DE102007006939A1

DE102007006939A1 - Injector for injecting fuel into combustion chamber of internal-combustion engine, particularly common-rail injector, has control chamber actively connected with servo valve, by which fuel discharge path is released or blocked

Info

Publication number: DE102007006939A1
Application number: DE102007006939A
Authority: DE
Inventors: Dirk Vahle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-02-13
Filing date: 2007-02-13
Publication date: 2008-08-14
Also published as: EP1961949A3; ATE449250T1; DE502008000183D1; EP1961949A2; EP1961949B1

Abstract

The injector has a high pressure connector (2,3) and an actuator control valve with a control fluid-discharge path (18) from a control chamber (20). The control chamber is actively connected with a servo valve (31), by which a fuel discharge path (26) is released or blocked from another control chamber (28), which is supplied with fuel from second high pressure connection. The latter control chamber is actively connected with a needle (7).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft einen Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, insbesondere einen Common-Rail-Injektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The The invention relates to an injector for injecting fuel in a combustion chamber of an internal combustion engine, in particular a Common rail injector according to the preamble of Claim 1.

Ein aus der DE 102 07 227 A1 bekannter Common-Rail-Injektor umfasst ein mittels eines elektromagnetischen Aktuators betriebenes Steuerventil zum Sperren und Öffnen eines Kraftstoff-Ablaufweges aus einer Steuerkammer, die über eine Zulaufdrossel mit Kraftstoff aus einem Kraftstoffhochdruckspeicher versorgt wird. Mittels des Steuerventils kann der Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer beeinflusst werden. Durch Variation des Kraftstoffdruckes innerhalb der Steuerkammer wird ein Ventilelement (Düsennadel) axial zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung verstellt, wobei die Düsennadel in ihrer Öffnungsstellung den Kraftstofffluss in den Brennraum einer Brennkraftmaschine freigibt.One from the DE 102 07 227 A1 known common rail injector comprises a controlled by an electromagnetic actuator control valve for blocking and opening a fuel drain path from a control chamber which is supplied via an inlet throttle with fuel from a high-pressure fuel storage. By means of the control valve, the fuel pressure can be influenced within the control chamber. By varying the fuel pressure within the control chamber, a valve element (nozzle needle) is moved axially between an open position and a closed position, wherein the nozzle needle releases the fuel flow into the combustion chamber of an internal combustion engine in its open position.

Aus der DE 197 44 723 A1 ist ein ähnliches Injektor-Prinzip bekannt, bei dem das Steuerventil über einen separaten Zulaufkanal innerhalb des Injektors mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff versorgt wird.From the DE 197 44 723 A1 a similar injector principle is known in which the control valve is supplied via a separate inlet channel within the injector with fuel under high pressure.

Nachteilig bei den bekannten Injektoren, bei denen das elektromagnetisch betriebene Steuerventil mit einem nicht druckausgeglichenen Kugeldichtsitz versehen ist, ist, dass der maximal mittels des Steuerventils schaltbare Steuerdruck (bei vertretbarem Bauraum sowie bei verwertbarem Strombedarf) begrenzt ist.adversely in the known injectors in which the electromagnetically operated Control valve provided with a non-pressure balanced ball seat is, is that the maximum switchable by means of the control valve Control pressure (with reasonable installation space and recoverable power consumption) limited is.

Daher wurden die beispielsweise in der EP 1 612 403 A1 beschriebenen Injektoren mit einem sog. druckausgeglichenen Steuerventil mit einer Ventilhülse entwickelt. Nachteilig bei derartigen Injektoren ist jedoch, dass bei druckausgeglichenen Steuerventilen bauartbedingt eine permanente Leckage aus dem Hochdruckbereich in den Niederdruckbereich des Injektors auftritt. Durch die permanente Leckage wird der Gesamtwirkungsgrad des Einspritzsystems reduziert.Therefore, for example, in the EP 1 612 403 A1 described injectors with a so-called. Pressure-balanced control valve with a valve sleeve developed. A disadvantage of such injectors, however, is that with pressure-balanced control valves, a permanent leakage from the high-pressure region occurs in the low-pressure region of the injector due to the design. The permanent leakage reduces the overall efficiency of the injection system.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Technische AufgabeTechnical task

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Injektor vorzuschlagen, mittels dessen Einspritzdrücke jenseits von 2000 bar, vorzugsweise Einspritzdrücke um 3000 bar oder darüber, realisiert werden können.Of the Invention has for its object to propose an injector by means of its injection pressures beyond 2000 bar, preferably Injection pressures around 3000 bar or above, be realized can.

Technische LösungTechnical solution

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche Kombinationen von zumindest zwei der in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren angegebenen Merkmalen.These The object is achieved with the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are in the dependent claims specified. The scope of the invention also includes all Combinations of at least two of those in the specification, claims and / or the figures specified characteristics.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, zusätzlich zu dem, vorzugsweise mittels eines elektromagnetischen Aktuators betriebenen Steuerventils ein Servoventil vorzusehen, wobei mittels des aktuatorbetriebenen Steuerventils der Druck innerhalb einer dem Servoventil zugeordneten Steuerkammer variierbar ist, wodurch wiederum das Servoventil schaltbar ist. Das Servoventil selbst wiederum steuert dabei den Druck in einem dem eigentlichen Einspritzventil zugeordneten zweiten Steuerraum, derart, dass eine einteilig oder mehrteilig aufgebaute Düsennadel zwischen einer Schließposition und einer den Kraftstofffluss durch eine Düsenlochanordnung hindurch in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine freigebenden Öffnungsstellung verstellbar ist. Erfindungswesentlich ist es, dass der erste Steuerraum des Steuerventils, insbesondere über eine Zulaufdrossel, mit aus einem ersten Hochdruckanschluss des Injektors zuströmenden Steuerfluid versorgt wird, während zur Versorgung des zweiten Steuerraumes des Servoventils ein zusätzlicher zweiter Hochdruckanschluss vorgesehen ist. Der durch den zweiten Hochdruckanschluss zuströmende Kraftstoff wird insbesondere über eine Zulaufdrossel dem zweiten Steuerraum des Servoventils zugeführt. Über den zweiten Hochdruckanschluss wird der Injektor vorzugsweise auch mit dem durch die Düsenlochanordnung einzuspritzenden Kraftstoffvolumen versorgt.Of the Invention is based on the idea, in addition to preferably operated by means of an electromagnetic actuator Control valve to provide a servo valve, wherein means of the actuator Control valve, the pressure within a servo valve assigned Control chamber is variable, which in turn the servo valve switchable is. The servo valve itself controls the pressure in a second control chamber associated with the actual injection valve, such that a one-piece or multi-part constructed nozzle needle between a closed position and a fuel flow through a nozzle hole arrangement into a combustion chamber an internal combustion engine releasing open position is adjustable. Essential to the invention is that the first control room the control valve, in particular via an inlet throttle, with incoming from a first high pressure port of the injector Control fluid is supplied while supplying the second control room of the servo valve, an additional second high pressure port is provided. The inflowing through the second high pressure port Fuel is in particular via an inlet throttle the supplied to the second control chamber of the servo valve. about the second high pressure port, the injector is preferably also with the fuel volume to be injected through the nozzle hole arrangement provided.

Theoretisch ist es denkbar, den Aktuator des erfindungsgemäßen Injektors als piezoelektrischen Aktuator auszubilden. Von Vorteil ist es jedoch, wenn der Aktuator aufgrund seines größeren Stellweges als elektromagnetischer Aktuator ausgebildet ist. Das Steuerventil ist dabei bevorzugt als 2/2-Wege-Ventil, insbesondere mit einem Kugel-/Kegelsitz ausgebildet, mittels dem das Steuerfluiddruckniveau am Ser voventil (in der ersten Steuerkammer) gesteuert wird. Da das Servoventil über die Druckdifferenz zwischen den beiden Steuerkammern mit einem individuell angepassten Kraftüberschuss ausgelegt wird, kann das Einspritzventil mit dem für die Einspritzung in den Brennraum optimalen Druckniveau beaufschlagt werden.Theoretically it is conceivable, the actuator of the invention Injector form as a piezoelectric actuator. Advantageous However, it is when the actuator is due to its larger size Stellweges is designed as an electromagnetic actuator. The control valve is preferred as a 2/2-way valve, in particular with a Ball / conical seat formed by means of the control fluid pressure level is controlled at the ser voventil (in the first control chamber). Since that Servo valve about the pressure difference between the two Control chambers with a customized power surplus is designed, the injection valve with the for the Injection into the combustion chamber optimal pressure level can be applied.

Zum Öffnen des Einspritzventils (Abheben der einteilig oder mehrteilig ausgebildeten Düsennadel von ihrem Nadelsitz) wird zunächst mittels des, insbesondere elektromagnetischen Aktuators das Steuerventil geöffnet, wodurch Steuerfluid. aus der ersten Steuerkammer durch einen Kraftstoff-Ablaufweg in einen Niederdruckbereich des Injektors abströmen kann. Der Zulauf zu der ersten Steuerkammer und der Abfluss von Steuerfluid durch den Kraftstoff-Ablaufweg aus der ersten Steuerkammer heraus sind dabei derart aufeinander abgestimmt, dass bei geöffnetem Steuerventil ein Nettoabfluss aus der ersten Steuerkammer resultiert. Hierdurch sinkt der Druck in der ersten Steuerkammer, wodurch das mit der ersten Steuerkammer wirkverbundene Servoventil öffnet, insbesondere dadurch, dass ein Servokolben von seinem Dichtsitz abhebt und somit den Kraftstofffluss aus einer dem eigentlichen Einspritzventil (Düsennadel) zugeordneten zweiten Steuerkammer freigibt, wobei auch der Zulauf zur und der Abfluss von Kraftstoff aus der zweiten Steuerkammer derart aufeinander abgestimmt sind, dass bei geöffnetem Servoventil ein Nettoabfluss von Kraftstoff aus der zweiten Steuerkammer resultiert. Bei Erreichen eines ausreichend großen Druckgefälles hebt die Düsennadel von ihrem Nadelsitz ab und gibt die Düsenlochanordnung für unter Hochdruck, von insbesondere etwa 3000 bar, stehendem Kraftstoff, der bevorzugt durch den zweiten Hochdruckanschluss zuströmt, in den Brennraum einer Brennkraftmaschine frei.To open the injection valve (lifting the one-piece or multi-part nozzle needle from its needle seat) is first by means of, in particular electromagnetic actuator, the Control valve open, reducing control fluid. from the first control chamber can flow through a fuel drain path in a low pressure region of the injector. The inlet to the first control chamber and the outflow of control fluid through the fuel drain path out of the first control chamber are matched to one another such that when the control valve is open, a net outflow from the first control chamber results. As a result, the pressure in the first control chamber, whereby the operatively connected to the first control valve servo valve opens, in particular by a servo piston lifts from its sealing seat and thus releases the fuel flow from the actual injection valve (nozzle needle) associated second control chamber, wherein the inlet for and the outflow of fuel from the second control chamber are matched to one another such that when the servo valve is open, a net outflow of fuel from the second control chamber results. Upon reaching a sufficiently large pressure drop, the nozzle needle lifts from its needle seat and gives the nozzle hole arrangement for under high pressure, in particular about 3000 bar, stagnant fuel, which preferably flows through the second high pressure port, released into the combustion chamber of an internal combustion engine.

Zum Schließen des Einspritzventils wird das Steuerventil des Aktuators geschlossen, wodurch der Druck in der ersten Steuerkammer ansteigt, was dazu führt, dass das Servoventil schließt und dadurch der Druck in der zweiten Steuerkammer ansteigt. Dies wiederum führt dazu, dass die Düsennadel axial in ihren Nadelsitz bewegt wird.To the Closing the injector will be the control valve of Actuator closed, reducing the pressure in the first control chamber rises, causing the servo valve to close and thereby the pressure in the second control chamber increases. This in turn causes the nozzle needle axially is moved into her needle seat.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Druckniveau des aus dem ersten Hochdruckanschluss zuströmenden Steuerfluids niedriger als das Druckniveau des aus dem zweiten Hochdruckanschluss zuströmenden Kraftstoffs, welcher über die Düsenlochanordnung dem Brennraum einer Brennkraftmaschine zugeführt wird. Hierdurch steuert der Aktuator lediglich das vergleichsweise geringe Druckniveau des Steuerfluids, während das Servoventil den unter (maximalem) Hochdruck (Einspritzdruck) stehenden, einzuspritzenden Kraftstoff steuert. Hierdurch ist es insbesondere möglich, auch elektromagnetische Aktuatoren, deren Stellweg mit Vorteil größer ist als der von piezoelektrischen Aktuatoren, bei Einspritzdrücken jenseits der 2000 bar-Grenze einzusetzen. Zur Realisierung unterschiedlicher Druckniveaus können beispielsweise zwei separate Hochdruckspeicher für das Steuerfluid und den einzuspritzenden Kraftstoff vorgesehen werden, die mit unterschiedlich stark dimensionierten Hochdruckpumpen mit Steuerfluid bzw. Kraftstoff versorgt werden. Für bestimmte Betriebszustände von Verbrennungsmotoren kann es von Vorteil sein, wenn das Druckniveau des ersten Hochdruckanschlusses und das Druckniveau des zweiten Hochdruckanschlusses in etwa gleich sind.According to one preferred embodiment, the pressure level of the the first high pressure port incoming control fluid lower than the pressure level of the second high pressure port inflowing fuel, which via the nozzle hole arrangement the combustion chamber of an internal combustion engine is supplied. As a result, the actuator only controls the comparatively low pressure level of the control fluid while the servo valve is below (maximum) High pressure (injection pressure) standing, fuel to be injected controls. This makes it possible in particular, also electromagnetic Actuators whose travel is advantageously larger is that of piezoelectric actuators, at injection pressures beyond the 2000 bar limit. To realize different Pressure levels, for example, two separate high-pressure accumulator for the control fluid and the fuel to be injected be provided with different sized high-pressure pumps be supplied with control fluid or fuel. For certain Operating conditions of internal combustion engines can be an advantage be when the pressure level of the first high-pressure port and the Pressure level of the second high-pressure port are approximately equal.

In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass das Aktuator-Steuerventil ein, insbesondere als 2/2-Wege-Ventil ausgebildetes Magnet-Steuerventil, vorzugsweise mit einem Kugel-/Kegelventilsitz oder einem Flach-/Flach-Ventilsitz ausgebildet ist. Diese Ventile haben gegenüber druckausgeglichenen Ventilen den Vorteil, dass (nahezu) keine Leckage in Schließposition auftritt. Es ist jedoch auch denkbar, das Steuerventil als druckausgeglichenes Ventil auszubilden. Bevorzugt handelt es sich bei dem Servoventil um ein Servokolbenventil mit einem Kugel-/Kegel-Ventilsitz oder einem Flach-/Flach-Ventilsitz.In Development of the invention is provided with advantage that the Actuator control valve, in particular designed as a 2/2-way valve Solenoid control valve, preferably with a ball / cone valve seat or a flat / flat valve seat is formed. These valves have the advantage over pressure balanced valves that (almost) no leakage occurs in the closed position. However, it is also conceivable that the control valve as a pressure balanced Form valve. Preferably, it is the servo valve around a servo piston valve with a ball / cone valve seat or a flat / flat valve seat.

In Ausgestaltung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass jeder der beiden Steuerkammern eine Zulaufdrossel und eine Ablaufdrossel zugeordnet sind, wobei die jeweils zusammenwirkenden Drosseln derart dimensioniert sind, dass bei geöffnetem Steuerventil bzw. bei geöffnetem Servoventil ein Nettoabfluss aus der jeweiligen Steuerkammer resultiert.In Embodiment of the invention is provided with advantage that everyone the two control chambers an inlet throttle and an outlet throttle are assigned, wherein the respective cooperating chokes such are dimensioned that with open control valve or with open Servovalve a net outflow from the respective Control chamber results.

Zur Ausgestaltung der Rücklaufsituation der Steuermengen aus den beiden Steuerkammern gibt es zwei unterschiedliche Alternativen. Gemäß einer ersten Alternative ist der Injektor mit zwei separaten Rücklaufanschlüssen für die unterschiedlichen Steuermengen versehen. Ebenso ist es gemäß einer zweiten Alternative denkbar, insbesondere dann, wenn das Steuerfluid Kraftstoff ist, beide Steuermengen einem gemeinsamen Rücklaufanschluss zuzuführen. Die separaten Rücklaufanschlüsse können auf einem unterschiedlichen Druckniveau arbeitend ausgebildet sein.to Design of the return situation of the tax amounts The two control chambers have two different alternatives. According to a first alternative, the injector is with two separate return connections for provided the different tax amounts. Likewise, it is according to a second Alternative conceivable, especially if the control fluid is fuel is, both control amounts a common return connection supply. The separate return connections can be designed to work at a different pressure level be.

Insbesondere zur Realisierung eines gemeinsamen Rücklaufanschlusses ist es von Vorteil, wenn der Kraftstoff-Ablaufweg aus der zweiten Steuerkammer zunächst in eine Zwischenkammer mündet und Kraftstoff von dort aus über mindestens eine Drossel dem Niederdruckbereich des Injektors zuströmt. In denselben Niederdruckbereich mündet mit Vorteil auch der Steuerfluid-Ablaufweg aus der ersten Steuerkammer, so dass lediglich ein einziger Rücklaufanschluss vorgesehen werden muss.Especially for the realization of a common return connection it is advantageous if the fuel drain path from the second Control chamber first opens into an intermediate chamber and fuel from there via at least one throttle the low pressure area of the injector flows. In the same Low pressure area opens with advantage and the control fluid drainage path from the first control chamber, leaving only a single return port must be provided.

Um eine doppelte (axial beabstandete) Führung eines Servokolbens des Servoventils zu vermeiden, ist es von Vorteil, das Servoventil als sog. Flip-Flop-Ventil auszubilden, wobei das insbesondere kugelförmige Ventilelement zwischen zwei, insbesondere gegenüberliegenden Dichtsitzen verstellbar ist. In dem ersten Dichtsitz versperrt das Ventilelement dabei den Kraftstoff-Ablaufweg aus der ersten Steuerkammer in die Zwischenkammer (Ventilkammer), während das Ventilelement in dem zweiten Dichtsitz einen, insbesondere drosselfreien Verbindungskanal in Richtung des Niederdruckbereiches des Injektors sperrt, so dass Kraftstoff lediglich über einen Drosselkanal aus der Zwischenkammer in Richtung des Niederdruckbereiches abströmen kann.In order to avoid a double (axially spaced) guide a servo piston of the servo valve, it is advantageous to form the servo valve as a so-called. Flip-flop valve, wherein the particular spherical valve element between two, in particular opposite sealing seats is adjustable. In the first sealing seat, the valve element obstructs the fuel drain path from the first control chamber into the intermediate chamber (valve chamber), while the valve element in the second Sealing seat one, in particular throttle-free connection channel in the direction of the low pressure region of the injector blocks, so that fuel can flow out only via a throttle channel from the intermediate chamber in the direction of the low pressure region.

Es ist denkbar, dass das Steuerfluid, welches mit dem aktuatorbetriebenen Steuerventil geschaltet ist, beispielsweise Wasser, Öl oder Luft ist.It It is conceivable that the control fluid, which is powered by the actuator Control valve is switched, for example, water, oil or air is.

Von Vorteil ist jedoch eine Ausführungsform, bei der das Steuerfluid ebenfalls Kraftstoff, insbesondere auf einem niedrigen Druckniveau als der über den zweiten Hochdruckanschluss zuströmenden Kraftstoff ist. Diese Ausführungsform ermöglicht das Vorsehen lediglich eines einzigen Rücklaufanschlusses.From However, an advantage is an embodiment in which the control fluid also fuel, especially at a low pressure level as the fuel flowing in via the second high pressure port is. This embodiment enables the provision only a single return connection.

Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der die aus dem zweiten Steuerraum abströmende Kraftstoffmenge nicht (zumindest nicht unmittelbar) in den Niederdruckbereich des Injektors abgelassen wird, sondern lediglich auf das nächstliegende Druckniveau des Kraftstoffes aus dem ersten Hochdruckanschluss entspannt wird. Durch diese Anordnung wird eine permanente Leckage an der Führung des Servokolbens aus dem unter Einspritzdruck stehendem Bereich des Injektors in den Bereich mit reduziertem Hochdruck vermieden. Ferner verbessert sich bei einer derartigen Ausführungsform der Wirkungsgrad des Injektors im Hinblick auf den Verdichtungs- und Steuerungsaufwandes. Ferner wird das Temperaturniveau im Rücklauf reduziert. Durch die Erhöhung des Wirkungsgrades kann das gesamte Einspritzsystem mit einem geringeren Bauvolumen realisiert werden.From particular advantage is an embodiment in which the fuel quantity flowing out of the second control chamber not (at least not directly) in the low pressure area of the Injector is drained, but only to the nearest Pressure level of the fuel from the first high pressure port relaxed becomes. This arrangement creates a permanent leak on the guide of the servo piston from the area under injection pressure of the injector in the area of reduced high pressure avoided. Furthermore, in such an embodiment, the Efficiency of the injector with regard to the compression and Control expenses. Furthermore, the temperature level in the return reduced. By increasing the efficiency, the entire Injection system can be realized with a smaller volume.

In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die aus dem Kraftstoff-Ablaufweg der zweiten Steuerkammer abströmende Steuermenge (Kraftstoff) in einen Injektorbereich fließt, der derart mit einem Ventilelement (Servokolben) des Servoventils gekoppelt ist, dass das Druckniveau in diesem mit Kraftstoff aus dem ersten Hochdruckanschluss versorgten Injektorbereich, insbesondere durch eine schnelle Öffnungsbewegung des Ventilelementes, unter das Druckniveau des Kraftstoffes im ersten Hochdruckanschluss sinkt, wodurch das Druckniveau des ersten Hochdruckanschlusses zumindest in bestimmten Betriebszuständen gleich dem Druckniveau des zweiten Hochdruckanschlusses sein kann und dennoch ein Ablauf von Kraftstoff durch den Kraftstoff-Ablaufweg der zweiten Steuerkammer bei geöffnetem Servoventil realisierbar ist. Der Injektorbereich, in den der Kraftstoff-Ablaufweg aus der zweiten Steuerkammer mündet, weist also ein temporär unter dem Druckniveau des zweiten Hochdruckanschlusses liegendes Druckniveau auf.In Development of the invention is provided with advantage that the flowing out of the fuel drain path of the second control chamber Control amount (fuel) flows into an injector area, the so with a valve element (servo piston) of the servo valve coupled is that the pressure level in this fuel out supplied to the first high-pressure port injector, in particular by a fast opening movement of the valve element, under the pressure level of the fuel in the first high pressure port drops, whereby the pressure level of the first high pressure port at least in certain operating conditions equal to the pressure level may be the second high pressure port and still a drain of fuel through the fuel drain path of the second control chamber can be realized with open servo valve. The injector area, in the fuel drain path from the second control chamber opens, points So a temporary below the pressure level of the second high pressure port lying pressure level.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the following description of preferred embodiments as well as from the drawings; these show in:

1: in einer schematischen Darstellung den allgemeinen Aufbau eines Injektors mit einem Steuerventil und einem zusätzlichen Servoventil, 1 in a schematic representation of the general structure of an injector with a control valve and an additional servo valve,

2: eine schematische Teilansicht eines alternativen Injektors, bei dem ein Ventilelement des Servoventils als Ventilkugel ausgebildet ist, 2 FIG. 2: a schematic partial view of an alternative injector, in which a valve element of the servo valve is designed as a valve ball, FIG.

3: eine schematische Teilansicht eines alternativen Injektors, bei dem ein Kraftstoff-Ablaufweg aus einer zweiten Steuerkammer zunächst in eine Zwischenkammer und von dort aus über eine Drossel in einen Niederdruckbereich des Injektors strömt, 3 FIG. 2: shows a schematic partial view of an alternative injector, in which a fuel discharge path from a second control chamber initially flows into an intermediate chamber and from there via a throttle into a low-pressure region of the injector, FIG.

4: eine schematische Teilansicht eines Injektors, bei dem das Servoventil als Flip-Flop-Ventil ausgebildet ist, 4 FIG. 2: a schematic partial view of an injector in which the servo valve is designed as a flip-flop valve, FIG.

5: eine detailgetreue Darstellung eines Injektors mit zwei Hochdruckanschlüssen; 5 : a detailed representation of an injector with two high-pressure connections;

5a: eine Detailvergrößerung aus 5; 5a : a detail enlargement 5 ;

5b: eine weitere Detailvergrößerung aus 5; 5b : a further detail enlargement 5 ;

6: eine schematische Darstellung eines Injektors, bei dem der Kraftstoff-Ablaufweg aus der zweiten Steuerkammer in ein mit Kraftstoff aus dem ersten Hochdruckanschluss versorgten Injektorbereich mündet, 6 FIG. 2 is a schematic representation of an injector in which the fuel drain path from the second control chamber opens into an injector area supplied with fuel from the first high-pressure port, FIG.

7: eine schematische Teildarstellung eines Injektors, bei dem der Injektorbereich, in den der Kraftstoff-Ablaufkanal mündet, über eine Drossel mit Kraftstoff aus dem ersten Hochdruckanschluss versorgt wird, 7 FIG. 2 is a schematic partial representation of an injector in which the injector region, into which the fuel outflow channel discharges, is supplied with fuel from the first high-pressure port via a throttle, FIG.

8: eine schematische Teildarstellung eines Injektors, bei dem eine Drossel, die den Injektorbereich in den der Kraftstoff-Ablaufweg aus der zweiten Steuerkammer mündet, in ein Ventilelement des Servoventils integriert ist, 8th FIG. 2 is a schematic partial representation of an injector in which a throttle, which opens the injector region into which the fuel drain path opens out of the second control chamber, is integrated in a valve element of the servo valve, FIG.

9: eine schematische Teildarstellung eines Injektors, bei dem der Injektorbereich, in den der Kraftstoff-Ablaufweg aus der zweiten Steuerkammer mündet, über eine in dem Ventilelement des Servoventils vorgesehene Drossel mit der ersten Steuerkammer verbunden ist, die über diese Drossel mit Kraftstoff aus dem ersten Hochdruckanschluss versorgt wird und 9 FIG. 2 is a schematic partial representation of an injector in which the injector region, into which the fuel drain path opens out of the second control chamber, is connected via a throttle provided in the valve element of the servo valve to the first control chamber, which supplies fuel from the first high-pressure port via this throttle is supplied and

10: eine schematische Darstellung eines Injektors, bei dem der Kraftstoff-Ablaufweg aus der zweiten Steuerkammer in eine Zwischenkammer mündet und der Kraftstoff von dort aus über zwei separate Drosseln der ersten Steuerkammer zugeführt wird. 10 : A schematic representation of an injector, wherein the fuel drain path from the second control chamber opens into an intermediate chamber and the fuel is supplied from there via two separate throttles of the first control chamber.

Ausführungsformen der Erfindungembodiments the invention

In den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.In The figures are the same components and components with the same Function marked with the same reference numerals.

Anhand von 1 wird im Folgenden die prinzipielle Funktionsweise eines als Common-Rail-Injektor ausgebildeten Injektors 1 erläutert. Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass der Injektor 1 über einen ersten Hochdruckanschluss 2 und einen zweiten Hochdruckanschluss 3 versorgt wird. Über den ersten Hochdruckanschluss 2 strömt als Steuerfluid dienender Kraftstoff zu, während über den zweiten Hochdruckanschluss 3 u. a. das Kraftstoffvolumen zuströmt, das in den nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine hineingespritzt wird. Weiterhin ist allen Ausführungsbeispielen gemeinsam, dass der Injektor 1 mit einem einzigen Rücklaufanschluss 4 versehen ist, über den Kraftstoff einem Kraftstoff-Vorratsbehälter und von dort aus beispielsweise über zwei nicht gezeigte unterschiedlich dimensionierte Hochdruckpumpen zwei unterschiedlichen Kraftstoff-Hochdruckspeichern 5, 6 zugeführt wird. Insbesondere für den Fall, dass über den ersten Hochdruckanschluss 2 nicht Kraftstoff als Steuerfluid zugeführt wird, kann der Injektor 1 auch mit zwei separaten Rücklaufanschlüssen 4 versehen werden.Based on 1 Below is the basic operation of an injector designed as a common rail injector 1 explained. All embodiments have in common that the injector 1 via a first high-pressure connection 2 and a second high pressure port 3 is supplied. About the first high-pressure connection 2 flows as control fluid serving to fuel while on the second high-pressure port 3 among other things, the fuel volume flows, which is injected into the combustion chamber, not shown, of an internal combustion engine. Furthermore, all embodiments have in common that the injector 1 with a single return connection 4 is provided, via the fuel a fuel reservoir and from there, for example, via two different sized high-pressure pumps, not shown, two different high-pressure fuel tanks 5 . 6 is supplied. Especially in the event that over the first high pressure port 2 not fuel is supplied as control fluid, the injector 1 also with two separate return connections 4 be provided.

Innerhalb des Injektors 1 ist eine in den Ausführungsbeispielen einstückige Düsennadel 7 aufgenommen, die im Bereich einer Nadelspitze 8 mit einer Schließfläche 9 verse hen ist, mit welcher sie in dichte Anlage an einen Nadelsitz 10 bringbar ist.Inside the injector 1 is a one-piece nozzle needle in the embodiments 7 taken in the area of a needle point 8th with a closing surface 9 verse is hen, with which they in tight contact with a needle seat 10 can be brought.

Wenn die Düsennadel 7 am Nadelsitz 10 anliegt, d. h., sich in einer Schließstellung befindet, ist der Kraftstoffaustritt aus einer Düsenlochanordnung 11 gesperrt. Ist sie dagegen vom Nadelsitz 10 angehoben, kann aus dem zweiten Hochdruckanschluss 3 zuströmender Kraftstoff aus einem Ringraum 12 an der Nadelspitze 8 vorbei zur Düsenlochanordnung 11 strömen und von dort im Wesentlichen unter dem Hochdruck (Raildruck) stehend in einen Brennraum gespritzt werden.If the nozzle needle 7 at the needle seat 10 is applied, that is, is in a closed position, the fuel outlet from a nozzle hole arrangement 11 blocked. Is she on the other hand from the needle seat 10 raised, can from the second high-pressure port 3 incoming fuel from an annulus 12 at the point of the needle 8th over to the nozzle hole arrangement 11 flow and from there substantially under the high pressure (rail pressure) standing sprayed into a combustion chamber.

Die Düsennadel 7 ist durch eine Schließfeder 13, die in einem Druckraum 14 des Injektors 1 angeordnet ist und sich einends an einem Bauteil 15 und anderenends an einem Umfangsbund 16 der Düsennadel 7 abstützt, in Richtung auf ihre Schließstellung vorgespannt.The nozzle needle 7 is by a closing spring 13 in a pressure room 14 of the injector 1 is arranged and at one end to a component 15 and at the other end on a perimeter 16 the nozzle needle 7 supported, biased towards its closed position.

Der Injektor 1 ist mit einem als 2/2-Wege-Magnetventil 17 ausgebildeten Aktuator-Steuerventil 17 ausgestattet. Mittels des Aktuator-Steuerventils 17 ist ein Steuerfluid(Kraftstoff)Ablaufweg 18 aus einer innerhalb eines Injektorkörpers 19 angeordneten ersten Steuerkammer 20 in einen Niederdruckbereich 21 des Injektors 1 freigebbar und sperrbar. Dabei ist der Steuerfluid-Ablaufweg 18 mit einer ersten Ablaufdrossel 22 versehen. Über eine erste Zulaufdrossel wird die erste Steuerkammer 20 über den ersten Hochdruckanschluss 2 mit unter Hochdruck (p1) stehendem Kraftstoff (Steuerfluid) versorgt. Die erste Ablaufdrossel 22 und die erste Zulaufdrossel 23 sind derart aufeinander abgestimmt, dass bei geöffnetem Aktuator-Steuerventil 17 ein Nettoabfluss aus der Steuerkammer 20 in den Nieder druckbereich 21 des Injektors 1 und von dort aus in den Rücklaufanschluss 4 resultiert.The injector 1 is equipped with a 2/2-way solenoid valve 17 trained actuator control valve 17 fitted. By means of the actuator control valve 17 is a control fluid (fuel) drainage path 18 from one within an injector body 19 arranged first control chamber 20 in a low pressure area 21 of the injector 1 unlockable and lockable. Here is the control fluid drainage path 18 with a first outlet throttle 22 Mistake. About a first inlet throttle is the first control chamber 20 over the first high-pressure connection 2 supplied with high pressure (p1) standing fuel (control fluid). The first outlet throttle 22 and the first inlet throttle 23 are matched to one another such that when the actuator control valve is open 17 a net outflow from the tax chamber 20 in the low pressure range 21 of the injector 1 and from there into the return port 4 results.

Durch den hiermit verbundenen Druckabfall in der ersten Steuerkammer 20 bewegt sich ein Servokolben 24 eines Servoventils 31, der mit seiner in der Zeichnungsebene oberen Stirnseite 25 die erste Steuerkammer 20 bevorzugt, von der dargestellten Schließposition in der Zeichnungsebene nach oben in eine Öffnungsposition, in der er einen Kraftstoff-Ablaufweg 26 mit einer zweiten Ablaufdrossel 27 aus einer zweiten Steuerkammer 28 freigibt. Dabei wird die zweite Steuerkammer 28 radial außen von dem Bauteil 15 und in der Zeichnungsebene unten von einer oberen Stirnseite 29 der Düsennadel 7 begrenzt. Die zweite Steuerkammer 28 wird über eine Zulaufdrossel 30 mit unter Hochdruck (p2), insbesondere Einspritzdruck, stehendem Kraftstoff aus dem Druckraum 14 versorgt, welcher wiederum unmittelbar mit Kraftstoff über den zweiten Hochdruckanschluss 3 aus dem zweiten Kraftstoff-Hochdruckspeicher 6 versorgt wird. Die Durchflussquerschnitte der zweiten Ablaufdrossel 27 und der Zulaufdrossel 30 sind dabei derart aufeinander abgestimmt, dass bei geöffnetem Servoventil 31, also bei in der Zeichnungsebene nach oben bewegtem Servokolben 24 ein Nettoabfluss von Kraftstoff aus der zweiten Steuerkammer 28 resultiert, wodurch der Druck innerhalb der zweiten Steuerkammer 28 absinkt und die Düsennadel 7 von ihrem Nadelsitz 10 abhebt und somit den Kraftstofffluss aus der Düsenlochanordnung 11 freigibt.Due to the associated pressure drop in the first control chamber 20 a servo piston moves 24 a servo valve 31 , with its upper side in the plane of the drawing 25 the first control chamber 20 preferably, from the illustrated closed position in the plane of the drawing upwards into an open position in which it has a fuel drainage path 26 with a second outlet throttle 27 from a second control chamber 28 releases. In this case, the second control chamber 28 radially outward of the component 15 and at the bottom of the drawing from an upper end 29 the nozzle needle 7 limited. The second control chamber 28 is via an inlet throttle 30 with under high pressure (p2), in particular injection pressure, stagnant fuel from the pressure chamber 14 supplied, which in turn directly with fuel through the second high pressure port 3 from the second high-pressure fuel storage 6 is supplied. The flow cross sections of the second outlet throttle 27 and the inlet throttle 30 are matched to one another in such a way that when the servo valve is open 31 , ie in the plane of the drawing moved up servo piston 24 a net outflow of fuel from the second control chamber 28 results, reducing the pressure within the second control chamber 28 sinks and the nozzle needle 7 from her needle seat 10 lifts and thus the fuel flow from the nozzle hole arrangement 11 releases.

Wird das Aktuator-Steuerventil 17 geschlossen, steigt der Druck in der ersten Steuerkammer 20 aufgrund des durch die Zulaufdrossel 23 zuströmenden Kraftstoffs (Steuerfluid) wieder an, wodurch die auf den Servokolben 24 wirkende Druckkraft ansteigt, wodurch wiederum der Servokolben 24 in der Zeichnungsebene nach unten auf seinem Ventilsitz 32 bewegt wird und hierdurch den Kraftstoff-Ablaufweg 26 aus der zweiten Steuerkammer 28 sperrt. Hierdurch steigt der Druck in der zweiten Steuerkammer 28 (durch den durch die Zulaufdrossel 30 zuströmenden Kraftstoff) an, wodurch die Düsennadel 7 in der Zeichnungsebene nach unten in ihren Nadelsitz 10 bewegt wird, wodurch wiederum der Einspritzvorgang beendet wird.Will the actuator control valve 17 closed, the pressure in the first control chamber increases 20 due to the feed throttle 23 flowing fuel (control fluid) back on, causing the on the servo piston 24 acting pressure force increases, which in turn the servo piston 24 in the drawing plane down on his valve seat 32 is moved and thereby the fuel drainage path 26 from the second control chamber 28 locks. This increases the pressure in the second control chamber 28 (through the through the inlet throttle 30 zuströ fuel), causing the nozzle needle 7 in the plane of the drawing down into its needle seat 10 is moved, which in turn, the injection process is terminated.

Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Druckniveau p1 des ersten Hochdruckspeichers 2 geringer als das Druckniveau p2 des zweiten Hochdruckspeichers 3. Das Druckniveau p2 entspricht dabei dem Einspritzdruckniveau.At the in 1 illustrated embodiment, the pressure level p1 of the first high-pressure accumulator 2 less than the pressure level p2 of the second high pressure accumulator 3 , The pressure level p2 corresponds to the injection pressure level.

Der Ventilsitz 32 des Servoventils 31 als Flach-/Flach-Sitz ausgebildet. Bei angehobenem Servokolben 24 strömt unter Hochdruck (p2) stehender Kraftstoff in einen Ventilraum 33 des Servoventils 31 und von dort aus über eine Verbindungsleitung 24 innerhalb des Injektorkörpers 19 zu dem Niederdruckbereich 21 des Injektors 1 und von da aus zu dem Rücklaufanschluss 4.The valve seat 32 of the servo valve 31 designed as a flat / flat seat. With raised servo piston 24 Under high pressure (p2), stationary fuel flows into a valve chamber 33 of the servo valve 31 and from there via a connecting line 24 within the injector body 19 to the low pressure area 21 of the injector 1 and from there to the return port 4 ,

Die Konstruktion hat den Vorteil, dass mittels des Aktuator-Steuerventils 17 nicht das Einspritzdruckniveau geschaltet werden muss, sondern dass mittels des Aktuator-Steuerventils 17 vorzugsweise Drücke von maximal 2000 bar geschaltet werden müssen, wohingegen der eigentliche Einspritzdruck von dem mittels des Aktuator-Steuerventils 17 betätigten Servoventil 31 geschaltet wird.The construction has the advantage that by means of the actuator control valve 17 not the injection pressure level must be switched, but that by means of the actuator control valve 17 preferably pressures of up to 2000 bar must be switched, whereas the actual injection pressure of the means of the actuator control valve 17 operated servo valve 31 is switched.

Zur Vermeidung von Wiederholungen wird im Folgenden bei der Beschreibung der weiteren Ausführungsbeispiele lediglich auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 eingegangen.In order to avoid repetition, in the following description of the further exemplary embodiments, reference will be made only to the differences from the exemplary embodiment 1 received.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 wirkt der Servokolben 24 mit einem als Ventilkugel 35 ausgebildeten Ventilelement zusammen, das in dichte Anlage an einen kegelförmigen Ventilsitz 36 bringbar ist. Im Gegensatz zu dem Injektor 1 gemäß 1, bei der der Servokolben 24 mit einer unteren Stirnseite unmittelbar mit einem als Flachsitz ausgebildeten Ventilsitz zusammenwirkt, können durch die Kombination Ventilkugel-/Kegelsitz (2) Fertigungstoleranzen verbessert ausgeglichen werden, wodurch Undichtigkeiten vermieden werden. Ansonsten entspricht das Ausführungsbeispiel gemäß 2 dem Ausführungsbeispiel gemäß 1.In the embodiment according to 1 acts the servo piston 24 with a valve ball 35 formed valve element, which in tight contact with a conical valve seat 36 can be brought. Unlike the injector 1 according to 1 in which the servo piston 24 cooperates with a lower end face directly with a valve seat designed as a flat seat, can by combining valve ball / conical seat ( 2 ) Manufacturing tolerances can be compensated improved, whereby leaks are avoided. Otherwise, the embodiment corresponds to 2 the embodiment according to 1 ,

Im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 und 2 mündet der Kraftstoff-Ablaufweg 26 mit zweiter Ablaufdrossel 27 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 zunächst in einer den Ventilsitz 32 des Servoventils 31 beinhaltenden Zwischenkammer 37, von wo aus der Kraftstoff über eine weitere Drossel 38, deren Durchflussquerschnitt bevorzugt größer ist als der Durchflussquerschnitt der zweiten Ablaufdrossel 27 in den von einer Schulter des Servokolbens 24 begrenzten Ventilraum 33 und von dort aus über die, insbesondere drosselfreie Verbindungsleitung 34 zu dem Niederdruckbereich des Injektors 1. Die erste Ablaufdrossel 26 der Ausführungsbeispiele gemäß den 1 und 2 wurde bei dem Injektor 1 gemäß 3 anders ausgedrückt aufgeteilt auf die zweite Ablaufdrossel 26 und die zusätzliche Drossel 38. Dies ist von Vorteil, da so die Druck- und Temperaturbelastung der Drossel 26 um die aus der Drossel 38 reduziert wird. Der Servokolben 24 wird einerseits an der Mantelfläche seines großen Durchmesserabschnitts 39 als auch im Bereich seines geringen Durchmesserabschnitts 40 geführt.In contrast to the embodiments according to the 1 and 2 opens the fuel drainage path 26 with second outlet throttle 27 in the embodiment according to 3 first in a valve seat 32 of the servo valve 31 containing intermediate chamber 37 from where the fuel is via another throttle 38 whose flow cross section is preferably greater than the flow cross section of the second outlet throttle 27 in the from a shoulder of the servo piston 24 limited valve space 33 and from there via the, in particular throttle-free connection line 34 to the low pressure area of the injector 1 , The first outlet throttle 26 the embodiments according to the 1 and 2 was at the injector 1 according to 3 in other words, split to the second outlet throttle 26 and the additional throttle 38 , This is an advantage, because so the pressure and temperature load of the throttle 26 around the throttle 38 is reduced. The servo piston 24 on the one hand on the lateral surface of its large diameter section 39 as well as in the area of its small diameter section 40 guided.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 ist das Servoventil 31 als sog. Flip-Flop-Ventil ausgeführt. Der Servokolben 24 wirkt auch bei diesem Ausführungsbeispiel, wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2, mit einem als Ventilkugel ausgebildeten Ventilelement 35 zusammen, welches wiederum mit zwei gegenüberliegenden Kegelsitzen 36, 41 alternativ in dichte Anlage bringbar ist. Das Ventilelement 35 ist in der Zwischenkammer 37 untergebracht. Befindet sich das Ventilelement 35 in dichter Anlage an dem in der Zeichnungsebene unteren Kegelsitz 36, ist der Kraftstoff-Ablaufweg 26 aus der zweiten Steuerkammer 28 in die Zwischenkammer 37 gesperrt. Befindet sich das Ventilelement 35 bei angehobenem Servokolben 24 in dichter Anlage an dem den unteren Kegelsitz 36 gegenüberliegenden oberen Kegelsitz 41, wird der radial zwischen dem geringen Durchmesserabschnitt 40 des Servokolbens 24 und dem Injektorkörper 19 bzw. einem Scheibenbauteil ausgebildete Verbindungskanal 42 (Ringkanal) axial zwischen der Zwischenkammer 37 und dem Ventilraum 33 gesperrt, so dass der Kraftstoff aus der zweiten Steuerkammer 28 über den Kraftstoff-Ablaufweg 26 und die Zwischenkammer 37 über die zusätzliche Drossel 38 dem Ventilraum 33 zuströmen und von da aus über die Verbindungsleitung 34 in den Niederdruckbereich und von dort aus zum Rücklaufanschluss 4 abströmen kann. Bei der gezeigten Ausführungsform mit als Flip-Flop-Ventil ausgebildeten Servoventil 31 ist gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 von Vorteil, dass der Servokolben 24 ausschließlich im Bereich seines großen Durchmesserabschnittes 39 geführt werden muss.In the embodiment according to 4 is the servo valve 31 designed as a so-called flip-flop valve. The servo piston 24 also acts in this embodiment, as in the embodiment according to 2 , with a valve element designed as a valve ball 35 together, which in turn with two opposite cone seats 36 . 41 alternatively can be brought into tight contact. The valve element 35 is in the intermediate chamber 37 accommodated. Is the valve element 35 in close contact with the lower cone seat in the plane of the drawing 36 , is the fuel drainage path 26 from the second control chamber 28 into the intermediate chamber 37 blocked. Is the valve element 35 with raised servo piston 24 in close contact with the lower cone seat 36 opposite upper cone seat 41 , which is radial between the small diameter section 40 of the servo piston 24 and the injector body 19 or a disk component formed connecting channel 42 (Ring channel) axially between the intermediate chamber 37 and the valve room 33 locked so that the fuel from the second control chamber 28 via the fuel drainage path 26 and the intermediate chamber 37 about the additional throttle 38 the valve chamber 33 inflow and from there via the connecting line 34 in the low pressure area and from there to the return port 4 can flow out. In the illustrated embodiment with designed as a flip-flop valve servo valve 31 is compared to the embodiment according to 3 advantageous that the servo piston 24 exclusively in the area of its large diameter section 39 must be led.

Der in 5 im Detail dargestellte Injektor 1 (siehe auch Detailvergrößerungen gemäß 5a und 5b) weist einen Düsenkörper 43 und einen Injektorkörper 44 auf, wobei der Düsenkörper 43 gegen den Injektorkörper 44 mittels einer Überwurfmutter 45, die von dem Düsenkörper 43 in axialer Richtung durchsetzt ist, verspannt wird. Die Düsennadel 7 ist in einem Düsenraum 46 innerhalb des Düsenkörpers 43 angeordnet und wird mittels der Schließfeder 13 in Richtung des Nadelsitzes 10 federkraftbeaufschlagt. Der Düsenraum 46 wird über den zweiten Hochdruckanschluss 3 mit unter Hochdruck (Einspritzdruck) von etwa 3000 bar stehendem Kraftstoff versorgt. Über Zuleitungen 47 in einem Plattenbauteil 48 wird die zweite Steuerkammer 28 mit Kraftstoff aus dem Düsenraum 46 versorgt. In die Zuleitungen 47 ist die zweite Zulaufdrossel 30 integriert. Zu erkennen ist, dass der Kegelsitz 36 des als Ventilkugel ausgebildeten Ventilelements 35 des Servoventils 31 in dem Plattenbauteil 48 aufgenommen ist. Der Servokolben 24 ist in einer Stufenbohrung im Injektorkörper 44 aufgenommen. Zwischen dem Servokolben 24 und dem Injektorkörper 44 ist ein Ringraum 49 ausgebildet, der als Niederdruckbereich 21 des Injektor 1 dient und in den die in das Plattenbauteil 48 integrierte zweite Ablaufdrossel 27 der zweiten Steuerkammer 28 mündet. Der Niederdruckbereich 21 ist an den Rücklaufanschluss 4 angeschlossen.The in 5 detailed injector 1 (see also detail enlargements according to 5a and 5b ) has a nozzle body 43 and an injector body 44 on, with the nozzle body 43 against the injector body 44 by means of a union nut 45 coming from the nozzle body 43 is penetrated in the axial direction, is braced. The nozzle needle 7 is in a nozzle room 46 inside the nozzle body 43 arranged and is by means of the closing spring 13 in the direction of the needle seat 10 spring force. The nozzle room 46 is about the second High pressure port 3 supplied with under high pressure (injection pressure) of about 3000 bar standing fuel. About leads 47 in a plate component 48 becomes the second control chamber 28 with fuel from the nozzle chamber 46 provided. In the supply lines 47 is the second inlet throttle 30 integrated. It can be seen that the conical seat 36 of the valve ball designed as a valve element 35 of the servo valve 31 in the plate component 48 is included. The servo piston 24 is in a stepped bore in the injector body 44 added. Between the servo piston 24 and the injector body 44 is an annulus 49 designed as a low pressure area 21 the injector 1 serves and in which the in the plate component 48 integrated second outlet throttle 27 the second control chamber 28 empties. The low pressure area 21 is at the return port 4 connected.

Der Servokolben 24 wird mittels einer Druckfeder 50, die sich an einem am Servokolben 24 gehaltenen Sicherungsring 51 und an einem positionsfesten Bauteil 52 abstützt in Richtung des Kegelsitzes 36 federkraftbeaufschlagt. Der Servokolben 24 begrenzt mit seiner in der Zeichnungsebene oberen Stirnfläche 25 die erste Steuerkammer 20, die über die erste Zulaufdrossel 23 mit unter Hochdruck (p1; p1 < p2) stehendem Kraftstoff aus einem Ringraum 53 versorgt wird. Der Ringraum 53 ist unmittelbar an den ersten Hochdruckanschluss 2 angebunden und zwischen dem Bauteil 52 und dem Injektorkörper 44 ausgebildet. Die aus der ersten Steuerkammer 20 ausmündende erste Ablaufdrossel 22 wird von dem Aktuator-Steuerventil 17 geöffnet bzw. geschlossen. Über die erste Ablaufdrossel 22 strömt Kraftstoff bei geöffnetem Aktuator-Steuerventil 17 in den Ankerraum 58, der mit dem Rücklauf 21 über einen nicht dargestellten Kanal verbunden ist. Wie zu erkennen ist, weist ein mit einer Ventilkugel 54 zusammenwirkender Kolben 55 des Aktuator-Steuerventils 17 in seinem in der Zeichnungsebene oberen Bereich einen Anker 56 auf, der mit Elektromagneten 57 zusammenwirkt.The servo piston 24 is by means of a compression spring 50 , which are connected to a servo piston 24 held circlip 51 and on a position-fixed component 52 supports in the direction of the conical seat 36 spring force. The servo piston 24 limited with its upper surface in the plane of the drawing 25 the first control chamber 20 that has the first inlet throttle 23 with fuel at high pressure (p1; p1 <p2) from an annulus 53 is supplied. The annulus 53 is directly connected to the first high-pressure connection 2 tethered and between the component 52 and the injector body 44 educated. The from the first control chamber 20 opening out first outlet throttle 22 is from the actuator control valve 17 opened or closed. About the first outlet throttle 22 fuel flows when the actuator control valve is open 17 in the anchor room 58 that with the return 21 is connected via a channel, not shown. As can be seen, has a valve ball 54 cooperating piston 55 of the actuator control valve 17 an anchor in its upper area in the drawing plane 56 on that with electromagnet 57 interacts.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 mündet der Kraftstoff-Ablaufweg 26 mit zweiter Ablaufdrossel 27 in den Ventilraum 33 des Servoventils 31 in der Zeichnungsebene unterhalb des großen Durchmesserabschnittes 39 des Servokolbens 24. Dieser Ventilraum 33 ist über einen Querkanal an einen Ringraum 60 angeschlossen, welcher unmittelbar mit Kraftstoff aus dem zweiten Hochdruckanschluss 3 versorgt wird. Damit also bei angehobenem Servokolben 24 Kraftstoff aus der zweiten Steuerkammer 28 abströmen kann, muss das Druckniveau p1 des über den ersten Hochdruckanschluss 2 zuströmenden Kraftstoffs geringer sein als das Druckniveau p2 des über den zweiten Hochdruckanschluss 3 zuströmenden Kraftstoffes. Letzterer gelangt in den Druckraum 14 und von dort aus über die zweite Zulaufdrossel 30 in die zweite Steuerkammer 28 bzw. bei von dem Nadelsitz 10 angehobener Düsennadel 7 über die Düsenlochanordnung 11 in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine.In the embodiment according to 6 opens the fuel drainage path 26 with second outlet throttle 27 in the valve room 33 of the servo valve 31 in the plane of the drawing below the large diameter section 39 of the servo piston 24 , This valve room 33 is via a transverse channel to an annulus 60 connected, which directly with fuel from the second high pressure port 3 is supplied. So with raised servo piston 24 Fuel from the second control chamber 28 can flow, the pressure level p1 of the first high pressure port 2 inflowing fuel be lower than the pressure level p2 of the second high pressure port 3 incoming fuel. The latter enters the pressure chamber 14 and from there via the second inlet throttle 30 in the second control chamber 28 or from the needle seat 10 raised nozzle needle 7 over the nozzle hole arrangement 11 in a combustion chamber of an internal combustion engine.

Aus dem mit Kraftstoff aus dem ersten Hochdruckanschluss 2 beaufschlagten Ringraum 60 gelangt der Kraftstoff über die erste Zulaufdrossel 23 in die erste Steuerkammer 20 und von dort aus bei geöffnetem Aktuator-Steuerventil 17 in den Niederdruckbereich 21 des Injektors 1 und von da aus in den Rücklaufanschluss 4. In 6 ist zu erkennen, dass der Servokolben 24 des Servoventils 31 mittels der Druckfeder 50 in Richtung auf seinen Ventilsitz 32 federkraftbeaufschlagt wird. Diese Druckfeder 50 ist aus Übersichtlichkeitsgründen in den 1 bis 4 nicht gezeigt.Out of the fuel from the first high pressure port 2 acted upon annulus 60 the fuel reaches via the first inlet throttle 23 in the first control chamber 20 and from there with the actuator control valve open 17 in the low pressure area 21 of the injector 1 and from there into the return port 4 , In 6 you can see that the servo piston 24 of the servo valve 31 by means of the compression spring 50 towards his valve seat 32 is subjected to spring force. This pressure spring 50 is for clarity in the 1 to 4 Not shown.

Die folgenden Ausführungsbeispiele gemäß den 7 bis 10 haben gemeinsam, dass der am ersten Hochdruckanschluss anliegende Kraftstoffdruck und der am zweiten Hochdruckanschluss 3 anliegende Kraftstoffdruck p2, zumindest für einige Betriebszustände oder auch dauerhaft gleich groß sein kann. Dies wird dadurch erreicht, dass der aus dem zweiten Kraftstoff-Ablaufweg 26 mit Ablaufdrossel 27 aus der zweiten Steuerkammer 28 abströmende Kraftstoff in einen Injektorbereich einströmt, der zwar mit aus dem ersten Hochdruckanschluss 2 zuströmenden Kraftstoff versorgt wird, jedoch der Druck in diesem Injektorbereich temporär bei einer Öffnungsbewegung des Servokolbens 24 unter das Druckniveaus p1 des durch den ersten Hochdruckanschluss 2 zuströmenden Kraftstoffes sinkt, wodurch überhaupt erst Kraftstoff aus dem Kraftstoff-Ablaufweg 26 abströmen kann.The following embodiments according to the 7 to 10 have in common that the voltage applied to the first high pressure port and the second high pressure port 3 applied fuel pressure p2, at least for some operating conditions or permanently be the same size. This is achieved by that from the second fuel drain path 26 with outlet throttle 27 from the second control chamber 28 outflowing fuel flows into an injector, although with from the first high-pressure port 2 supplied with fuel, but the pressure in this injector temporarily during an opening movement of the servo piston 24 below the pressure level p1 of the first high-pressure port 2 inflowing fuel drops, which in the first case fuel from the fuel drainage path 26 can flow out.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 mündet der Kraftstoff-Ablaufweg 26 in den Ventilraum 33 unterhalb des großen Durchmesserabschnittes 29 des Servokolbens 24. Dieser Ventilraum 33 ist über eine Drossel 61 an den ersten Hochdruckanschluss 2 angebunden. Die Drossel 61 befindet sich in einem Kanal 62, der den Ventilraum 33 mit der ersten Steuerkammer 20 verbindet und in den Kraftstoff aus dem ersten Hochdruckanschluss 2 gespeist wird. Wenn das Aktuator-Steuerventil 17 geöffnet wird, sinkt der Druck in der ersten Steuerkammer 20 und der Steuerkolben 24 vollführt eine schnelle Hubbewegung. Hierdurch wird das Volumen des Ventilraumes 33 schlagartig verringert, wodurch der Druck im Ventilraum 33 unter den Druck p1 im ersten Kraftstoffhochdruckspeicher 5 fällt. Hierdurch kann unter Hochdruck (p2, z. B. p2 = p1) stehender Kraftstoff aus der zweiten Steuerkammer 28 über den Kraftstoff-Ablaufweg 26 in den Ventilraum 33 abströmen. Die Drossel 61 sorgt dabei dafür, dass Kraftstoff aus dem ersten Hochdruckanschluss 2 nur langsam in den Ventilraum 33 nachströmen kann. Wird das Aktuator-Steuerventil 17 geschlossen, sorgt die Druckfeder 50 dafür, dass der Servokolben 24 wieder auf seinen Ventilsitz 32 verstellt wird.In the embodiment according to 7 opens the fuel drainage path 26 in the valve room 33 below the large diameter section 29 of the servo piston 24 , This valve room 33 is over a throttle 61 to the first high-pressure connection 2 tethered. The throttle 61 is located in a canal 62 who has the valve room 33 with the first control chamber 20 connects and into the fuel from the first high pressure port 2 is fed. When the actuator control valve 17 is opened, the pressure in the first control chamber decreases 20 and the control piston 24 performs a quick lifting movement. As a result, the volume of the valve chamber 33 abruptly reduced, reducing the pressure in the valve chamber 33 under the pressure p1 in the first high-pressure fuel storage 5 falls. In this way, under high pressure (p2, eg p2 = p1) stationary fuel from the second control chamber 28 via the fuel drainage path 26 in the valve room 33 flow out. The throttle 61 Ensures that fuel from the first high pressure port 2 only slowly into the valve chamber 33 can flow. Will the actuator control valve 17 closed, ensures the compression spring 50 for having the servo piston 24 back up his valve seat 32 is adjusted.

8 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel, bei dem der Kraftstoff-Ablaufweg 26 mit Ablaufdrossel 27 ebenfalls in den Ventilraum 33 des Servoventils 31 mündet. Der Ventilraum 33 ist über die Drossel 61, die in den großen Durchmesserabschnitt 39 des Servokolbens 24 eingebracht ist, hydraulisch mit der ersten Steuerkammer 20 verbunden, welche unmittelbar über die erste Zulaufdrossel 23 mit Kraftstoff aus dem ersten Hochdruckanschluss 2 versorgt wird. Die Drossel 61 sorgt wieder dafür, dass bei einer schnellen Öffnungsbewegung des Servokolbens 24 Kraftstoff nur langsam aus dem ersten Hochdruckanschluss 2 bzw. in diesem Fall aus der ersten Steuerkammer 20 in den Ventilraum 33 nachströmt, wodurch der Druck innerhalb des Ventilraumes 33 zumindest während der Öffnungsbewegung des Servokolbens 24 unter das Druckniveau p1 des über den ersten Hochdruckanschluss 2 zuströmenden Kraftstoffes fällt, wodurch Kraftstoff über den Kraftstoff-Ablaufweg 26 aus der zweiten Steuerkammer 28 entweichen kann. 8th shows an alternative embodiment in which the fuel drain path 26 with outlet throttle 27 also in the valve room 33 of the servo valve 31 empties. The valve room 33 is about the throttle 61 in the large diameter section 39 of the servo piston 24 is introduced, hydraulically with the first control chamber 20 connected, which directly via the first inlet throttle 23 with fuel from the first high-pressure connection 2 is supplied. The throttle 61 again ensures that during a quick opening movement of the servo piston 24 Fuel only slowly from the first high pressure port 2 or in this case from the first control chamber 20 in the valve room 33 flows, causing the pressure within the valve chamber 33 at least during the opening movement of the servo piston 24 below the pressure level p1 of the first high pressure port 2 inflowing fuel drops, causing fuel over the fuel drainage path 26 from the second control chamber 28 can escape.

Das Ausführungsbeispiel gemäß 9 entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäß 8 mit dem einzigen Unterschied, dass die erste Zulaufdrossel 23 zur Versorgung der ersten Steuerkammer 20 in den großen Durchmesserabschnitt 39 des Servokolbens 24 eingearbeitet ist und dass der Ventilraum 33 unmittelbar über die Drossel 61 mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff von dem ersten Hochdruckanschluss 2 versorgt wird, so dass die erste Steuerkammer 20 indirekt über den Ventilraum 33 befüllt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel sinkt der Druck im Ventilraum 33, also den Injektorbereich, in den der Kraftstoff-Ablaufweg 26 aus der zweiten Steuerkammer 28 mündet, unter den Druck p1 im ersten Kraftstoffhochdruckspeicher, so dass Kraftstoff bei geöffnetem Servoventil 31 aus der zweiten Steuerkammer 28 in den Ventilraum 33 und von dort aus über die erste Zulaufdrossel 23 und den Steuerfluid-Ablaufweg 18 in den Niederdruckbereich 21 des Injektors 1 und von dort aus zum Rücklaufanschluss 4 strömen kann.The embodiment according to 9 essentially corresponds to the embodiment according to 8th with the only difference being that the first inlet throttle 23 to supply the first control chamber 20 in the large diameter section 39 of the servo piston 24 is incorporated and that the valve space 33 immediately above the throttle 61 with high pressure fuel from the first high pressure port 2 is supplied, so that the first control chamber 20 indirectly via the valve chamber 33 is filled. In this embodiment, the pressure in the valve chamber decreases 33 , ie the injector area, into the fuel drain path 26 from the second control chamber 28 opens under the pressure p1 in the first high-pressure fuel storage, so that fuel with the servo valve open 31 from the second control chamber 28 in the valve room 33 and from there via the first inlet throttle 23 and the control fluid drain path 18 in the low pressure area 21 of the injector 1 and from there to the return port 4 can flow.

Das Ausführungsbeispiel gemäß 10 zeichnet sich dadurch aus, dass der Kraftstoff-Ablaufweg 26 aus der zweiten Steuerkammer 28 in die Zwischenkammer 37 mündet und von dort aus über die zusätzliche Drossel 38 in den eigentlichen Ventilraum 33 unterhalb des großen Durchmesserabschnittes 39 des Servokolbens 24 des Servoventils 31. Dieser Ventilraum 33 ist über die in den großen Durchmesserabschnitt 39 integrierte Drossel 21 hydraulisch mit der ersten Steuerkammer 20 verbunden, welche über die unmittelbar mit dem ersten Hochdruckanschluss 2 verbundene erste Zulaufdrossel 23 mit unter Hochdruck (p1) stehenden Kraftstoff versorgt wird. Bei einer schnellen Öffnungsbewegung des Servokolbens 24 bei geöffnetem Aktuator-Steuerventil 17 sinkt der Druck sowohl innerhalb der Zwischenkammer 37 als auch innerhalb des Ventilraumes 33 unterhalb des Druckes p1 am ersten Hochdruckanschluss 2. Die Drossel 61 verhindert einen zu schnellen Druckanstieg im Ventilraum 33 und die zusätzliche Drossel 38 verringert zusätzlich die Druckanstiegsgeschwindigkeit in der Zwischenkammer 37, wodurch Kraftstoff über den Kraftstoff-Ablaufweg aus der zweiten Steuerkammer 28 abströmen kann.The embodiment according to 10 is characterized by the fact that the fuel drainage path 26 from the second control chamber 28 into the intermediate chamber 37 opens and from there via the additional throttle 38 in the actual valve room 33 below the large diameter section 39 of the servo piston 24 of the servo valve 31 , This valve room 33 is about in the large diameter section 39 integrated throttle 21 hydraulically with the first control chamber 20 connected, which via the directly with the first high-pressure connection 2 connected first inlet throttle 23 is supplied with fuel under high pressure (p1). For a quick opening movement of the servo piston 24 with the actuator control valve open 17 the pressure drops both within the intermediate chamber 37 as well as within the valve chamber 33 below the pressure p1 at the first high pressure port 2 , The throttle 61 Prevents too rapid pressure rise in the valve chamber 33 and the additional throttle 38 additionally reduces the pressure rise rate in the intermediate chamber 37 , whereby fuel via the fuel drain path from the second control chamber 28 can flow out.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 10207227 A1 [0002]
DE 19744723 A1 [0003]
- EP 1612403 A1 [0005]

Claims

Injector for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, in particular a common-rail injector, with a first high-pressure connection ( 2 ) and with an actuator control valve ( 17 ) with a control fluid drain path ( 18 ) from a first control chamber ( 20 ) supplied with control fluid from the first high-pressure port ( 2 ), is releasable or lockable, and with a nozzle needle ( 7 ), which between a fuel flow in the combustion chamber of an internal combustion engine releasing open position and a closed position in which the nozzle needle ( 2 ) on a needle seat ( 10 ) is adjustable, characterized in that the first control chamber ( 20 ) with a servo valve ( 31 ) is operatively connected, by means of which a fuel drain path ( 26 ) from a second control chamber ( 28 ) fueled by a second high pressure port ( 3 ), is releasable or lockable, and that the second control chamber ( 28 ) in such a way with the nozzle needle ( 7 ) is operatively connected to the nozzle needle by the servo valve ( 31 ) approved fuel drainage path ( 26 ) from her needle seat ( 10 ) takes off.

Injector according to claim 1, characterized in that the pressure level (p1) of the first high-pressure port ( 2 ) flowing control fluid equal to or lower than the pressure level (p2) of the second high-pressure port ( 3 ) is inflowing fuel.

Injector according to one of claims 1 or 2, characterized in that the actuator control valve ( 17 ) is a particular designed as a 2/2-way valve solenoid control valve.

Injector according to one of the preceding claims, characterized in that in the control fluid drain path ( 18 ) a first outlet throttle ( 22 ) is provided, and that the first control chamber ( 20 ) via a first inlet throttle ( 23 ) is supplied with control fluid, and that in the fuel drain path ( 26 ) a second outlet throttle ( 27 ) is provided, and that the second control chamber ( 28 ) via a second inlet throttle ( 30 ) is supplied with fuel.

Injector according to one of the preceding claims, characterized in that a common return port ( 4 ) for the from the control fluid drain path ( 18 ) outflowing control fluid and from the fuel drain path ( 26 ) is provided outflowing fuel.

Injector according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel discharge channel ( 26 ) in an intermediate chamber ( 37 ), which via a throttle with a low pressure area ( 21 ) of the injector ( 1 ) connected is.

Injector according to claim 6, characterized in that the servo valve ( 31 ) as a flip-flop valve with a, in particular spherical valve element ( 35 ) is formed, which in a first sealing position the fuel drain path ( 26 ) into the intermediate chamber ( 37 ) locks and in a second sealing position the fuel flow path ( 26 ) and at the same time a throttle-free connection channel ( 42 ) to a low pressure area ( 21 ) of the injector ( 1 ) locks.

Injector according to one of the preceding claims, characterized in that the control fluid is water, oil or air is.

Injector according to one of claims 1 to 7, characterized in that the control fluid is fuel.

Injector according to claim 9, characterized in that the fuel drain path ( 26 ) of the second control chamber ( 28 ) opens in an injector, which with from the first high pressure port ( 2 ) flowing fuel is applied.

Injector according to claim 10, characterized in that the injector area via a throttle ( 61 ) with fuel from the first high pressure port ( 2 ) and that the fuel pressure in the injector area during an adjustment movement, preferably during an opening movement, of a servo piston ( 24 ) of the servo valve ( 31 ) below the pressure level (p1) of the fuel in the first high pressure port (p1) 2 ) decreases.