DE10136595A1 - Fuel injector, for internal combustion engines, has control chamber bounded fluid-tight in direction of closing spring by insert through which fits connecting piece connected to nozzle needle and spring loaded by closing spring - Google Patents
Fuel injector, for internal combustion engines, has control chamber bounded fluid-tight in direction of closing spring by insert through which fits connecting piece connected to nozzle needle and spring loaded by closing springInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Kraftstoff-Einspritzinjektor für Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a fuel injection injector for Internal combustion engines according to the preamble of claim 1.
Bei einem bekannten Einspritzinjektor der vorgenannten Art (US 5 832 899) ist die Düsennadel rückseitig, gegenüberliegend zu den Einspritzöffnungen, in Schließrichtung über eine Feder be lastet, die in dem der Rückseite der Düsennadel zugeordneten Steuerraum angeordnet ist, der aus der Hochdruckseite gedros selt druckbeaufschlagt ist und der mit der Niederdruckseite über ein Steuerventil zu verbinden ist, das bei Ansteuerung über einen Steller den Steuerraum an die Niederdruckseite an schließt, so dass über die hochdruckseitige Beaufschlagung der Düsennadel im Bereich der Düsennadelspitze diese aus ihrem Sitz ausgehoben werden kann und dadurch die Einspritzlöcher zur Einspritzung auf den Brennraum einer Brennkraftmaschine freigibt. Die Anordnung der die Düsennadel in Schließrichtung belastenden Feder im Steuerraum bedingt für diesen ein ver hältnismäßig großes Volumen, das im Hinblick auf möglichst schnelle Ansprechzeiten unerwünscht ist.In a known injection injector of the aforementioned type (US 5 832 899) the nozzle needle is on the back, opposite to the injection ports, in the closing direction via a spring burdens in the associated with the back of the nozzle needle Control room is arranged, the dros from the high pressure side selt is pressurized and that with the low pressure side is to be connected via a control valve which, when activated via an actuator to the control room on the low pressure side closes, so that the high pressure side of the Nozzle needle in the area of the nozzle needle tip Seat can be excavated and thereby the injection holes for injection into the combustion chamber of an internal combustion engine releases. The arrangement of the nozzle needle in the closing direction stressful spring in the control room requires a ver relatively large volume, in terms of possible fast response times is undesirable.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoff- Einspritzinjektor der eingangs genannten Art dahingehend aus zubilden, dass sich ein kleines Steuerraumvolumen und dadurch kurze Ansprechzeiten ergeben, wobei zugleich ein einfacher Aufbau angestrebt wird.The invention has for its object a fuel Injector of the type mentioned above to form a small control room volume and thereby short response times result, at the same time a simple one Construction is sought.
Gemäß der Erfindung wird dies durch die Merkmale des Anspru ches 1 erreicht. According to the invention, this is achieved by the features of the claim ches 1 reached.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht bei Abgrenzung des die Feder aufnehmenden Federraumes gegen den Steuerraum durch ei nen dichtenden Einsatz die Reduzierung des Steuerraumes auf ein sehr kleines Volumen, wobei die Verbindung der Feder zur Düsennadel über ein den Einsatz durchsetzendes Kupplungsstück erfolgt, das bei stempelartiger Ausbildung aufgrund der Füh rung im Einsatz auch bei kleinem Durchmesser die Federkräfte übertragen kann. Zweckmäßigerweise ist das Kupplungsstück als Hubstempel ausgebildet, der zur Düsennadel in Hubrichtung an schlagbegrenzt, insbesondere formschlüssig fixiert ist.The solution according to the invention enables the delimitation of the Spring receiving spring chamber against the control room by egg sealing operation to reduce the control room a very small volume, the connection of the spring to the Nozzle needle over a coupling piece passing through the insert takes place in stamp-like training due to the Füh spring force even when the diameter is small can transmit. The coupling piece is expediently used as Lifting stamp designed to face the nozzle needle in the lifting direction impact-limited, in particular is positively fixed.
Für den Aufbau erweist es sich als zweckmäßig, wenn der Ein satz in die die Düsennadel aufnehmende, im Düsenkörper vorge sehene Düsennadelbohrung hineinragt, so dass sich eine redu zierte Aufbauhöhe ergibt, bei der die Düsennadelfeder angren zend an den Einsatz in einem den Düsenkörper überdeckenden Übergangsteil angeordnet ist, dem gegenüberliegend zum Düsen körper das niederdruckseitige Steuerventil zugeordnet ist, so dass das Übergangsteil als Zwischenstück einen einfachen Auf bau mit durchlaufenden Kanalverbindungen aufweist.For the structure, it proves useful if the one set in the nozzle needle, in the nozzle body seen nozzle needle bore protrudes, so that a reduced graceful construction height, at which the nozzle needle spring abuts zend to the use in a covering the nozzle body Transition part is arranged, the opposite to the nozzle body the low-pressure control valve is assigned, so that the transition part as an intermediate piece a simple up construction with continuous channel connections.
Der Einsatzkörper kann dichtend in der Düsennadelbohrung sit zen und/oder einen kopfseitig zum Düsenkörper vorgesehenen, durchmessererweiterten Kopfteil aufweisen, der über das Über gangsteil axial verspannt ist und den Federraum dichtend ab grenzt.The insert body can sit sealingly in the nozzle needle bore zen and / or provided on the head side to the nozzle body, have diameter-widened headboard that over the over gear part is axially clamped and sealing the spring chamber borders.
Als Steuerventil kann im Rahmen der Erfindung eine über den Steller unmittelbar beaufschlagte Ventilanordnung vorgesehen sein. Zwischen Steller und Steuerventil kann im Rahmen der Er findung aber auch ein hydraulischer Umsetzer vorgesehen sein, um eine hydraulische Übersetzung und/oder eine hydraulische Bewegungsumkehr zu realisieren. Dadurch ist es möglich, im We ge einer Differentialkolbenanordnung Stellkräfte und/oder Stellwege zu verändern, und so beispielsweise die kleinen Stellwege eines Piezostellers entsprechend zu vergrößern, bzw. den im Regelfall lediglich im Hinblick auf die Aufbringung von Druckkräften einsetzbaren Piezosteller für die Aufbringung von Zugkräften beim Öffnen des Steuerventiles einzusetzen.As a control valve within the scope of the invention Actuator valve actuator provided immediately his. Between the actuator and the control valve can within the scope of the Er However, a hydraulic converter can also be provided, a hydraulic transmission and / or a hydraulic one Realize reversal of movement. This makes it possible in the We ge a differential piston arrangement actuating forces and / or Change travel ranges, and so for example the small ones To increase the travel of a piezo actuator accordingly, or generally only with regard to the application of Piezo actuators for the application of pressure forces Use tensile forces when opening the control valve.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird die Erfindung nachstehend an hand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:Further details and features of the invention emerge from the claims. Furthermore, the invention is set forth below hand explained by embodiments. Show it:
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Einspritzinjektor gemäß der Erfindung, wobei dieser vereinfacht und nur teilweise dargestellt ist und einen Federraum aufweist, der gegen den rückseitig zur Düsennadel liegenden Steuerraum dichtend abgegrenzt ist und der über ein vom Steller beaufschlagtes Steuerventil bei gedrosseltem Anschluss an die Hochdruckseite mit der Niederdruckseite zu ver binden ist, Fig. 1 shows a section through an injection injector according to the invention, which is simplified and only partially shown and has a spring chamber which is delimited sealingly against the control chamber lying on the rear side to the nozzle needle and which is actuated by a control valve acted upon by the actuator with a throttled connection to the high pressure side to be connected to the low pressure side,
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, wobei jedoch im Übergang vom Steller zum Steuerventil ein hydrauli scher Umsetzer vorgesehen ist, und Fig. 2 is a representation corresponding to FIG. 1, but a hydraulic converter is provided in the transition from the actuator to the control valve, and
Fig. 3 eine Ausschnittsdarstellung von Fig. 2 in einer zur Darstellung in Fig. 2 abweichenden Schnittebene. FIG. 3 shows a detail of FIG. 2 in a sectional plane that differs from that shown in FIG. 2.
Der Kraftstoff-Einspritzinjektor 1 gemäß Fig. 1 weist einen Düsenkörper 2 auf, der axial von einer Düsennadelbohrung 3 durchsetzt ist, von der als Sacklochbohrung im brennraumseiti gen Ende Einspritzöffnungen 4 ausgehen, über die bei aus ihrem Sitz abgehobener Düsennadel 5 die Einspritzung erfolgt und die in der Schließstellung der Düsennadel 5 über diese abgesperrt sind. In Richtung auf diese Absperrlage ist die Düsennadel 5 über eine Schließfeder 6 belastet und, überlagert hierzu, durch den im Steuerraum 7 anstehenden Druck beaufschlagt, falls die Verbindung des Steuerraumes 7 zur Niederdruckseite, der entsprechende Anschluss ist bei 8 symbolisch angedeutet, über das Steuerventil 9 abgesperrt ist. The fuel Einspritzinjektor 1 of FIG. 1 comprises a nozzle body 2 which is axially traversed by a nozzle needle bore 3, extending from the as a blind bore gene in brennraumseiti end of injection openings 4, the injection takes place over the lifted at from its seat the nozzle needle 5 and the are shut off in the closed position of the nozzle needle 5 . In the direction of this shut-off position, the nozzle needle 5 is loaded by a closing spring 6 and, superimposed on this, is acted upon by the pressure in the control chamber 7 , if the connection of the control chamber 7 to the low-pressure side, the corresponding connection is symbolically indicated at 8, via the control valve 9 is cordoned off.
Der Kraftstoffzulauf erfolgt über den Kanal 10, der auf den Düsenvorraum 11 ausläuft, der zum Düsensitz 13 über einen Ringkanal 12 in Verbindung steht, der zwischen einem durchmes serreduzierten Bereich der Düsennadel 5 und der Düsennadelboh rung 3 liegt. Oberhalb des Düsenvorraumes 11 weist die Düsen nadel 5 einen Schaft 14 auf, der in der Düsennadelbohrung 3, die bevorzugt durchlaufend gleichen Bohrungsdurchmesser auf weist, dichtend und gleitend geführt ist.The fuel supply takes place via the channel 10 , which runs out onto the nozzle antechamber 11 , which is connected to the nozzle seat 13 via an annular channel 12 , which is between a diameter-reduced area of the nozzle needle 5 and the nozzle needle bore 3 . Above the nozzle antechamber 11 , the nozzle needle 5 has a shaft 14 , which is guided in a sealing and sliding manner in the nozzle needle bore 3 , which preferably has the same bore diameter throughout.
Der Schaft 14 bildet die düsennadelseitige Begrenzung des Steuerraumes 7, der in Gegenrichtung durch einen Einsatz 15 abgegrenzt ist, der stopfenartig dichtend in der Düsennadel bohrung 3 liegt und mit einem Kopfteil 16, das im Durchmesser verbreitert ist, über den Düsenkörper 2 stirnseitig hinausra gend in einem Übergangsteil 17 liegt. Das Übergangsteil 17 weist für das Kopfteil 16 eine entsprechende Aufnahmebohrung auf, die im Durchmesser gegenüber einer anschließenden, einen Federraum 18 für die Schließfeder 6 bildenden Bohrung vergrö ßert ist, wobei der Federraum 18 bevorzugt einen der Düsenna delbohrung 3 entsprechenden Durchmesser aufweist.The shaft 14 forms the nozzle needle-side limitation of the control chamber 7 , which is delimited in the opposite direction by an insert 15 , the plug-like seal in the nozzle needle bore 3 and with a head part 16 , which is widened in diameter, over the nozzle body 2 in front end in addition is a transition part 17 . The transition part 17 has a corresponding receiving bore for the head part 16 , the diameter of which is enlarged compared to a subsequent bore forming a spring chamber 18 for the closing spring 6 , the spring chamber 18 preferably having a diameter corresponding to the nozzle bore 3 .
Über das Übergangsteil 17 ist der Kopfteil 16 zweckmäßigerwei se gegen den Düsenkörper 2 axial verspannt. Der Federraum 18 nimmt als Federsattel eine Federtasse 19 auf, die mit der Dü sennadel 5 im Bereich ihres Schaftes 14 über ein Kupplungs stück 20 verbunden ist, das den Einsatz 15 dichtend durchsetzt und mit der Düsennadel 5 in Hubrichtung insbesondere form schlüssig verbunden ist, wie dies durch die hinterschneidende Verbindung 21 des Kupplungsstückes 20 mit dem Düsennadelschaft 14 veranschaulicht ist. Auf den Steuerraum 7 mündet gedrosselt eine Abzweigung 22 vom Kraftstoffzulaufkanal 10, und es steht über eine Kanalverbindung 23 der Steuerraum 7 mit dem im Sche ma dargestellten Steuerventil 9 in Verbindung, das über den Steller 24 beaufschlagt ist und bei aktiviertem Steller 24 den Kanal 23 mit dem Niederdruckanschluss 8 verbindet, wodurch im Steuerraum 7 der Druck absinkt, so dass die Düsennadel 5 über den sitzseitig anstehenden Hochdruck angehoben und der Kraft stoffzulauf auf die Einspritzöffnungen 4 freigegeben wird.Via the transition part 17 , the head part 16 is expediently clamped axially against the nozzle body 2 . The spring chamber 18 receives as a spring saddle a spring cup 19, the nozzle needle with the SI 5 of its shank in the region 14 via a coupling piece 20 is connected which passes through the insert 15 sealingly and is connected to the nozzle needle 5 in the stroke direction, in particular a form-fitting such as this is illustrated by the undercut connection 21 of the coupling piece 20 with the nozzle needle shaft 14 . To the control chamber 7 opens throttled branch 22 from the fuel inlet passage 10, and communicates via a channel connection 23 of the control chamber 7 with the in Sche ma-illustrated control valve 9 in connection which is acted upon by the actuator 24 and with activated actuator 24 to the passage 23 with connects the low-pressure connection 8 , as a result of which the pressure in the control chamber 7 drops, so that the nozzle needle 5 is raised above the high pressure present at the seat and the fuel supply to the injection openings 4 is released.
Durch die Anordnung der Schließfeder 6 in einem vom Steuerraum 7 abgetrennten Federraum 18 kann der Steuerraum 7 im Volumen sehr klein gehalten werden, so dass sich sehr kurze Ansprech zeiten in Bezug auf Druckaufbau und Druckabbau im Steuerraum 7 ergeben, und damit auch kurze Ansprechzeiten beim Schließen und Öffnen der Düsennadel 5.The arrangement of the closing spring 6 in a separated from the control chamber 7 the spring chamber 18 of the control room can be kept very small in volume 7, so that very short response times with respect to pressure build-up and pressure reduction in the control chamber 7 is indicated, and thus short response times when closing and opening the nozzle needle 5 .
Aufgrund der Führung des als Stempel ausgebildeten Kupplungs stückes 20 im Einsatz 15 kann der Stempel im Durchmesser klein gehalten werden, so dass sich in Bezug auf die düsennadelsei tige Druckbeaufschlagungsfläche im Steuerraum nur ein kleiner Flächenverlust ergibt, der durch entsprechende Auslegung der Schließfeder 6 ausgeglichen werden kann. In der Darstellung gemäß Fig. 1 ist aus Übersichtlichkeitsgründen das stempelar tige Kupplungsstück 20 vergrößert dargestellt.Due to the guidance of the coupling piece 20 designed as a stamp in the insert 15 , the stamp can be kept small in diameter, so that there is only a small loss of area in relation to the pressure-application area in the control chamber, which can be compensated for by appropriate design of the closing spring 6 , In the illustration of FIG. 1, the term stempelar coupling piece 20 is shown enlarged for clarity.
Sind in Bezug auf das Steuerventil 9 größere Stellkräfte oder Stellwege erforderlich, so kann zwischen Steller 24 und Steu erventil 9 ein hydraulischer Umsetzer vorgesehen werden, der nach Art eines Differentialkolbensystems arbeitet.If larger actuating forces or actuating paths are required in relation to the control valve 9 , a hydraulic converter can be provided between the actuator 24 and the control valve 9 , which operates in the manner of a differential piston system.
Fig. 2 und 3 zeigen - bei ansonsten der Fig. 1 entsprechendem Aufbau des Kraftstoff-Einspritzinjektors 1, auf dessen Be schreibung zu Fig. 1 verwiesen wird - den hydraulischen Umset zer 25 in einer anderen Funktion, nämlich der Funktion, die Stellrichtung des Stellers 24 umzukehren, der im Ausführungs beispiel gemäß Fig. 2 und 3 als Piezosteller ausgebildet ist, über den im wesentlichen nur Druckkräfte aufgebaut werden kön nen. Figures 2 and 3 -.. In otherwise of Figure 1 corresponding structure of the fuel Einspritzinjektors 1, on the Be sensitive to Figure 1, reference is made -. The hydraulic imple zer 25 in another function, namely the function of the actuating direction of the actuator 24 to reverse, which is designed in the embodiment example of FIGS . 2 and 3 as a piezo actuator, over which essentially only compressive forces can be built.
Der Umsetzer 25 arbeitet in Hintereinanderschaltung mit zwei Kolben, nämlich den Kolben 26 und 27, von denen der Kolben 27 als Stellglied des Steuerventils 9 genutzt ist, bei Beauf schlagung über eine Feder 28 in Schließrichtung. Der Kolben 26, der ebenfalls in Schließrichtung über eine Feder 29 belas tet ist, bildet das Sperrglied eines vom Steller 24 beauf schlagbaren, in seinem Aufbau bekannten Vorsteuerventiles 30, das bei Druckbeaufschlagung über den Steller 24 entgegen der Kraft der Feder 29 in eine Öffnungsstellung gedrückt wird, in der der Anschluss 31 an den Kraftstoffzulaufkanal 10 freigege ben ist. Über den Kolben 26 wird in dessen Öffnungsstellung über die Kanalverbindung 32 die einströmende Hochdruckflüssig keit dem Arbeitsraum 33 zugeführt, der gedrosselt mit der Nie derdruckseite verbunden ist und bei dessen Druckbeaufschlagung das Steuerventil 9 aus seiner Sperrlage angehoben wird, wobei aufgrund der erfolgten hydraulischen Umsetzung die Stellrich tung des Kolbens 27 entgegengesetzt zur Stellrichtung des Stellers 24 ist. Selbstverständlich kann auch bei derartigen Hintereinanderschaltung zur Umkehrung der Stellrichtung durch unterschiedliche Auslegung der druckbeaufschlagten Fläche des Kolbens 27 Einfluss auf die Größe der jeweiligen Stellkräfte und Stellwege genommen werden, in Anpassung an die über die Feder 28 aufzubringenden Schließkräfte.The converter 25 works in series with two pistons, namely the pistons 26 and 27 , of which the piston 27 is used as an actuator of the control valve 9 , when applied via a spring 28 in the closing direction. The piston 26, the bela is tet also in the closing direction by a spring 29, forming the locking member of a beauf from the controller 24 whippable, known in its construction to pilot valve 30, which is pressed when pressure on the actuator 24 against the force of the spring 29 in an open position is, in which the connection 31 to the fuel inlet channel 10 is released ben. About the piston 26 in the open position via the channel connection 32, the incoming high-pressure liquid is fed to the working space 33 , which is throttled connected to the low pressure side and when it is pressurized, the control valve 9 is lifted out of its locked position, with the actuating device due to the hydraulic implementation device of the piston 27 is opposite to the direction of adjustment of the actuator 24 . Of course, even with such a series connection for reversing the direction of adjustment by varying the design of the pressurized surface of the piston 27 , the size of the respective actuating forces and actuating paths can be influenced, in adaptation to the closing forces to be applied via the spring 28 .
Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist der Steller 24, was ins besondere aus Fig. 1 ersichtlich ist, mit dem Düsenkörper 2 über die Überwurfmutter 34 zu einer Baueinheit zusammenge fasst, wobei der Düsenkörper 2, das Übergangsteil 17 und das den Steller 24 aufnehmende Gehäuse 35 über die Überwurfmutter 34 axial verspannt sind, so dass sich eine besonders steife Abstützung bei kurzer Baulänge ergibt. Fig. 2 und 3 zeigen zwischengeschaltet die Anordnung des Umsetzers 25, bei nach wie vor gegebener, besonders steifer Abstützung. Im Rahmen ei ner derartigen erfindungsgemäßen Lösung liegt es auch, Steuer- und Stellerkolben nicht axial hintereinander, sondern neben einander vorzusehen, was zu einer gedrungeneren Bauform führt.In the solution according to the invention, the actuator 24 , which can be seen in particular from FIG. 1, is combined with the nozzle body 2 via the union nut 34 to form a structural unit, the nozzle body 2 , the transition part 17 and the housing 35 accommodating the actuator 24 above the union nut 34 are clamped axially, so that there is a particularly rigid support with a short overall length. Figs. 2 and 3 interposed, the arrangement of the converter 25, in still given, especially rigid support. Within the scope of such a solution according to the invention, it is also not necessary to provide control and actuator pistons axially one behind the other, but next to one another, which leads to a more compact design.
Claims (17)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OAV | Applicant agreed to the publication of the unexamined application as to paragraph 31 lit. 2 z1 | ||
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8130 | Withdrawal |