DE10026642A1

DE10026642A1 - Fuel injection valve e.g. for Diesel engines etc. has second valve in working chamber intake, in valves operated synchronously so that one is open and other is shut

Info

Publication number: DE10026642A1
Application number: DE2000126642
Authority: DE
Inventors: Bernhard Gottlieb; Andreas Kappel; Randolf Mock; Bernhard Fischer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2000-05-29
Filing date: 2000-05-29
Publication date: 2001-12-13

Abstract

The device has a working chamber connected via a first valve (13,11) to an outlet. A second valve (37,39,17) is located in the chamber intake. The valves are operated synchronously so that when one valve is open, the other one is closed. The shut-off members (11,37) of both valves are in active connection. The first valve is a seat valve and the second valve is a slide valve. The first shut-off member is a valve head associated with a sealing seat (13), the second member is a piston with groove (15).

Description

Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil, gemäß dem Ober begriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an injection valve, according to the Ober Concept of claim 1.

Es sind Einspritzventile bekannt, die eine Arbeitskammer auf weisen. Die Arbeitskammer ist über eine Zulaufdrossel mit ei ner Kraftstoffzuführung und über eine Ablaufdrossel mit einem Servoventil verbunden. Das Servoventil wird von einem elekt rischen Aktor angesteuert. Bei geschlossenem Servoventil ist der Druck in der Arbeitskammer groß. Bei geöffnetem Servoven til fließt über die Ablaufdrossel mehr Kraftstoff aus der Ar beitskammer ab, als über die Zulaufdrossel Kraftstoff zu fließt. Auf diese Weise sinkt bei geöffnetem Servoventil der Druck in der Arbeitskammer. Der Druck in der Arbeitskammer steht in Wirkverbindung mit der Einspritznadel, wobei bei ei nem großen Druck die Einspritznadel gegen einen Dichtsitz ge presst ist und keine Einspritzung erfolgt. Ist der Druck in der Arbeitskammer niedrig, so hebt die Einspritznadel vom zu geordneten Dichtsitz ab und gibt einem Verbindungsquerschnitt zwischen einer Kraftstoffleitung und Einspritzlöchern frei.Injectors are known that have a working chamber point. The working chamber is via an inlet throttle with egg ner fuel supply and an outlet throttle with one Servo valve connected. The servo valve is operated by an elect driven actuator. When the servo valve is closed the pressure in the work chamber is great. With the servoven open til more fuel flows out of the ar via the outlet throttle beitskammer than as fuel via the inlet throttle flows. In this way, the sinks when the servo valve is open Pressure in the work chamber. The pressure in the work chamber is in operative connection with the injection needle, with ei the injection needle against a sealing seat is pressed and there is no injection. Is the pressure in the working chamber low, the injection needle lifts from orderly sealing seat and gives a connection cross section between a fuel line and injection holes.

Bei geöffnetem Servoventil wird relativ viel Kraftstoff über die Ablaufdrossel abgesteuert. Da bei modernen Dieselein spritzventilen ein Kraftstoffdruck von bis zu 2000 bar einge setzt wird, wird durch den absteuerten Kraftstoff relativ viel Verlustenergie erzeugt.When the servo valve is open, a relatively large amount of fuel is over the flow restrictor shut down. Because with modern diesel injection valves have a fuel pressure of up to 2000 bar is set, is relative by the taxed fuel generates a lot of energy loss.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Einspritzventil bereitzustellen.The object of the invention is an improved Provide injector.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des An spruchs 1 gelöst. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung be steht darin, dass ein zweites Ventil im Zulauf zur Arbeits kammer vorgesehen ist. Das zweite Ventil verschließt bei geöffnetem Servoventil den Zulauf zur Arbeitskammer. Auf diese Weise wird die Leckage bei geöffnetem Servoventil minimiert.The object of the invention is characterized by the features of the spell 1 solved. A major advantage of the invention be is that a second valve is coming to work chamber is provided. The second valve closes when open Servo valve the inlet to the working chamber. To this Leakage is minimized when the servo valve is open.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Vorzugsweise stehen das Ser voventil und das zweite Ventil miteinander in Wirkverbindung, so dass das zweite Ventil sich in einem geschlossenen Zustand befindet, wenn sich das Servoventil in einem geöffneten Zu stand befindet. Auf diese Weise wird eine einfache synchrone Steuerung des Zulaufs und des Ablaufs erreicht.Further advantageous embodiments of the invention are in the dependent claims specified. Preferably the Ser voventil and the second valve in operative connection, so the second valve is in a closed state is when the servo valve is in an open position stand located. This way it becomes a simple synchronous Control of the inflow and the outflow reached.

In einer einfachen Ausbildungsform sind das erste und das zweite Ventil einstückig ausgebildet.In a simple form of training, the first and that are second valve formed in one piece.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher er läutert; Es zeigenThe invention is explained in more detail below with reference to the figures purifies; Show it

Fig. 1 die erste Ausführungsform des Einspritzventils, und Fig. 1 shows the first embodiment of the injection valve, and

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform. Fig. 2 shows a second embodiment.

Fig. 1 zeigt im Querschnitt ein Einspritzventil, das vor zugsweise bei einem Common-Rail-Einspritzsystem eingesetzt wird. Das Common-Rail stellt einen Kraftstoffspeicher dar, der Kraftstoff unter hohem Druck speichert und das Einspritz ventil mit Kraftstoff versorgt. Das Einspritzventil weist ein Gehäuse 1 auf, in das eine Kraftstoffleitung 20 eingebracht ist. Die Kraftstoffleitung 20 ist zu einer Düsenbohrung 7 ge führt, in der eine Ventilnadel 3 axial beweglich angeordnet ist. Die Ventilnadel 3 ist mit einem oberen Endstück in einer oberen Nadelführung 6 angeordnet, wobei das obere Endstück eine erste Druckfläche 28 aufweist. Die erste Druckfläche 28 grenzt an eine Arbeitskammer 8. Dem oberen Ende gegenüberlie gend weist die Ventilnadel 3 eine Nadelspitze 29 auf, die ei nem Ventilsitz 2 zugeordnet ist, der an der unteren Spitze eines Düsenkörpers am Gehäuse 1 ausgebildet ist. Die Nadel spitze 29 weist eine plane zweite Druckfläche 30 auf, die Einspritzlöchern 43 zugeordnet ist, wobei die Einspritzlöcher 43 an der Spitze des Düsenkörpers in Strömungsrichtung gesehen unterhalb des Ventilsitzes 2 im Gehäuse 1 eingebracht sind. Die Ventilnadel 3 weist einen Stützkragen 31 auf. Es ist eine Druckfeder 4 vorgesehen, die zwischen den Stützkra gen 31 und einer Abstützfläche 32 eingespannt ist und die .Ventilnadel 3 in Richtung auf den Ventilsitz 2 vorspannt. Die Abstützfläche 32 ist an einer Wand der Düsenbohrung 7 im Be reich der oberen Nadelführung 6 ausgebildet, wobei die Ab stützfläche 32 die zylinderförmige Bohrung, die die obere Na delführung 6 bildet, umgibt. Die Ventilnadel 3 weist im unte ren Bereich eine untere Nadelführung 5 auf, die in Form eines abgerundeten Vierkantquerschnittes ausgeführt ist. Auf diese Weise ist eine Strömungsverbindung zwischen dem oberen Be reich der Düsenbohrung 7 und dem unteren Bereich der Düsen bohrung 7 gegeben, der an den Ventilsitz 2 angrenzt. Fig. 1 shows in cross section an injection valve which is preferably used before in a common rail injection system. The common rail represents a fuel storage device that stores fuel under high pressure and supplies the injection valve with fuel. The injection valve has a housing 1 , into which a fuel line 20 is introduced. The fuel line 20 leads to a nozzle bore 7 ge, in which a valve needle 3 is arranged axially movable. The valve needle 3 is arranged with an upper end piece in an upper needle guide 6 , the upper end piece having a first pressure surface 28 . The first pressure surface 28 borders on a working chamber 8 . The upper end opposite lying, the valve needle 3 has a needle tip 29 which is assigned to a valve seat 2, which is formed on the lower tip of a nozzle body on the housing 1 . The needle tip 29 has a flat second pressure surface 30 , which is assigned to injection holes 43 , the injection holes 43 being introduced at the tip of the nozzle body in the flow direction below the valve seat 2 in the housing 1 . The valve needle 3 has a support collar 31 . There is a compression spring 4 , which is clamped between the Stützkra conditions 31 and a support surface 32 and the .Valve needle 3 biases toward the valve seat 2 . The support surface 32 is formed on a wall of the nozzle bore 7 in the loading area of the upper needle guide 6 , with the support surface 32 surrounding the cylindrical bore forming the upper needle guide 6 . The valve needle 3 has a lower needle guide 5 in the lower region, which is designed in the form of a rounded square cross section. In this manner, a flow connection between the upper loading area of the nozzle bore 7 and the lower portion of the nozzle bore 7 placed adjacent to the valve seat. 2

Vorzugsweise ist der Nadelhub der Ventilnadel 3 durch einen oberen Anschlag begrenzt, der beispielsweise durch die obere Abschlussfläche in der Arbeitskammer 8 realisiert ist.The needle stroke of the valve needle 3 is preferably limited by an upper stop, which is realized, for example, by the upper end face in the working chamber 8 .

Die Arbeitskammer 8 ist über eine erste Bohrung 9 mit einer Ablaufdrossel 19 verbunden, die mit einer Ventilkammer 10 in Verbindung steht. Die Ventilkammer 10 ist in Form einer zwei ten Bohrung ausgeführt, die im oberen Bereich konisch zulau fend in eine dritte Bohrung 33 übergeht. Im unteren Bereich geht die Ventilkammer 10 über eine erste Stufe 34 in eine vierte Bohrung 35 über. Die vierte Bohrung steht über eine Zulaufdrossel 18 und eine Zulaufbohrung 39 mit der Kraft stoffleitung 20 und über eine fünfte Bohrung 17 mit der ers ten Bohrung 9 in Verbindung. Die vierte Bohrung 35 stellt ei ne Ventilbohrung dar. Es ist ein kolbenförmiges Schließglied 36 vorgesehen, das axial beweglich in der Ventilbohrung 35 und in der Ventilkammer 10 angeordnet ist. Das Schließglied 36 weist einen Ventilkopf 11 auf, der einem Dichtsitz 13 zu geordnet ist. Der Dichtsitz 13 ist im Übergang von der Ven tilkammer 10 zur dritten Bohrung 33 ausgebildet. Der Dicht sitz 13 ist vorzugsweise als konischer Dichtsitz ausgebildet. Der Ventilkopf 11 weist eine Dichtfläche auf, die teilkugelförmig ausgebildet ist und bei Anlage an dem Dichtsitz 13 ei ne ringförmig umlaufende Dichtfläche herstellt.The working chamber 8 is connected via a first bore 9 to an outlet throttle 19 which is connected to a valve chamber 10 . The valve chamber 10 is designed in the form of a two-th bore which merges conically into a third bore 33 in the upper region. In the lower region, the valve chamber 10 merges into a fourth bore 35 via a first stage 34 . The fourth bore is via an inlet throttle 18 and an inlet bore 39 with the fuel line 20 and a fifth bore 17 with the first bore 9 in connection. The fourth bore 35 represents a valve bore. A piston-shaped closing member 36 is provided, which is arranged to be axially movable in the valve bore 35 and in the valve chamber 10 . The closing member 36 has a valve head 11 , which is assigned to a sealing seat 13 . The sealing seat 13 is formed in the transition from the Ven tilkammer 10 to the third bore 33 . The sealing seat 13 is preferably designed as a conical sealing seat. The valve head 11 has a sealing surface which is partially spherical and, when in contact with the sealing seat 13, produces an annular circumferential sealing surface.

Der Ventilkopf 11 geht über eine zweite Stufe 38 im Bereich der Ventilkammer 10 in den Kolbenteil 37 über. Der Ventilkopf 11 ist im Querschnitt breiter ausgeführt als ein unteres zy linderförmiges Kolbenteil 37. Zwischen der zweiten Stufe 38 und der ersten Stufe 34 ist eine Schließfeder 12 eingespannt, die den Ventilkopf 11 gegen den Dichtsitz 13 vorspannt. Das Kolbenteil 37 ist dichtend in der Ventilbohrung 35 geführt. Das Kolbenteil 37 weist eine umlaufende Nut 15 auf, die an die Zulaufbohrung 39 und an die Ablaufbohrung 17 angrenzt, wenn der Ventilkopf 11 am Dichtsitz 13 anliegt. Die Zulauf bohrung 39 ist zwischen der Zulaufdrossel 18 und der Ventil bohrung 35 angeordnet. Das Kolbenteil 37 begrenzt mit einer Begrenzungsfläche 14 eine Leckagekammer 40, die im unteren Bereich der Ventilbohrung 35 angeordnet ist. Die Leckagekam mer 40 steht über Entlastungsbohrungen mit einer Leckageboh rung 16 in Verbindung. Die Leckagebohrung 16 ist zu einem Le ckageraum geführt, in dem der Leckagestrom gesammelt wird.The valve head 11 merges into the piston part 37 via a second stage 38 in the region of the valve chamber 10 . The valve head 11 is made wider in cross section than a lower cylinder-shaped piston part 37 . A closing spring 12 is clamped between the second stage 38 and the first stage 34 and biases the valve head 11 against the sealing seat 13 . The piston part 37 is sealingly guided in the valve bore 35 . The piston part 37 has a circumferential groove 15 which adjoins the inlet bore 39 and the outlet bore 17 when the valve head 11 is in contact with the sealing seat 13 . The inlet bore 39 is arranged between the inlet throttle 18 and the valve bore 35 . The piston part 37 delimits a leakage chamber 40 with a boundary surface 14 , which is arranged in the lower region of the valve bore 35 . The leakage chamber 40 is connected to a leakage hole 16 via relief bores. The leakage bore 16 is guided to a leakage space in which the leakage flow is collected.

Die Leckagebohrung 16 steht zudem mit der dritten Bohrung 33 in Verbindung. In der dritten Bohrung 33 ist ein axial beweg licher Stößel 24 geführt, dessen Spitze dem Ventilkopf 11 zu geordnet ist. Der Stößel 24 geht in eine Bodenplatte 23 über, an der ein elektrischer Aktor 21 anliegt.The leakage bore 16 is also connected to the third bore 33 . In the third bore 33 an axially movable tappet 24 is guided, the tip of which is arranged to the valve head 11 . The tappet 24 merges into a base plate 23 , against which an electrical actuator 21 rests.

Die dritte Bohrung 33 geht in einen Aktorraum 41 über, in dem die Bodenplatte 23 mit dem Aktor 21 angeordnet ist. Der Aktor 21 ist zwischen einem Deckel 22 und der Bodenplatte 23 über eine Federhülse 27 vorgespannt. Der Aktor 21 weist elektri sche Anschlüsse 25 auf, mit denen der Aktor in der Länge steuerbar ist. Der Deckel 22 ist fest mit dem Gehäuse 1 des Einspritzventils verbunden. Es ist ein metallischer Falten balg 26 in dem Aktorraum 41 vorgesehen, der mit seiner äuße ren Begrenzungsfläche an die Innenwand des Aktorraums 41 und mit seiner inneren Begrenzungsfläche an den Stößel 24 dichtend angeschlossen ist. Auf diese Weise wird der obere Be reich des Aktorraums 41 gegenüber dem unteren Bereich des Ak torraums 41 abgedichtet, so dass kein Kraftstoff zum Aktor 21 gelangen kann. Der Aktor 21 ist vorzugsweise als piezoelek trischer Aktor ausgebildet. Der untere Bereich 42 des Aktor raums 41 steht über eine fünfte Bohrung 45 mit der Leckage bohrung 16 in Verbindung.The third bore 33 merges into an actuator space 41 , in which the base plate 23 with the actuator 21 is arranged. The actuator 21 is biased between a cover 22 and the base plate 23 via a spring sleeve 27 . The actuator 21 has electrical connections 25 with which the actuator can be controlled in length. The cover 22 is fixedly connected to the housing 1 of the injection valve. There is a metallic bellows 26 provided in the actuator chamber 41 , which is sealingly connected with its outer boundary surface to the inner wall of the actuator chamber 41 and with its inner boundary surface to the plunger 24 . In this manner, the upper region of the actuator chamber 41 Be is compared with the lower region of the sealed Ak goal area 41, so that no fuel can reach to the actuator 21st The actuator 21 is preferably designed as a piezoelectric actuator. The lower region 42 of the actuator chamber 41 is connected to the leakage bore 16 via a fifth bore 45 .

Der Ventilkopf 11 bildet zusammen mit dem Dichtsitz 13 ein Servoventil in Form eines Sitzelements. Die Zulaufbohrung 39 und die Ablaufbohrung 17 bilden zusammen mit dem Kolbenteil 37 und der Nut 15 ein Schieberventil.The valve head 11 forms together with the sealing seat 13 a servo valve in the form of a seat element. The inlet bore 39 and the outlet bore 17 together with the piston part 37 and the groove 15 form a slide valve.

Im folgenden wird die Funktionsweise des Einspritzventils der Fig. 1 näher erläutert: Die Kraftstoffleitung 20 steht mit dem Kraftstoffspeicher in Verbindung, so dass Kraftstoff mit hohem Druck in der Düsenbohrung 7 und damit am Ventilsitz 2 anliegt. Zugleich befindet sich Kraftstoff mit hohem Druck in der Arbeitskammer 8, da die Kraftstoffleitung 20 über die Zu laufdrossel 18, die Nut 15 und die erste Bohrung 9 mit der Arbeitskammer 8 in Verbindung steht. Die Ventilnadel 3 ist mit der Nadelspitze 29 durch den Druck in der Arbeitskammer 8 und die Vorspannkraft der Druckfeder 4 auf den Ventilsitz 2 gedrückt, so dass keine Verbindung zwischen der Düsenbohrung 7 und den Einspritzlöchern 43 vorliegt. Der Ventilkopf 11 sitzt am Dichtsitz 13 auf, so dass Kraftstoff mit hohem Druck in der Ventilkammer 10 vorliegt.The mode of operation of the injection valve of FIG. 1 is explained in more detail below: The fuel line 20 is connected to the fuel accumulator, so that fuel is present at high pressure in the nozzle bore 7 and thus on the valve seat 2 . At the same time, there is fuel at high pressure in the working chamber 8 , since the fuel line 20 is connected to the working throttle 18 , the groove 15 and the first bore 9 with the working chamber 8 . The valve needle 3 is pressed with the needle tip 29 by the pressure in the working chamber 8 and the biasing force of the compression spring 4 onto the valve seat 2 , so that there is no connection between the nozzle bore 7 and the injection holes 43 . The valve head 11 is seated on the sealing seat 13 , so that fuel is present in the valve chamber 10 at high pressure.

Wird nun der Aktor 21 angesteuert, so dehnt sich der Aktor 21 aus. Als Folge davon drückt der Stößel 24 den Ventilkopf 11 vom Dichtsitz 13 weg und das Kolbenteil 37 mit der Nut 15 in Richtung auf die Leckagekammer 40. Als Folge wird eine Ver bindung zwischen der Ventilkammer 10 und der Leckagebohrung 16 geöffnet und gleichzeitig die Verbindung zwischen der Zu laufbohrung 39 und der fünften Bohrung 17 unterbrochen. Da durch wird die Arbeitskammer 8 von der Kraftstoffleitung 20 getrennt. Als Folge dieser Schaltposition fließt Kraftstoff aus der Arbeitskammer 8 über die Ablaufdrossel 19, die Ven tilkammer 10 und die Leckagebohrung 16 ab. Damit sinkt der Druck in der Arbeitskammer 8 und die Ventilnadel 3 wird von dem Druck des Kraftstoffes, der in der Düsenbohrung 7 herrscht, nach oben in Richtung auf die Arbeitskammer 8 ge drückt. Damit gibt die Ventilnadel 3 eine Verbindung zwischen der Düsenbohrung 7 und den Einspritzlöchern 43 frei. Als Fol ge wird Kraftstoff über die Einspritzlöcher 43 abgegeben. Zur Beendigung der Einspritzung wird die Ansteuerung des Aktors 21 unterbrochen, so dass sich der Aktor 21 verkürzt und der Stößel 24 durch die Schließfeder 12 nach oben bewegt wird.If the actuator 21 is now activated, the actuator 21 expands. As a result, the tappet 24 pushes the valve head 11 away from the sealing seat 13 and the piston part 37 with the groove 15 in the direction of the leakage chamber 40 . As a result, a connection between the valve chamber 10 and the leakage bore 16 is opened and at the same time the connection between the bore 39 and the fifth bore 17 is interrupted. Since the working chamber 8 is separated from the fuel line 20 . As a result of this switching position, fuel flows from the working chamber 8 via the discharge throttle 19 , the Ven tilkammer 10 and the leakage bore 16 . So that the pressure in the working chamber 8 drops and the valve needle 3 is pressed by the pressure of the fuel that prevails in the nozzle bore 7 upwards in the direction of the working chamber 8 . The valve needle 3 thus releases a connection between the nozzle bore 7 and the injection holes 43 . As a result, fuel is discharged through the injection holes 43 . To end the injection, the actuation of the actuator 21 is interrupted, so that the actuator 21 is shortened and the plunger 24 is moved upward by the closing spring 12 .

Der Ventilkopf 11 wird von der Schließfeder 12 gegen den Dichtsitz 13 gedrückt. Damit wird die Verbindung zwischen der Aktorkammer 8 und der Leckagebohrung 16 geschlossen. Gleich zeitig wird die Nut 15 nach oben auf die Höhe der Zulaufboh rung 39 und der fünften Bohrung 17 bewegt, so dass eine Ver bindung zwischen der Zulaufbohrung 39 und der fünften Bohrung 17 geöffnet wird. Als Folge davon fließt Kraftstoff über die Zulaufdrossel 18 zur Arbeitskammer 8. Folglich erhöht sich der Druck in der Arbeitskammer 8. Der Druck in der Arbeits kammer 8 steigt, bis die Ventilnadel 3 mit der Nadelspitze 29 auf den Ventilsitz 2 gedrückt wird. Sitzt die Ventilnadel 3 wieder auf dem Ventilsitz 2 auf, so unterbricht die Einsprit zung.The valve head 11 is pressed by the closing spring 12 against the sealing seat 13 . The connection between the actuator chamber 8 and the leakage bore 16 is thus closed. At the same time, the groove 15 is moved upward to the level of the inlet bore 39 and the fifth bore 17 , so that a connection between the inlet bore 39 and the fifth bore 17 is opened. As a result, fuel flows to the working chamber 8 via the inlet throttle 18 . As a result, the pressure in the working chamber 8 increases . The pressure in the working chamber 8 increases until the valve needle 3 is pressed onto the valve seat 2 with the needle tip 29 . If the valve needle 3 is seated again on the valve seat 2 , the injection interrupts.

Die Ventilnadel 3 liegt in einer geschlossenen Position mit einem ersten Dichtquerschnitt A1 am Ventilsitz 2 auf. Die erste Druckfläche 28 stellt einen zweiten Dichtquerschnitt A2 dar. Bei geschlossenem Servoventil liegt der Ventilkopf 11 mit einem dritten Dichtquerschnitt A3 am Dichtsitz 13 an. Die Begrenzungsfläche 14 stellt einen vierten Dichtquerschnitt A4 dar.The valve needle 3 lies in a closed position with a first sealing cross section A1 on the valve seat 2 . The first pressure surface 28 represents a second sealing cross section A2. When the servo valve is closed, the valve head 11 bears against the sealing seat 13 with a third sealing cross section A3. The boundary surface 14 represents a fourth sealing cross section A4.

Durch Abstimmung des dritten und vierten Dichtquerschnittes A3, A4 lässt sich die hydrostatische Schließkraft auf den Ventilkopf 11 einstellen. Bei gegebenen Kraftstoffdruck P gilt für die hydrostatische Schließkraft FS folgende Bezie hung: FS = (A3 - A4) × P.The hydrostatic closing force on the valve head 11 can be adjusted by coordinating the third and fourth sealing cross sections A3, A4. Given the fuel pressure P, the following relationship applies to the hydrostatic closing force FS: FS = (A3 - A4) × P.

Wird beispielsweise der dritte und der vierte Dichtquer schnitt gleich groß gewählt, so wirkt auf den Ventilkopf 11 keine vom Kraftstoff druckabhängige Kraft und zur Bewegung des Ventilkopfes 11 muss lediglich die geringe Kraft der Schließfeder 12 überwunden werden.If, for example, the third and fourth sealing cross sections are chosen to be of the same size, no force dependent on the fuel acts on the valve head 11 and only the slight force of the closing spring 12 has to be overcome to move the valve head 11 .

Vorzugsweise wird der dritte Dichtquerschnitt größer gewählt als der vierte Dichtquerschnitt. In diesem Fall ist die Betä tigungskraft des Servoventils gegenüber nicht druckausgegli chenen Servoventilen wesentlich reduziert.The third sealing cross section is preferably chosen to be larger than the fourth sealing cross section. In this case, the bet force of the servo valve compared to not pressure balanced servo valves significantly reduced.

Die Ventilnadel 3 wird im geschlossenen Zustand von der Druckfeder 4 und von einer hydrostatischen Schließkraft auf den Ventilsitz 2 gedrückt, wobei die hydrostatische Schließ kraft FS nach folgender Formel berechnet: FS = A1 × P.In the closed state, the valve needle 3 is pressed onto the valve seat 2 by the compression spring 4 and by a hydrostatic closing force, the hydrostatic closing force FS being calculated according to the following formula: FS = A1 × P.

Bei geöffnetem Servoventil fällt der Druck in der Arbeitskam mer ab und im gleichen Maße entsteht ein hydrostatische Kraft, die die Ventilnadel 3 nach oben in Öffnungsrichtung drückt, wobei die hydrostatische Kraft F nach folgender For mel berechnet wird: F = (A2 - A1) × P - A2 × PK, wobei der Druck in der Arbeitskammer 8 mit PK bezeichnet ist.When the servo valve is open, the pressure in the working chamber drops and a hydrostatic force arises to the same extent, which pushes the valve needle 3 upwards in the opening direction, the hydrostatic force F being calculated according to the following formula: F = (A2 - A1) × P - A2 × PK, the pressure in the working chamber 8 being designated PK.

Hebt die Ventilnadel 3 vom Ventilsitz 2 ab, so wird die Spit ze der Ventilnadel 3 ebenfalls vom Kraftstoff umspült, so dass sich die hydrostatische Öffnungskraft F folgendermaßen berechnet: F = A2 × (P - PK).If the valve needle 3 lifts off the valve seat 2 , the tip of the valve needle 3 is also washed around by the fuel, so that the hydrostatic opening force F is calculated as follows: F = A2 × (P - PK).

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des Einspritzven tils, das im wesentlichen Teilen mit dem Einspritzventil der Fig. 1 übereinstimmt. In Fig. 2 steht im Gegensatz zur Fig. 1 der Stößel 24 nicht direkt mit der Bodenplatte 23 in Verbindung, sondern es ist eine Hydraulikkammer 44 zwischen der Bodenplatte 23 und dem Stößel 24 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Bodenplatte 23 vorzugsweise im Querschnitt kreisförmig ausgebildet und dichtend in der Ak torkammer 41 geführt. Der Stößel 24 weist im oberen Bereich eine Zylinderform auf, die ebenfalls dichtend in der dritten Bohrung 33 geführt ist. Vorzugsweise ist die Querschnittsflä che der Bodenplatte 23, die an die Hydraulikkammer 44 an grenzt, größer als die Querschnittsfläche, mit der der Stößel 24 die Hydraulikkammer 44 begrenzt. Auf diese Weise wird eine Hubtransformation der Auslenkung des Aktors 21 erreicht. Die Bodenplatte 23 stellt einen Primärkolben und der obere Teil des Stößels 24 einen Sekundärkolben dar. Fig. 2 shows a further embodiment of the injection valve, which substantially corresponds to parts with the injection valve of FIG. 1. In contrast to FIG. 1, the plunger 24 is not directly connected to the base plate 23 in FIG. 2, but a hydraulic chamber 44 is arranged between the base plate 23 and the plunger 24 . In this embodiment, the base plate 23 is preferably circular in cross section and sealingly guided in the actuator chamber 41 . The plunger 24 has a cylindrical shape in the upper region, which is also sealingly guided in the third bore 33 . Preferably, the cross-sectional area of the base plate 23 , which borders on the hydraulic chamber 44 , is larger than the cross-sectional area with which the tappet 24 delimits the hydraulic chamber 44 . In this way, a stroke transformation of the deflection of the actuator 21 is achieved. The base plate 23 represents a primary piston and the upper part of the plunger 24 is a secondary piston.

In dieser Ausführungsform ist die Leckagekammer 40 über einen Kanal 47 nur mit dem Aktorraum 41 verbunden. Über die Lecka gekammer 40 wird Kraftstoff mit hohem Druck in den Aktorraum 41 abgeführt. Der Aktor 21 ist in dieser Ausführungsform ab gekapselt und gegen den Kraftstoff geschützt. Da der Aktor 21 vom Kraftstoff umgeben ist, wird Wärme vom Aktor 21 auf das Gehäuse abgeführt. Auf diese Weise wird Verlustwärme effi zient abgeführt.In this embodiment, the leakage chamber 40 is only connected to the actuator chamber 41 via a channel 47 . Via the Lecka chamber 40 , fuel is discharged into the actuator chamber 41 at high pressure. In this embodiment, the actuator 21 is encapsulated and protected against the fuel. Since the actuator 21 is surrounded by the fuel, heat is dissipated from the actuator 21 to the housing. In this way, heat loss is dissipated efficiently.

Die Hydraulikkammer 44 weist vorzugsweise eine sehr geringe Höhe von kleiner als 300 µm auf, um eine hohe Steifigkeit bei der Übertragung der Auslenkung des Aktors 21 auf den Stößel 24 zu gewährleisten.The hydraulic chamber 44 preferably has a very small height of less than 300 μm in order to ensure high rigidity when transmitting the deflection of the actuator 21 to the tappet 24 .

In dieser Ausführungsform ist der Aktorraum 41 über ein Über druckventil 46 mit dem Leckagekanal 16 verbunden. Überschrei tet der Druck im Aktorraum 41 einen vorgegebenen Höchstwert, so öffnet das Überdruckventil 46 und Kraftstoff wird an die Leckagebohrung 16 abgegeben. Auf diese Weise wird vermieden, dass der Druck im Aktorraum 41 und damit auch der Druck in der Hydraulikkammer 44 einen Höchstwert überschreitet, der ein Öffnen des Stößels 24 bewirkt, ohne dass der Aktor 21 an gesteuert ist. Vorzugsweise ist der Höchstwert in der Weise gewählt, dass Kraftstoff vom Aktorraum 41 in die Hydraulik kammer 44 leckt und die Hydraulikkammer 44 laufend mit Kraftstoff gefüllt ist. Die Geometrien sind in der Weise gewählt, dass die Hydraulikkammer 44 so groß ausgebildet ist, dass der Stößel 24 am Ventilkopf 11 anliegt.In this embodiment, the actuator chamber 41 is connected to the leakage channel 16 via a pressure valve 46 . If the pressure in the actuator chamber 41 exceeds a predetermined maximum value, the pressure relief valve 46 opens and fuel is delivered to the leakage bore 16 . In this way it is avoided that the pressure in the actuator chamber 41 and thus also the pressure in the hydraulic chamber 44 exceed a maximum value which causes the tappet 24 to open without the actuator 21 being controlled. The maximum value is preferably selected in such a way that fuel leaks from the actuator chamber 41 into the hydraulic chamber 44 and the hydraulic chamber 44 is continuously filled with fuel. The geometries are selected in such a way that the hydraulic chamber 44 is designed so large that the tappet 24 bears against the valve head 11 .

In einer einfachen Ausführungsform der Erfindung sind das Servoventil und das Ventilschieberventil als getrennte Bau teile ausgebildet, die jedoch miteinander synchron tätig wer den.In a simple embodiment of the invention, these are Servo valve and the valve spool valve as a separate construction trained parts, but who work synchronously with each other the.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das gemeinsame Schließglied, das den Ventilkopf 11 und das Kolbenteil 37 aufweist, durch eine entsprechende Dimensionierung des ers ten, zweiten, dritten und vierten Dichtquerschnitts A1, A2, A3, A4 nahezu druckausgeglichen ist.An advantage of the invention is that the common closing member, which has the valve head 11 and the piston part 37 , is almost pressure-balanced by appropriate dimensioning of the first, second, third and fourth sealing cross sections A1, A2, A3, A4.

Claims

1. injection valve with a working chamber and with a valve needle, the valve needle being operatively connected to the pressure in the working chamber and the pressure in the working chamber controlling the position of the valve needle,
with an inlet to which the working chamber is connected,
with an outlet to which the working chamber is connected via a first controllable valve ( 13 , 11 ),
characterized in that
a second valve ( 37 , 39 , 17 ) is provided in the inlet, wherein
the first and the second valve ( 13 , 11 , 37 , 39 , 17 ) can be actuated synchronously in such a way that when the second valve ( 37 , 39 , 17 ) is open the first valve ( 11 , 13 ) is closed, and that at opened first valve ( 11 , 13 ) the second valve is closed ge.

2. Injection valve according to claim 1, characterized in that a first closing element ( 11 ) of the first valve is in operative connection with a second closing element ( 37 ) of the second valve.

3. Injection valve according to claim 1 or 2, characterized in that the first closing member is integrally formed with the second closing member ( 37 ).

4. Injector according to one of claims 1 to 3, there characterized in that the first valve as a seat valve and the second valve is designed as a slide valve.

5. Injector according to claim 3 or 4, characterized in that the first closing member ( 11 ) is in the form of a Ven tilkopfes, which is a sealing seat ( 13 ) zugeord net that the second closing member ( 37 ) in the form of a piston is formed with a groove ( 15 ), that the piston is arranged to be axially movable in a valve bore ( 35 ), that an inlet bore ( 39 ) and an inlet channel ( 17 ) open to the valve bore ( 35 ) at approximately the same height that the inlet bore ( 39 ) is connected to a fuel line ( 20 ) and the inlet channel ( 17 ) of the working chamber ( 8 ), and that a connection between the inlet bore ( 39 ) and the inlet channel ( 17 ) can be established via the groove ( 15 ), when the valve head ( 11 ) abuts the sealing seat ( 13 ) and that the groove ( 15 ) does not adjoin the inlet bore ( 39 ) and the inlet channel ( 17 ) when the valve head ( 11 ) is lifted off the sealing seat ( 13 ).

6. Injection valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that a fuel line ( 20 ) via an inlet throttle ( 18 ) to the second valve ( 37 , 39 , 17 ) borders on that the second valve ( 37 ) via a Feed channel ( 17 , 9 ) is connected to the working chamber ( 8 ) and that the feed channel ( 17 , 9 ) is connected to an outlet ( 16 ) via an outlet throttle ( 19 ) via the first valve ( 11 , 13 ).

7. Injection valve according to one of claims 1 to 6, characterized in that an actuator ( 21 ) is provided which is in operative connection with the first valve ( 11 , 13 ), and that the actuator ( 21 ) via a bellows ( 26 ) opposite the fuel is sealed.

8. Injection valve according to one of claims 1 to 7, characterized in that a hydraulic stroke ratio ( 44 ) between an actuator ( 21 ) and an actuator ( 24 ) is seen before, the actuator ( 24 ) in operative connection with the first valve ( 11 , 13 ) stands.

9. Injection valve according to one of claims 1 to 8, characterized in that an actuator ( 21 ) is provided in an actuator space ( 41 ), that the actuator ( 21 ) via an actuator ( 24 ) with the first valve ( 11 , 13 ) is connected, and that a pressure relief valve ( 45 ) is provided, with which the gate space ( 41 ) can be connected to an outlet ( 16 ).

10. Injection valve according to claim 8 or 9, characterized in that the actuator ( 21 ) is arranged in an actuator space ( 41 ), that the actuator space ( 41 ) is supplied with fuel via a channel ( 97 ), so that the actuator ( 21 ) is flushed with fuel.

11. Injector according to one of claims 3 to 10, there characterized by that one from the first and second Locking member formed common locking member pressure-compensated is trained.