber only via the throttle connection 96 with the first control room 68 connected, otherwise closed.
Centrally to the longitudinal axis A extends through the control body 88 from the first end face 86 to the second end face 86 ¾ a control passage 98 which adjacent to the second end face 86 ¾ has a constriction 100.
The control passage 98 thus has a substantially larger cross section than in the constriction 100 in a section extending from the first end face 86; this section is hydraulically part of the first control chamber 92nd
Further, the control body 88 has a radially inwardly extending blind hole-like bore 102 from the periphery, from the bottom of a Brennstoffdrosseldurchlass 104 opens into the portion of the control passage 98 with a larger cross section and thus into the first control chamber 92. From the first end face 86 ago, the control body 88 to above the blind hole-like bore 102 has a reduced outer diameter 89 - or, as shown in FIGS. 7 to 9, a bevel 143 - on to the blind hole 102 bore with the annular space 58 and thus the high pressure chamber 26 to keep in constant communication.
2, it can be clearly seen that the cross section of the fuel throttle passage 104 is smaller than that of the restriction 100 in the control passage 98.
From the blind hole-like bore 102 extends parallel to the longitudinal axis A, a fuel supply passage 106 to the first end face 86. The blind hole-like bore 102 radially opposite another blind hole 102 ¾ hole is present, which is closed at its bottom and from which another fuel supply passage 106 extends to the first end face 86 back.
When applied to the first end face 86 intermediate valve body 72, the two fuel supply passages 106 are closed; In this case, the first control chamber 92 is connected exclusively to the high pressure space 26 via the fuel throttle passage 104.
However, if the intermediate valve body 72 is lifted off the control body 88, the first control chamber 92 is also connected via the gap formed between the intermediate valve body 72 and the control body 88 to the fuel supply passages 106 and thus to the high pressure space 26. The same applies to the second control chamber 94, which is then connected via the gap 76 between the guide sleeve 54 and the intermediate valve body 72 with the Brennstoffzufuhrdurchlässen 106.
As shown in FIG. 1, the control body 88 abuts with its upper second end face 86 ¾ on the underside of the holding body 90. The holding body 90 is screwed by means of an external thread into a recess 108 in the upper housing part 14.
It lies sealingly against the bottom of the recess 108 and thus seals together with the control body 88 sealingly abutting the high-pressure chamber 26 against the environment.
The second end face 86 'further forms a cooperating with a pilot valve member 110 pilot valve seat 112 of a pilot valve 113. The pilot valve member 110 is slidably mounted in a guide passage of the holding body 90 in the direction of the longitudinal axis A and by means of an actuator spring 115 of an electromagnetic actuator 116 in abutment held on the pilot valve seat 112, whereby the control passage 98 and thus the first control chamber 92 are separated from a low pressure outlet 118.
However, if the pilot valve member 110 is lifted against the force of the actuator spring 115 from the pilot valve seat 112 by the excitation of the actuator 116, fuel flows from the first control chamber 92 through the control passage 98 to the low pressure outlet 118, which returns from it to a fuel reservoir in a known manner becomes. In particular, as regards the structure and operation of the seal by means of the holding body 90 and the control body 88 and the structure and operation of the electromagnetic actuator 116 and its interaction with the pilot valve member 110, reference is expressly made to PCT / CH2005 / 000 098.
In the following description of the other embodiments, the same Bezugszeigen be used for the same or equivalent parts, as in connection with FIGS. 1 and 2.
Furthermore, only the differences in comparison with an already described embodiment will be explained.
The difference between the embodiment of the control device 32 shown in Fig. 3 with respect to the embodiment shown in FIG. 2 is solely that the piston member 68 has in its engaging in the intermediate valve body 72 end portion has a circumferential groove 120 so that both sides This groove 120 is provided by the sliding fit 78 depending on a narrow short gap of about 0.005-0.04 mm between the piston member 68 and the intermediate valve body 72.
As a result, a labyrinth-like seal is formed, which allows for the same sliding fit 78, as in the embodiment of FIG. 2, a larger pressure drop between the first control chamber 92 and the second control chamber 94.
In the embodiment of the control device 32 shown in FIG. 4, in contrast to the embodiments shown in FIGS. 1-3, the sliding fit between the intermediate valve body 72 and the piston element 68 is a close sliding fit 78 'of about 0.002-0.005 mm , In the embodiment shown in FIG. 4 on the left of the longitudinal axis A, the throttle connection 96 between the first control chamber 92 and the second control chamber 94 is formed by a bevel 122 on the piston element 68. The bevel 122 extends from the free end of the piston element 68 to below the intermediate valve body 72 into the second control chamber 94.
Instead of the bevel 122, a corresponding longitudinal groove open in the radial direction against the outside could be formed on the piston element 68.
In the embodiment shown in dashed lines in Fig. 4 right longitudinal axis A, the throttle connection 96 has a running in the radial direction, blind hole-like connecting recess 124, from which through the piston member 68 to the first control chamber 92, a throttle bore 126 extends parallel to the longitudinal axis A. ,
The connecting recess 124 is designed and arranged in the direction of the longitudinal axis A such that it is permanently connected to the second control chamber 94, irrespective of the mutual position of the intermediate valve body 72 and the piston element 68.
Alternatively, the position lower edge of the bevel 122 or the connecting recess 124 may be formed so that when the injection valve is closed, at a distance B from the lower edge of the sliding fit 78 ¾ is arranged, wherein the distance B is smaller than the maximum possible Öffungshub H. the injection valve member 30, with which it rests on the control body 88. Thus, the throttle passage 96 is closed from a certain stroke of the injection valve member 30.
This again accelerates the lifting of the intermediate valve body 72 during the closing process of the injection valve member 30.
In the embodiment of FIG. 5, the annular intermediate valve body 72 is sleeve-shaped and provided at its the control body 88 facing the end with an annular disc-shaped projection 128. The wall thickness of the valve body 72 and the projection 128 are compared to the intermediate valve body 72 of the previously described embodiments, relatively thin. The compression spring 84 is supported at its one end on the projection 128 and at its other end to a step-like extension 130 of the guide sleeve 54 from. It thus comprises the sleeve-shaped intermediate valve body 72.
In its the control body 88 facing end portion of the guide sleeve 54, the stop 80 is formed, with which the projection 128 as a stop member 82 ¾ cooperates to limit the stroke at which the intermediate valve body 72 can move away from the control body 88. Between the projection 128 and the guide sleeve 54, in turn, a gap 76 formed by play of about 0.03-0.15 mm is present. This gap 76 is connected via groove-like connecting recesses 132 in the projection 128 permanently connected to the second control chamber 94.
Also in this embodiment, the circular cylindrical piston member 68 is integrally formed as a control piston extension 70 on the double-acting control piston 62. It engages with its free end in close sliding fit 78 ¾ of about 0.002-0.008 mm in the intermediate valve body 72 a.
The continuous throttle connection 96 between the first control chamber 92 and the second control chamber 94 is formed by a connecting hole formed as a radial blind hole 124, at the bottom of which a throttle bore 126, which in turn coaxiale to the longitudinal axis A, from the free end of the piston member 68 forth extending blind hole-like connecting hole 134 opens. The connecting recess 124 is located between the end face 66 of the control piston 62 and the intermediate valve body 72 and is thus permanently connected to the second control chamber 94. The piston element 68 further has at its free end a central stop projection 136, which surrounds the connecting recess 132 and serves to limit the opening stroke of the injection valve member 30 by abutment on the control body 88.
In this embodiment, the volume of the connecting bore 134 is hydraulically attributable to the first control chamber 92.
The fuel supply passages 106 are provided with a funnel-shaped supply extension 138 toward the first end 86 of the control body 88 as compared to the earlier embodiments.
This has the consequence that the passage cross-section is already at a very small stroke of the intermediate valve body 72 away from the control body 88 relatively large and thus very quickly after lifting the intermediate valve body 72 a considerable amount of fuel on the one hand in the first control chamber 92 and on the other hand in the gap 76 can flow ,
However, it should also be mentioned to this embodiment that the sliding fit 78 or close sliding fit 78 'and the throttle connection 96 may be formed the same, as in the embodiments shown and described above. The latter can also be provided with a feed extension 138.
The control device 32 shown in FIG. 6 is very similar to that shown in FIG. 5.
The piston member 68 protruding from the control piston 62 as control piston extension 70 is slidably guided in close sliding fit 78 ¾ on the sleeve-shaped intermediate valve body 72 with projection 128. The throttle connection 96 is formed on the intermediate valve body 72 by a throttle bore 126, which radially outward, adjacent to the projection 128, obliquely through the sleeve-shaped intermediate valve body 72 passes through the inner jacket wall and a small distance at the control body 88 end facing into the first control chamber 92nd empties.
As a stop for limiting the opening stroke of the injection valve member 30, the control piston 62 facing free end face 140 of the intermediate valve body 72, to which the annular end face 66 of the control piston 62 comes at maximum opening stroke of the injection valve member 30 to the plant.
In the exemplary embodiment shown in FIG. 6, with the injection valve member 30 resting against the injection valve seat 20, the distance between the end face 140 of the intermediate valve body 42 and the end face 66 of the control piston 62 is greater than the distance between the front end plane of the piston element 68 and limiting the first control chamber 92 the confluence of the throttle bore 126 in the first control chamber 92. This has the consequence that the piston member 68, at maximum opening stroke of the injection valve member 30, the throttle bore 126 closes. This in turn means that when closing the injection valve member 20 from the maximum stroke position of the intermediate valve body 72 is lifted very quickly from the first end face 86 of the control body 88, which supports the very rapid closing movement of the injection valve member 30.
However, it is also possible in this embodiment, such a configuration that the throttle bore 125 is never closed by the piston member 68.
In Fig. 7, the control body 88 is shown in bottom view of the first end face 86. Concentric with the longitudinal axis A is the control passage 98 with the constriction 100. With respect to the longitudinal axis A diametrically opposite each other are the two fuel supply passages 106, which may have the feed extension 138. The blind-hole-like bores 102, 102 ¾ start at radially outwardly disposed polished sections 142, which ensure the connection to the high-pressure chamber 26. From the blind hole-like bore 102, the fuel throttle passage 104 extends into the control passage 98.
As can also be seen from FIGS. 2 to 6, the control body 88 has at its first end face 86 a recess 144 which is bounded radially inwardly by a sealing bead 146 running around the control passage 98 and radially outwardly by a recess side wall 148. which extends as far as possible outwardly in the radial direction such that the control body 88 and the intermediate valve body 72 form a narrow annular sealing surface 150 along the radially outer edge of the intermediate valve body 72, which only at the mouth of the fuel supply passages 106, or their feed extensions 138 the radially inner side also extends around it.
By this measure, a sufficient surface pressure and thus a good sealing effect is achieved with closed intermediate valve, which is formed by the intermediate valve body 72 and the first end face 86 of the control body 88. On the other hand, a large control surface of the intermediate valve body 72 is supplied with fuel.
Fig. 8 shows, in the same representation as Fig. 7, a second possible embodiment of the first end face 86 of the control body 88. The recess 144 delimiting recess side wall 148 extends kreiszylindermantelelförmig to the longitudinal axis A in a relatively small radial distance to the radially outer Mouth of the fuel supply passages 106 and optionally their feed extensions 138th
Radially inside, the recess 144 is again bounded by a sealing bead 146 which extends around the control passage 98.
At a small distance to the recess side wall 148 extends between the two fuel supply passages 106 and feed extension 138 on both sides ever a kidney-shaped additional recess 152, the radially outer edge outside the radially outer edge of the intermediate valve body 72 and its projection 128 is arranged, whereby the additional recess 152 is permanently connected via the gap 76 with the second control chamber 94. By providing and shaping the additional recess 152, the opening and closing behavior of the intermediate valve can be trimmed, which brings advantages in particular in the case of two and multiple injections.
Also in this embodiment, between the control body 88 and intermediate valve body 72, a narrow, band-like, circular sealing surface 150, which is widened only around the mouth of the Brennstoffzuführdurchlässe 106 and their feed extensions 138 around. As a result, in turn desired surface pressures and a good sealing behavior can be achieved.
Fig. 9 shows in the same representation as Figs. 7 and 8, a third embodiment of the first end face 86 of the control body 88. The mouth region 154 of the Brennstoffzuführdurchlässe 106 and their feed extensions 138 is widened kidney-shaped.
Accordingly, the kidney-shaped additional recesses 152, compared to the embodiment according to FIG. 8, each extend around a reduced angular range such that a narrow sealing band remains free between the kidney-shaped widening of the outlet region 154 and the additional recesses 152. At the mouth region 154, the depression side wall 148 is slightly offset radially inwards relative to the sections at the additional depressions 152. In the intermediate valve body 72 resting against the control body 88, the mouth regions 154 are closed by the latter, whereas the additional depressions 152 are in turn via the gap 76 with the second control chamber 94 permanently in contact.
This embodiment also forms a possibility to optimize the behavior of the intermediate valve.
Fig. 10 shows a sixth embodiment of the control device 32 in the same representation as Figs. 2 to 6. The intermediate valve body 72 is again the same as in the embodiments shown in Figs. 2 to 4 annularly formed with a rectangular cross section. Between its radially outer jacket wall and the guide sleeve 54, in turn, the gap 76 is present. In the closed position of the intermediate valve, the intermediate valve body 72 bears sealingly on the control body 88, which is of the same design or may be formed, as in all the embodiments described above.
However, the piston member 68 is separated from the control piston 62.
It is in turn formed circular-cylindrical and guided in a close sliding fit 78 ¾ of about 0.002-0.005 mm on the intermediate valve body 72 in the direction of the axis A movable. From the first control chamber 92 delimiting the front side extends a hydraulically counting to the first control chamber 92 blind hole-like connecting bore 134, to which also centric to the longitudinal axis A in the second control chamber 94 opening throttle bore 126 connects. At its second control chamber 94 facing the end of the piston member 68 in the manner of a flange is a disc-annular leaf spring 156 from which is integrally formed on the piston member 68.
Of course, it is also possible to manufacture such a leaf spring separately from the piston member 68 and to attach to this.
The compression spring 84 is supported with its one, lower end on the annular end face 66 of the control piston 62 and with its other, upper end on the leaf spring 156 seen in the radial direction close to the piston member 68 from.
However, in contrast to all the embodiments described above, in the embodiment shown in FIG. 10, the free end face of the control piston extension 70 reaching into the compression spring 84 limits the second control chamber 94 and not the first control chamber 92, which is delimited by the individual piston element 68 ,
On the intermediate valve body 72 side facing the leaf spring 156 is supported radially outward on the stop lugs 82 of the intermediate valve body 72, which are intended to cooperate with the formed on the guide sleeve 54 stop 80 to limit the opening stroke of the intermediate valve body 72 ,
The relatively narrow sliding fit 78 ¾ is preferably between 0.002 and 0.005 mm.
Further, between the piston member 68 and the first end face 86 of the control body 88, a distance of about 0.02-0.15 mm available when at rest, the piston member 68 rests with the leaf spring 56 on the stop lugs 82, the intermediate valve body 72 in turn at the first end face 86 in Plant is and between the first control chamber 92 and second control chamber 94 pressure equalization prevails.
Of course, it is also conceivable in this embodiment, the throttle connection 96 between the first control chamber 92 and the second control chamber 94 differently form, for example, as disclosed in the embodiments described above.
For the description of the operation of the in Figs.
1-6 shown embodiments of the fuel injection valves 10, and their control device 32, it is assumed that the idle state, as shown in all figures. The injection valve member 30 abuts the injection valve seat 20. The fuel present in the first control chamber 92 and in the second control chamber 94 is under the same pressure as the fuel in the high-pressure space 26. The pilot valve 113 is closed and the intermediate valve is also formed by abutment of the intermediate valve body 72 on the first end face 86 of the control body 88.
To trigger an injection process, the pilot valve 113 is opened by the pilot valve member 110 lifts by driving the actuator 116 and the hydraulic pressure conditions from the pilot valve seat 112.
From the first control chamber 92, fuel flows through the restriction 100 to the low pressure outlet 118, resulting in an immediate pressure reduction in the first control chamber 92, as fuel can not flow through the fuel choke passage 104 to maintain the original pressure. This pressure reduction in the first control chamber 92 has an immediate effect on the piston element 68, whereby the double-acting control piston 62, which is also subjected to high pressure on its lower side, begins to move in the direction of the control body 88 against the force of the closing spring 36. As a result, the injection valve member 30, with very little time delay with respect to the opening of the pilot valve 113, rises from the injection valve seat 20 and the injection of fuel under extremely high pressure begins.
Through the throttle connection 96, fuel flows from the otherwise closed second control chamber 94 into the first control chamber 92, whereby now also the end face 66 of the control piston 62 is acted upon with respect to the high pressure chamber 26 reduced pressure.
To end the injection process, the pilot valve 113 is closed by means of the actuator 116. By the flow of fuel under high pressure through the fuel throttle passage 104 in the first control chamber 92 there starts to increase the pressure, which has an immediate effect on the piston member 68 and the movement of the injection valve member 30 to the injection valve seat 20, supported by the force of the closing spring 36th , caused.
By the associated movement of the control piston 62, the pressure in the second control chamber 94 decreases, which supports a rapid lifting of the intermediate valve body 72 against the force of the compression spring 84 from the first end face 86 of the control body 88. The hydraulic force which is produced by the high-pressure fuel in the area of the mouth of the fuel supply passages 106 or the feed extensions 138 and possibly the mouth region 154 (see FIG. 9) also acts on the intermediate valve body 72 in the lifting direction from the control body 88 ,
The thus achieved rapid opening of the intermediate valve allows both in the first control chamber 92, as well as over the gap 76 in the second control chamber 94 to increase the pressure very quickly, resulting in an accelerated closing movement of the injection valve member 30 and thus a very rapid termination of the injection process.
Also for the description of the operation of the fuel injection valve 10 with a control device 32 shown in FIG. 10 is assumed from the rest state shown there. In the first control chamber 92, the second control chamber 94 and the high-pressure chamber 26, the same pressure of up to 1600 bar or more prevails.
The pilot valve 113 is closed, the injection valve member 30 abuts the injection valve seat 20 and also the intermediate valve is closed by engagement of the intermediate valve body 72 at the first end face 86 of the control body 88.
To trigger an injection process, in turn, the pilot valve 113 is opened, whereby the pressure in the first control chamber 92 begins to decrease. This reduction of the pressure has a direct effect on the piston element 68, which immediately against the force of the leaf spring 156 begins to move in the direction of the control body 88.
This movement leads to an increase in the volume and thus to an immediate pressure reduction in the second control chamber 94, which affects the entire cross-sectional area of the control piston 62, with the result that the injection valve member 30 with extremely small time delay compared to the opening of the pilot valve 113th lifts off the injector seat 20. Furthermore, fuel flows through the throttle connection 96 from the second control chamber 94 into the first control chamber 92, which decisively determines the further opening movement of the injection valve member 30 away from the injection valve seat 20.
To end the injection process, the pilot valve 113 is closed. The fuel flowing in through the fuel throttle passage 104 very quickly increases the pressure in the first control chamber 92, which has an immediate effect on the piston element 68.
This moves, supported by the leaf spring 156, away from the control body 88 into the second control chamber 94. This movement leads to an increase in pressure in the second control chamber 94, as a result of which the injection valve member 30 is moved in the direction of the injection valve seat 20. Since the pressure in the first control chamber 92, as a result of the throttling action of the throttle connection 96, increases faster than in the second control chamber 94, the intermediate valve body 72 is lifted from the first end face 86 of the control body 88, which then very fast under high pressure fuel on the one hand in the first Control chamber 92 and on the other hand by the gap 76 can flow into the second control chamber 94, which supports the rapid closing movement of the injection valve member 30 and thus the rapid termination of the injection process.
It should be noted
that in the embodiment according to FIG. 10, both for the opening movement and the closing movement of the injection valve member 30, the pressure change in the second control chamber 94 affects the entire cross-sectional area of the control piston 62. This is in contrast to the embodiments according to FIGS. 1 to 6, where these pressure changes affect only a part of the cross-sectional area of the control piston 62.
It should also be noted that in the embodiment according to FIG.
10, the throttle connection 96 can be implemented in different ways, for example as in the embodiments described above.
Finally, it should be noted that in the context of the present invention by "close sliding fit" a sliding fit is understood, which allows only a minimum leakage of fuel, while a "sliding fit" has a defined, small game to a defined current of fuel.