DE10060836C1 - Druckgesteuerter CR Injektor mit gestuftem Öffnungs- und Schließverhalten - Google Patents
Druckgesteuerter CR Injektor mit gestuftem Öffnungs- und SchließverhaltenInfo
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf einen Injektor zum Einspritzen von unter hohem Druck stehenden Kraftstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine. In einem Injektorgehäuse (2) ist ein Ventilkörper (7) bewegbar aufgenommen, an welchem ein Schieberbereich (13) ausgebildet ist. Der Ventilkörper (7) umfaßt ferner einen mit einer gehäuseseitig ausgeführten Sitzfläche zusammenwirkenden Sitzdurchmesser (8), über den ein Düsenzulauf (12) zu einem Düsenraum (28) einer Einspritzdüse freigebbar bzw. verschließbar ist. Der Ventilkörper (7) ist als 4/3-Wege-Steuerventil ausgebildet, über dessen Schieberbereich (13) ein den Hub (33) einer Düsennadel (23) beeinflussender Steuerraum (21) steuerbar ist.
Description
An ein ideales Einspritzverhalten werden neben anderen Anforderungen die Forderung der
unabhängigen Festlegung von Einspritzdruck und Einspritzmenge gerichtet, die für jeden
Betriebspunkt, in dem eine Verbrennungskraftmaschine betrieben werden kann, frei wähl
bar sein sollen. Dadurch wird ein zusätzlicher Freiheitsgrad hinsichtlich der Gemischbil
dung erhalten. Daneben soll die Einspritzmenge zu Beginn der Einspritzung möglichst ge
ring sein, um dem sich einstellenden Zündverzug zwischen Beginn der Einspritzung und
Beginn der Verbrennung Rechnung zu tragen. Beide Anforderungen werden durch Kraft
stoffeinspritzsysteme mit Hochdrucksammelraum (Common-Rail) erfüllt, über welchen die
einzelnen Injektoren für die Brennräume der Verbrennungskraftmaschine mit unter extrem
hohem Druck stehenden Kraftstoff versorgt werden.
EP-0 657 642 A2 bezieht auf ein Kraftstoffeinspritzsystem für Brennkraftmaschinen. Diese
umfaßt einen von einer Kraftstoffhochdruckpumpe befüllbaren Hochdrucksammelraum,
von welchem Hochdruckleitungen zu den einzelnen Einspritzventilen abführen. Dabei sind
in den einzelnen Hochdruckleitungen Steuerventile zur Steuerung der Hochdruckeinsprit
zung an den Einspritzventilen, sowie ein zusätzlicher Druckspeicherraum zwischen diesen
Steuerventilen und dem Hochdrucksammelraum (Common-Rail) vorgesehen. Um dabei zu
vermeiden, daß der hohe Systemdruck ständig an den Einspritzventilen anliegt, ist das
Steuerventil so ausgeführt, daß es während der Einspritzpausen am Einspritzventil dessen
Verbindung zum Druckspeicherraum verschließt und eine Verbindung zwischen Einspritz
ventil und einem Entlastungsraum aufsteuert.
Aus US 5,628,293 ist ein elektronisch gesteuerter Fluidinjektor bekannt, mit einer durch
eine Voreinspritzung beaufschlagbaren Fluidsammelkammer und einem direkt ansteuerbaren
Steuerelement zur Freigabe der Verbindungsleitung zwischen der Fluidsammelkam
mer und der in den Brennraum einer Brennkraftmaschine hineinragenden Einspritzdüse.
Neben dem ersten direkt ansteuerbaren Einspritzelement ist ein weiteres Drucksteuerele
ment zwischen zwei Steilpositionen hin und her bewegbar. Mittels der beiden schaltbaren
Drucksteuerelemente lassen sich einander entgegenwirkende hydraulische Kräfte ausbalan
cieren. Bei dieser Konfiguration ist der Umstand von Nachteil, daß die Steuerung der
Druckelemente über zwei Einheiten erfolgt, die bei Auswahl der Steuereinrichtung nur
teilweise gegen einen sich einstellenden Überdruck bzw. eine sich einstellende Übermenge
an Kraftstoff abgesichert sind.
DE 199 39 448 A1 hat einen Injektor zum Gegenstand. Der Injektor dient insbesondere zur
Steuerung von Einspritzvorgängen von Kraftstoff in den Brennraum eines Verbrennungs
motors. Der Injektor umfasst ein in einem Gehäuse beweglich geführtes und Einspritzöff
nungen steuerndes Schließglied und eine dieses Schließglied beaufschlagende Betätigungs
einrichtung. Die Betätigungseinrichtung wird aus einem extern ansteuerbaren piezoelektri
schen Aktor und einem Ventilelement gebildet, welches verschiebbar in einer Schieberboh
rung angeordnet ist und mit dem Aktor zusammenwirkt. Das Ventilelement steuert Druck
mittelverbindungen zwischen wenigstens jeweils einem Zulauf, einem Rücklauf und zwei
zum Schließglied führenden Steuerkanälen, wobei der Aktor in wenigstens drei Schalt
stellungen geschaltet werden kann.
DE 27 59 187 A1 betrifft eine Kraftstoffeinspritzanlage mit mindestens einem Kraftstoff
einspritzventil, welches insbesondere bei Großmotoren eingesetzt wird. In einem Gehäuse
eines Kraftstoffeinspritzventils ist ein Ventilkörper verschiebbar aufgenommen. Eine Stirn
seite des Ventilkörpers ragt in eine mit einer Kraftstoffzuführung über eine Verbindungs
leitung angeschlossene Druckkammer und trägt eine mit einem Ventilsitz zusammenwir
kende Ventilnadel. Die andere Stirnseite des Ventilkörpers ist durch eine Steuerung ge
steuert druckbeaufschlagbar, so dass der Ventilsitz durch die Ventilnadel abgedichtet ist
und zur Einspritzung druckentlastet werden kann, wobei über die mit dem Einspritzdruck
beaufschlagte ventilnadelseitige Stirnseite der Ventilkörper mit seiner Düsennadel vom
Ventilsitz abhebt. In der zur Druckkammer geführten Kraftstoffzuführung ist eine im Takt
der Einspritzung gesteuerte Absperrvorrichtung vorgesehen. Durch diese ist die Verbindungsleitung
zwischen der Druckkammer und der Kraftstoffzuführung mindestens wäh
rend eines großen Teiles der Einspritzpause unterbrochen und in einer etwas größeren Zeit
spanne als der Einspritzdauer freigegeben.
Mit der erfindungsgemäßen Injektorkonfiguration läßt sich ein in vorwählbaren Abstufun
gen erfolgendes Öffnen bzw. ein gestuft erfolgendes Schließen der Düsennadel eines In
jektors herbeiführen. Zur Erzielung einer Haupteinspritzung in den Brennraum einer di
rekteinspritzenden Verbrennungskraftmaschine, sowie zur Vornahme einer Nacheinsprit
zung in den Brennraum, ist lediglich eine einmalige Ansteuerung des Injektors erforderlich,
was hinsichtlich der elektrischen Versorgung eine 50%ige Einsparung an elektrischer E
nergie bedeutet. Neben einer 50%igen Einsparung an elektrischer Energie hinsichtlich der
Ansteuerung des Injektors, lassen sich durch gleiche Durchmesserwahl an Führungs- und
Sitzdurchmesser die Schaltkräfte minimieren, da der Ventilkörper in diesem Falle kraftaus
geglichen ist.
Durch die Auslegung der Drosseln auf der Ablaufseite und der Zulaufseite des Steuerraums
für eine Düsennadel, läßt sich der Injektor auslegen. Erfolgt eine parallele Änderungen
beider Drosselstellen, bleibt bei Anpassung des Steuerventils das durchgesetzte Kraftstoff
volumen gleich. Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung wird ein druckgesteu
erter Injektor geschaffen, dessen den Ventilkörper umgebende Ventilraum mit einem die
Düsennadel beaufschlagbaren Steuerraum verbunden ist. Gleichzeitig steht dieser Düsen
raum zulaufseitig über ein Drosselelement mit der Zuleitung zum Düsenraum in Verbin
dung. Diese Konfiguration eröffnet die Möglichkeit, durch teilweise Druckentlastung des
die Düsennadel beaufschlagenden Steuerraums, die Düsennadel gestuft zu bewegen, d. h.
dieser Teilhubwege aufzuprägen, so daß eine beispielsweise für Nutzfahrzeugmotoren op
timale Einspritzcharakteristik erzielt werden kann.
Neben der Möglichkeit, eine gestufte Vertikalbewegung und damit eine für Anwendungen
bei Nutzfahrzeugen besonders geeignete Einspritzcharakteristik einzustellen, ist der vorge
schlagene druck-/hubgesteuerte Injektor besonders einfach aufgebaut und daher kostengün
stig zu fertigen.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 den Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß konfigurierten Injektor mit ge
stufter Vertikalhubbewegung der Düsennadel,
Fig. 2.1 die Hubniveaus des Ventilkörpers,
Fig. 2.2 den Druckverlauf an der Einspritzöffnung aufgetragen über die Einspritzphasen
und
Fig. 2.3 den Druckverlauf oberhalb des Sitzes des Ventilkörpers.
Aus der Darstellung gemäß Fig. 1 geht der Querschnitt durch einen erfindungsgemäß kon
figurierten Injektor mit gestufter Vertikalbewegung der Düsennadel näher hervor.
Der Injektor aus der Darstellung gemäß Fig. 1 umfaßt einen im Injektorgehäuse 2 vertikal
geführten Ventilkörper 7 eines 4/3-Wege-Steuerventiles, sowie eine im Injektorgehäuse 2
ebenfalls vertikal geführte Düsennadel 23.
Die vertikale Hubbewegung des Ventilkörpers 7 wird über einen Steller 3 herbeigeführt,
der als Piezoaktor oder als Magnetventil ausgeführt sein kann. Dem Steller 3 ist ein hy
draulischer Übersetzer 4 zugeordnet. Dem Steller 3 ist ein Kolbenelement 6 zugeordnet,
welches an seiner oberen Stirnfläche eine eine Vorspannung erzeugendes Federelement 5
umfaßt. In der Darstellung gemäß Fig. 1 ist dieses Federelement als eine Tellerfeder ausgebildet.
Die untere Stirnfläche des Kolbens 6 liegt an der oberen Stirnfläche des Ventilkör
pers 7 an, der als 4/3-Wege-Steuerventil fungiert.
Der Ventilkörper 7 ist mit seinem Führungsbereich, in welchem er vom Injektorgehäuse 2
umschlossen ist, mit einem Durchmesser ausgeführt, der dem Sitzdurchmesser 8 entspricht.
Mit dem Sitzdurchmesser 8 verschließt der Ventilkörper 7 im geschlossenen Zustand eine
Sitzfläche innerhalb eines Ventilraumes 10, in welchen ein Zulauf 9 vom Hochdrucksam
melraum (Common-Rail) mündet. Vom Ventilraum 10 innerhalb des Injektorgehäuses 2
zweigt eine Ableitung 11 ab die in einen Düsenzulauf 12 übergeht, der im Bereich der Dü
sennadel 23 in einen diese umgebenden Düsenraum 28 mündet. Vom Düsenzulauf 12
zweigt eine Versorgungsleitung für einen Steuerraum 21 ab, wobei in der Versorgungslei
tung eine Zulaufdrossel 22 aufgenommen ist.
Unterhalb des Sitzdurchmessers 8 ist der Ventilkörper 7 mit einem kegelförmigen Über
gangsbereich ausgeführt, der in einen Schieberbereich 13 am Ventilkörper 7 übergeht. In
nerhalb des Schieberbereiches 13 ist eine Querbohrung 15 ausgebildet, welche mit einer
sich im Schieberbereich 13 längs erstreckenden Bohrung 16 in Verbindung steht. Mit sei
ner unteren Stirnfläche taucht der Ventilkörper 7 in eine leckölseitig vorgesehenen Lecköl
raum 17 ein, der über eine Leckölleitung 18 beispielsweise mit dem Kraftstoffreservoir in
Verbindung steht, so daß Kraftstoff über diesen aufgefangen werden kann. Je nach dem
durch die Ansteuerung des Stellers 3 gewünschten Vertikalhub des Ventilkörpers 7, ist die
Querbohrung 15 innerhalb des Schieberbereiches 13 des Ventilkörpers 7 mit einer Steuer
kante 14 in vollständiger Überdeckung oder in teilweiser Überdeckung. Im Schieberbereich
13 des Ventilkörpers 7 mündet ein Ablauf 19 in welchem eine Ablaufdrossel 20 aufge
nommen ist, über welche der Steuerraum 21 druckentlastbar ist, der, wie bereits erwähnt
über die Versorgungsleitung vom Düsenzulauf 12 mit unter hohem Druck stehenden Kraft
stoff beaufschlagbar ist.
Im Steuerraum 21 ist ein Kolbenelement 24 aufgenommen, welches mit einem zapfenarti
gen Ansatz die obere Stirnseite der Düsennadel 23 beaufschlagt. Der Steuerraum 21 inner
halb des Injektorgehäuses 2 ist durch die Wandung des Injektorgehäuses 2 einerseits sowie
durch die obere Stirnseite 25 des Kolbens 24 begrenzt. Bei Druckentlastung des Steuer
raumes 21 oder bei dessen Druckbeaufschlagung über die Versorgungsleitung 22, die vom
Düsenzulauf 12 abzweigt, bewegt sich der Kolben 24 entsprechend des sich einstellenden
Druckniveaus im Steuerraum 21 auf oder ab. Am Zapfen, der unterhalb des Kopfbereiches
des Kolbens 24 ausgebildet ist, ist eine als Schließfeder wirkendes Federelement 27 aufge
nommen, mit welchem der Öffnungsdruck, der durch das Kolbenelement 24 beaufschlag
ten Düsennadel 23 eingestellt werden kann. Steuerraum 21, Kolben 24 sowie die Düsennadel
23 sind symmetrisch zur Symmetrieachse 26 ausgebildet. Im Bereich des Düsenrau
mes 28 ist an der Düsennadel 23 eine Druckstufe 31 ausgebildet. Im hier dargestellten Aus
führungsbeispiel erstreckt sich der Düsenraum 28 bis zur Sitzfläche der Düsennadelspit
ze 29, die im gezeigten Zustand eine Einspritzöffnung 32 verschließt. Die Einspritzöff
nung 32 ist in der Wandung 30 des Injektorgehäuses 2 ausgebildet.
Die Funktionsweise des erfindungsgemäß konfigurierten Injektors stellt sich wie folgt dar:
Wird der beispielsweise als Piezoaktor ausgebildete Steller 3 angesteuert, fährt der Ventil körper 7 im Injektorgehäuse 2 auf, so daß der durch den Sitzdurchmesser 8 in Zusammen wirken mit einer am Ventilraum 10 angeordneten Sitzfläche verschlossene Sitz aufgesteu ert wird, so daß unter hohem Druck stehender Kraftstoff über den Zulauf 9 vom Hoch drucksammelraum (Common-Rail) in den Ventilraum 10 einströmen kann. Das in den Ventilraum 10 einschießende Kraftstoffvolumen fließt über die Ableitung 11 in den Dü senzulauf 12 und über den Düsenzulauf 12 in den Düsenraum 28 und steht in diesem an. Durch die an der Düsennadel 23 im Bereich des Düsenraumes ausgebildete Druckstufe 31 ist die Düsennadel 23 mit einer in Richtung auf den Steuerraum 21 wirkenden Öffnungs kraft beaufschlagt, welcher die durch die Schließfeder 27 bewirkte Schließkraft, sowie die im Steuerraum 21 jeweils herrschende Druckkraft entgegenstehen. Parallel zur Beaufschla gung des Düsenraumes 28 mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff über den Düsen zulauf 12 erfolgt durch die Versorgungsleitung 22 eine Druckbeaufschlagung des Steuer raumes 21. Der Steuerraum 21 wird über die über seine Ablaufleitung 19, in der eine Ab laufdrossel 20 vorgesehen sein kann, über die Stellung des Schieberbereiches 13 am Ven tilkörper 7 gesteuert. Je nachdem, in welchem Maße der Piezosteller angesteuert worden ist, d. h. welchen vertikalen Hubweg der Ventilkörper 7 im Injektorgehäuse 2 genommen hat, ist der Ablauf 19 des Steuerraumes 21 entweder geschlossen, teilweise geöffnet oder voll in Richtung Leckölraum 17 geöffnet.
Wird der beispielsweise als Piezoaktor ausgebildete Steller 3 angesteuert, fährt der Ventil körper 7 im Injektorgehäuse 2 auf, so daß der durch den Sitzdurchmesser 8 in Zusammen wirken mit einer am Ventilraum 10 angeordneten Sitzfläche verschlossene Sitz aufgesteu ert wird, so daß unter hohem Druck stehender Kraftstoff über den Zulauf 9 vom Hoch drucksammelraum (Common-Rail) in den Ventilraum 10 einströmen kann. Das in den Ventilraum 10 einschießende Kraftstoffvolumen fließt über die Ableitung 11 in den Dü senzulauf 12 und über den Düsenzulauf 12 in den Düsenraum 28 und steht in diesem an. Durch die an der Düsennadel 23 im Bereich des Düsenraumes ausgebildete Druckstufe 31 ist die Düsennadel 23 mit einer in Richtung auf den Steuerraum 21 wirkenden Öffnungs kraft beaufschlagt, welcher die durch die Schließfeder 27 bewirkte Schließkraft, sowie die im Steuerraum 21 jeweils herrschende Druckkraft entgegenstehen. Parallel zur Beaufschla gung des Düsenraumes 28 mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff über den Düsen zulauf 12 erfolgt durch die Versorgungsleitung 22 eine Druckbeaufschlagung des Steuer raumes 21. Der Steuerraum 21 wird über die über seine Ablaufleitung 19, in der eine Ab laufdrossel 20 vorgesehen sein kann, über die Stellung des Schieberbereiches 13 am Ven tilkörper 7 gesteuert. Je nachdem, in welchem Maße der Piezosteller angesteuert worden ist, d. h. welchen vertikalen Hubweg der Ventilkörper 7 im Injektorgehäuse 2 genommen hat, ist der Ablauf 19 des Steuerraumes 21 entweder geschlossen, teilweise geöffnet oder voll in Richtung Leckölraum 17 geöffnet.
Bei Teilansteuerung des Stellers 3 ist der Schieberbereich 13 teilgeöffnet, so daß über den
Ablauf 19 und die darin aufgenommene Ablaufdrossel 20 eine Druckentlastung des Steuer
raumes erfolgen kann. Über den Ablauf 19 des Steuerraumes 21 welcher im Teilhubzu
stand des Ventilkörpers 7 über die Querbohrung 15 die Längsbohrung 16 mit dem Lecköl
raum 17 und dessen Ablauf 18 verbunden ist, erfolgt eine Druckentlastung des Steuerrau
mes 21. Durch den an der Druckstufe 31 sich einstellenden durch die Schließfeder 27 ein
gestellten Öffnungsdruck fährt das Kolbenelement 24 in seinem Hohlraum nach oben auf,
entsprechend der Druckentlastung des Steuerraumes 21 im Teilhubbereich des Schieberbe
reiches 13 des Ventilkörpers 7.
Wird der Steller 13 über seine Teilansteuerung hinaus voll angesteuert, fährt der Ventilkör
per 7 im Injektorgehäuse 2 vollständig nach oben auf, gibt den Zulauf vollständig frei, wo
bei gleichzeitig durch eine Überdeckung des Schieberbereiches 13 mit der gehäuseseitig
vorgesehenen Steuerkante 14 die Druckentlastung des Steuerraumes 21 über dessen Ab
lauf 19 verhindert wird. Durch den gleichzeitig im Steuerraum 21 über die Versorgungs
leitung 22 steigenden Druck, erfolgt eine Abwärtsbewegung des Kolbens 24 im Injektor
gehäuse 2, so daß die Düsennadel 23 entgegen der aufwärts gerichteten Kraft an deren
Druckstufe 31 in ihren Sitz 29 zufährt und das Einspritzloch 32 verschließt. Die Düsenna
del 23 schließt bei voller Ansteuerung des durch den Steller 3 kraftgesteuert in ihren Sitz
29.
Wird der Ventilkörper 7 mit seinem Sitzdurchmesser 8 wieder in Anlage an die Sitzfläche
im Injektorgehäuse 2 gebracht, wird der Zulauf 9 vom Hochdrucksammelraum (Common-
Rail) vom Düsenzulauf 12 getrennt. Bei der Abwärtsbewegung des Ventilkörpers 7 gelan
gen jedoch die Querbohrung 15 innerhalb des Schieberbereiches 13 sowie der an der Steu
erkante 14 im Injektorgehäuse 2 mündende Ablauf 19 teilweise in Überdeckung, so daß
über den Ablauf 19 und das darin aufgenommene Ablaufdrosselelement 20 während des
Schließens des Ventilkörpers 7 eine Druckentlastung im Steuerraum 21 eintreten kann.
Über die in der Versorgungsleitung 22 zum Steuerraum 21 aufgenommene Zulaufdrossel
nimmt der Druck im Düsenzulauf 12 und damit im Steuerraum 28 erst allmählich ab, der
Druck im Steuerraum 21 durch die entsprechend dimensionierte Ablaufdrossel 20 jedoch
schneller. Dadurch kann während des Schließvorganges des Ventilkörpers 7, bewirkt durch
die von der Druckstufe 31 der Schließkraft der Schließfeder 27 entgegenwirkende vertikal
auf die Düsennadel 23 einwirkende Kraft, ein erneutes Öffnen der Düsennadel 23 aus ih
rem Sitz 29 erfolgen, so daß eine Nacheinspritzung von Kraftstoff ohne erneute Ansteue
rung des Stellers 3 des erfindungsgemäß konfigurierten Injektors erfolgen kann.
Damit kann mit dem erfindungsgemäß konfigurierten Injektor 1 ein gestuftes Öffnen bzw.
Schließen der Düsennadel 23 bzw. des in den Brennraum einer direkteinspritzenden Ver
brennungskraftmaschine hineinragenden Einspritzloches 32 erzielt werden. Für die Durch
führung einer Haupteinspritzung 37 bzw. das Erzeugen einer Nacheinspritzung 38 ist le
diglich ein einmaliges Ansteuern des beispielsweise als Magnetventil oder als Piezosteller
ausgebildeten Stellers 3 des Injektors 1 erforderlich. Die durch den Steller 3 jeweils aufzu
bringenden Kräfte werden dann minimal, wenn der Durchmesser des Ventilkörpers 7 in
seinem Führungsbereich innerhalb des Injektorgehäuses 2 in dem Sitzdurchmesser 8 ent
sprechenden Durchmesser ausgeführt werden kann. In diesem Falle ist der Ventilkörper 7
des 4/3-Wege-Steuerventiles kraftausgeglichen.
Aus der Darstellung gemäß Fig. 2.1 geht der sich einstellende Ventilhub 33 näher hervor.
Mit dem Bezugszeichen 34 bzw. 35 sind die sich einstellenden Hubniveaus bezeichnet.
Das erste Hubniveau 34 entspricht dem Teilhub des Injektors, bei Teilansteuerung des
Stellers 3, sei es ein Piezoaktor oder ein Magnetventil. Mit Bezugszeichen 35 ist das zweite
Hubniveau des Ventilkörpers 7 bezeichnet, welches einer vollständigen Ansteuerung des
Stellers 3 entspricht.
Aus Fig. 2.2 gehen die sich einstellenden Einspritzphasen während einer Einspritzung von
Kraftstoffe in den Brennraum einer direkteinspritzenden Verbrennungskraftmaschine näher
hervor. Der Druckverlauf 36 ist über die Zeit aufgetragen, wobei mit Bezugszeichen 37 der
Maximaldruck gekennzeichnet ist, der sich während der Haupteinspritzphase einstellt und
Bezugszeichen 38 das Druckniveau in der Nacheinspritzphase bezeichnet, welches je nach
Auslegung der Ablaufdrossel 20 in der Ablaufleitung 19 des Steuerraumes 21 bei allmähli
cher Entlastung des Düsenzulaufes 12, über welchen der Steuerraum 21 mit Hochdruck
beaufschlagt ist, anliegt. Der Kurvenzug gemäß der Darstellung in Fig. 2.3, welcher den
Druckverlauf 39 am Sitz des Ventilkörpers 7 wiederspiegelt, ist durch eine allmähliche
Anstiegsflanke gekennzeichnet, welche in einen plateauartig ausgebildeten Bereich über
geht, indem der Druckverlauf 39 keine Änderung erfährt.
1
Injektor
2
Injektorgehäuse
3
Steller
4
hydraulische Übersetzer
5
Tellerfeder
6
Kolben
7
Ventilkörper
8
Sitzdurchmesser
9
Hochdruckzulauf
10
Ventilraum
11
Ableitung zum Düsenzulauf
12
Düsenzulauf
13
Schieberbereich
14
Steuerkante
15
Querbohrung
16
Längsbohrung
17
Leckölraum
18
Leckölablauf
19
Ablaufsteuerraum
20
Ablaufdrossel
21
Steuerraum
22
Zulauf Steuerraum
23
Düsennadel
24
Kolbenelement
25
Kolbenstirnseite
26
Symmetrielinie
27
Schließfeder
28
Düsenraum
29
Nadelspitze
30
Gehäusewandung
31
Druckstufe
32
Einspritzöffnung
33
Ventilhub
34
erstes Hubniveau
35
zweites Hubniveau
36
Einspritzdruck
37
Haupteinspritzphase
38
Nacheinspritzphase
39
Druckverlauf am Sitzventilkörper
Claims (7)
1. Injektor zum Einspritzen von unter hohem Druck stehenden Kraftstoff in den Brenn
raum einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem im Injektorgehäuse (2) bewegbaren
Ventilkörper (7), an welchem ein Schieberbereich (13) sowie ein mit einer gehäuse
seitigen Sitzfläche zusammenwirkender Sitzdurchmesser (8) ausgebildet sind, über
welche ein Zulauf (12) zum Düsenraum (28) einer Einspritzdüse freigeb- bzw. ver
schließbar ist, wobei der Ventilkörper (7) als 4/3-Wege-Steuerventil ausgebildet ist,
über dessen Schieberbereich (13) ein eine Düsennadel (23) betätigender Steuerraum
(21) ablaufseitig druckentlastbar ist, der zulaufseitig über einen Abzweig (22) vom
Düsenzulauf beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ansteuerung eines
Stellers (3) der Ventilkörper (7) den Düsenzulauf (12) öffnet, der Schieberbereich (13)
einen Ablauf (19) des Steuerraums schließt und Hochdruck in diesem ansteht und bei
Teilansteuerung des Stellers (3) der Steuerraum (21) über den Schieberbereich (13) des
Ventilkörpers (7) zum Lecköl druckentlastbar ist.
2. Injektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieberbereich (13) des
Ventilkörpers (7) eine Querbohrung (15) aufweist.
3. Injektor gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrung (15) über
eine Öffnung (16) mit einem Leckölraum (17) verbunden ist.
4. Injektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Abzweig (22) vom Dü
senzulauf (12) eine Zulaufdrossel aufgenommen ist.
5. Injektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Druckentlastung des
Steuerraumes (21) die Düsennadel (23) abhängig von der Schließkraft einer Schließfe
der (27) öffnet.
6. Injektor gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des Schließens der
Düsennadel (23) bei teilweiser Überdeckung von Querbohrung (15) und Ablauf (19)
zwischen Schieberbereich (13) und Injektorgehäuse (2) eine eine Nacheinspritzung
(38) ermöglichende Druckentlastung des Steuerraumes (21) erfolgt.
7. Injektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (7) im Füh
rungsbereich im Injektorgehäuse (2) einen mit seinem Sitzdurchmesser (8) identi
schen Durchmesser aufweist.
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---|---|---|---|
DE10060836A DE10060836C1 (de) | 2000-12-07 | 2000-12-07 | Druckgesteuerter CR Injektor mit gestuftem Öffnungs- und Schließverhalten |
IT2001MI002551A ITMI20012551A1 (it) | 2000-12-07 | 2001-12-04 | Iniettore cr pilotato dalla pressione, con comportamento di apertura e di chiusura scalare |
FR0115847A FR2817918A1 (fr) | 2000-12-07 | 2001-12-07 | Injecteur de carburant a haute pression commande en pression avec un comportement d'ouverture et de fermeture etage |
JP2001374694A JP2002202020A (ja) | 2000-12-07 | 2001-12-07 | 内燃機関の燃焼室内に、高い圧力下にある燃料を噴射するためのインジェクタ |
US10/004,792 US6745953B2 (en) | 2000-12-07 | 2001-12-07 | Pressure-controlled common rail fuel injector with graduated opening and closing behavior |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10250130A1 (de) * | 2002-10-28 | 2004-03-04 | Robert Bosch Gmbh | Hochdruckeinspritzeinrichtung mit Druck- und Hubsteuerung |
EP1559908A1 (de) * | 2004-01-27 | 2005-08-03 | Robert Bosch Gmbh | Integrierter hydraulischer Druckübersetzer für Kraftstoffinjektoren an Hochdruckspeichereinspritzsystemen. |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10254749A1 (de) * | 2002-11-23 | 2004-06-17 | Robert Bosch Gmbh | Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem 3/3-Wege-Steuerventil zur Einspritzverlaufsformung |
US7021565B2 (en) | 2004-02-10 | 2006-04-04 | Caterpillar Inc. | Pressure modulated common rail injector and system |
EP1577541A1 (de) * | 2004-03-19 | 2005-09-21 | Dualon International Holding SA | Steuerventil für ein Einspritzsystem |
EP1731752B1 (de) * | 2005-05-27 | 2010-01-20 | C.R.F. Società Consortile per Azioni | Brennstoffsteuer-Servoventil und Brennstoffeinspritzventil mit einem solchen Ventil |
US7111614B1 (en) | 2005-08-29 | 2006-09-26 | Caterpillar Inc. | Single fluid injector with rate shaping capability |
DE102007062178A1 (de) * | 2007-12-21 | 2009-06-25 | Robert Bosch Gmbh | Injektor eines Kraftstoffeinspritzsystems mit einem 3/2-Wege-Steuerventil |
JP5043761B2 (ja) * | 2008-06-18 | 2012-10-10 | 本田技研工業株式会社 | 燃料噴射装置 |
ATE546636T1 (de) * | 2009-08-26 | 2012-03-15 | Delphi Tech Holding Sarl | Kraftstoffeinspritzdüse |
DE102009046563A1 (de) * | 2009-11-10 | 2011-05-12 | Robert Bosch Gmbh | Kraftstoffinjektor |
US20150316010A1 (en) * | 2012-11-05 | 2015-11-05 | Delphi International Operations Luxembourg S.A.R.L | 3-Way Valve Assembly |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2759187A1 (de) * | 1977-12-31 | 1979-07-12 | Bosch Gmbh Robert | Kraftstoffeinspritzanlage mit mindestens einem kraftstoffeinspritzventil, insbesondere fuer grossmotoren |
EP0657642A2 (de) * | 1993-12-07 | 1995-06-14 | Robert Bosch Gmbh | Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen |
EP0737809A1 (de) * | 1991-06-12 | 1996-10-16 | Tiby M. Martin | Kraftstoffpumpe für das Einspritzungsmittel eines Dieselmotors |
US5628293A (en) * | 1994-05-13 | 1997-05-13 | Caterpillar Inc. | Electronically-controlled fluid injector system having pre-injection pressurizable fluid storage chamber and direct-operated check |
DE19939448A1 (de) * | 1999-08-20 | 2001-03-01 | Bosch Gmbh Robert | Injektor |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4185779A (en) * | 1978-01-16 | 1980-01-29 | The Bendix Corporation | Fuel injector |
US4296911A (en) * | 1979-02-07 | 1981-10-27 | Escobosa Alfonso S | Hydraulic controlled sonic induction system |
US4418671A (en) * | 1980-12-17 | 1983-12-06 | The Bendix Corporation | Dual solenoid distributor pump |
US4449503A (en) * | 1981-06-23 | 1984-05-22 | The Bendix Corporation | Fuel injection pump |
US4462372A (en) * | 1982-09-30 | 1984-07-31 | Jackson Maurus E | Fuel injection system |
US6082332A (en) * | 1994-07-29 | 2000-07-04 | Caterpillar Inc. | Hydraulically-actuated fuel injector with direct control needle valve |
DE19742073A1 (de) * | 1997-09-24 | 1999-03-25 | Bosch Gmbh Robert | Kraftstoffeinspritzvorrichtung für Brennkraftmaschinen |
-
2000
- 2000-12-07 DE DE10060836A patent/DE10060836C1/de not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-12-04 IT IT2001MI002551A patent/ITMI20012551A1/it unknown
- 2001-12-07 JP JP2001374694A patent/JP2002202020A/ja active Pending
- 2001-12-07 US US10/004,792 patent/US6745953B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-12-07 FR FR0115847A patent/FR2817918A1/fr active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2759187A1 (de) * | 1977-12-31 | 1979-07-12 | Bosch Gmbh Robert | Kraftstoffeinspritzanlage mit mindestens einem kraftstoffeinspritzventil, insbesondere fuer grossmotoren |
EP0737809A1 (de) * | 1991-06-12 | 1996-10-16 | Tiby M. Martin | Kraftstoffpumpe für das Einspritzungsmittel eines Dieselmotors |
EP0657642A2 (de) * | 1993-12-07 | 1995-06-14 | Robert Bosch Gmbh | Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen |
US5628293A (en) * | 1994-05-13 | 1997-05-13 | Caterpillar Inc. | Electronically-controlled fluid injector system having pre-injection pressurizable fluid storage chamber and direct-operated check |
DE19939448A1 (de) * | 1999-08-20 | 2001-03-01 | Bosch Gmbh Robert | Injektor |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10250130A1 (de) * | 2002-10-28 | 2004-03-04 | Robert Bosch Gmbh | Hochdruckeinspritzeinrichtung mit Druck- und Hubsteuerung |
EP1559908A1 (de) * | 2004-01-27 | 2005-08-03 | Robert Bosch Gmbh | Integrierter hydraulischer Druckübersetzer für Kraftstoffinjektoren an Hochdruckspeichereinspritzsystemen. |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20020084347A1 (en) | 2002-07-04 |
US6745953B2 (en) | 2004-06-08 |
ITMI20012551A1 (it) | 2003-06-04 |
FR2817918A1 (fr) | 2002-06-14 |
JP2002202020A (ja) | 2002-07-19 |
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