DE102008001907A1

DE102008001907A1 - Fuel injector

Info

Publication number: DE102008001907A1
Application number: DE200810001907
Authority: DE
Inventors: Hans-Christoph Magel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-05-21
Filing date: 2008-05-21
Publication date: 2009-11-26
Also published as: WO2009141182A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoff-Injektor (1), insbesondere Common-Rail-Injektor, zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem axial zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung verstellbaren Einspritzventilelement (12) und mit einem Hochdruckspeicherraum (6), aus dem Kraftstoff bei in seiner Öffnungsstellung befindlichem Einspritzventilelement (12) in axialer Richtung zu einem Düsenraum (7) und weiter zu einer Düsenlochanordnung (8) strömen kann. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass Abkoppelmittel vorgesehen sind, mit denen der Strömungsquerschnitt (17) zwischen dem Hochdruckspeicherraum (6) und dem Düsenraum (7) beim Schließvorgang des Einspritzventilelementes (12), vorzugsweise kurz bevor das Einspritzventilelement (12) seine Schließstellung erreicht, verkleinerbar ist.The invention relates to a fuel injector (1), in particular a common rail injector, for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, with an injection valve element (12) which can be axially adjusted between a closed position and an open position and with a high-pressure reservoir (6). from the fuel when in its open position befindlichem injection valve element (12) in the axial direction to a nozzle chamber (7) and on to a nozzle hole arrangement (8) can flow. According to the invention it is provided that Abkoppelmittel are provided with which the flow cross-section (17) between the high-pressure accumulator chamber (6) and the nozzle chamber (7) during the closing operation of the injection valve element (12), preferably shortly before the injection valve element (12) reaches its closed position, can be reduced ,

Description

Stand der TechnikState of the art

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

Zum Einbringen von Kraftstoff in direkt einspritzende Verbrennungsmotoren, insbesondere Diesel-Motoren, werden derzeit vermehrt hubgesteuerte Common-Rail-Systeme eingesetzt. Vorteilhaft ist dabei, dass der Einspritzdruck an Last und Drehzahl des Verbrennungsmotors angepasst werden kann. Zur weiteren Verbesserung der Motoremission ist es erforderlich, den Einspritzdruck immer weiter zu steigern. Dabei ist die Festigkeit der Komponenten, insbesondere im Düsenbereich des Injektors, kritisch.To the Introduction of fuel into direct injection internal combustion engines, diesel engines in particular, are currently increasingly hub-controlled common rail systems used. It is advantageous that the injection pressure to load and speed of the internal combustion engine can be adjusted. To further Improving engine emission requires the injection pressure always to increase. The strength of the components, especially in the nozzle area of the injector, critical.

Bekannt sind hubgesteuerte Common-Rail-Injektoren, deren Einspritzventilelement servogesteuert oder direkt gesteuert ist. Als Drucksteller sind piezoelektrische und elektromagnetische Aktuatoren im Einsatz.Known are stroke-controlled common-rail injectors whose injection valve element is servo-controlled or directly controlled. As pressure plates are piezoelectric and electromagnetic actuators in use.

Aus der DE 2006 012 078 A1 ist ein Common-Rail-Injektor bekannt, der einen integrierten Hochdruckspeicherraum (Mini-Rail) zur Aufnahme eines Kraftstoff-Speichervolumens aufweist. Das Kraftstoff-Speichervolumen im Hochdruckspeicherraum dient dazu, Druckschwingungen zwischen einem Kraftstoffhochdruckspeicher (Rail) und dem Kraftstoff-Injektor zu verringern, die auf Drucküberschwinger im Kraftstoff-Injektor beim Schließen des Einspritzventilelementes zurückzuführen sind. Trotz der durch das Vorsehen eines integralen Hochdruckspeicherraums verbesserten Situation treten innerhalb eines axial zu dem Hochdruckspeicherraum benachbarten Düsenraum, insbesondere in einem zur Düsenlochanordnung führenden Düsenschaft, beim Schließen des Einspritzventilelementes große Druckerhöhungen auf. Durch den vergleichsweise kleinen Strömungsquerschnitt im Düsenraum treten dabei an der Düsenspitze, d. h. im Bereich der Düsenlochanordnung, sehr hohe Druckamplituden auf, was zu einer starken Materialbelastung des Düsenkörpers führt. Im Hochdruckspeicherraum selbst sind die auftretenden Druckschwingungen unkritisch für die Druckfestigkeit des Kraftstoff-Injektors.From the DE 2006 012 078 A1 a common rail injector is known which has an integrated high-pressure storage space (mini-rail) for receiving a fuel storage volume. The fuel storage volume in the high-pressure accumulator space serves to reduce pressure oscillations between a high-pressure fuel accumulator (rail) and the fuel injector, which are attributable to pressure overshoots in the fuel injector when closing the injection valve element. Despite the situation improved by the provision of an integral high-pressure accumulator space, large pressure increases occur when the nozzle chamber is axially adjacent to the high-pressure accumulator chamber, in particular in a nozzle shaft leading to the nozzle hole arrangement. Due to the comparatively small flow cross-section in the nozzle chamber, very high pressure amplitudes occur at the nozzle tip, ie in the region of the nozzle hole arrangement, which leads to a high material load on the nozzle body. In the high pressure reservoir itself, the pressure oscillations occurring are not critical to the pressure resistance of the fuel injector.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Technische AufgabeTechnical task

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde einen Kraftstoff-Injektor vorzuschlagen, bei dem kritische Druckschwingungen innerhalb des Düsenraums vermieden werden.Of the Invention is therefore the object of a fuel injector to propose, at the critical pressure oscillations within the Nozzle space can be avoided.

Technische LösungTechnical solution

Diese Aufgabe wird mit einem Kraftstoff-Injektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.These Task is using a fuel injector with the characteristics of Claim 1 solved. Advantageous developments of the invention are given in the subclaims. In the context of Invention fall all combinations of at least two of in the description, the claims and / or the Figures revealed features.

Die Erfindung hat erkannt, dass die Druckschwingungen im Düsenraum dadurch minimiert werden können, dass der Düsenraum während des Schließvorgangs des Einspritzventilelementes, bevorzugt (erst) kurz bevor das Einspritzventilelement seine Schließstellung, d. h. den Einspritzventilelementsitz erreicht, von dem Hochdruckspeicherraum, genauer von dem im Hochdruckspeicherraum befindlichen Kraftstoff-Speichervolumen, abgekoppelt wird. Die Abkopplung erfolgt dabei derart, dass eine Übertragung von kritischen Druckschwingungen aus dem Hochdruckspeicherraum durch das Kraftstoffvolumen in den Düsenraum bei geschlossenem oder fast geschlossenem Einspritzventilelement zumindest weitgehend vermieden wird. Eine schwingungstechnische Abkopplung des Düsenraums von dem Hochdruckspeicherraum wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der freie Strömungsquerschnitt, durch den Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicherraum in Richtung des Düsenraums strömen kann, beim Schließvorgang des Einspritzventilelementes mit Hilfe von Abkoppelmitteln verkleinert wird, wobei es im Rahmen der Erfindung liegt, den freien Strömungsquerschnitt bis auf, zumindest näherungsweise, null zu reduzieren. Durch die Minimierung des freien Strömungsquerschnittes in einem Bereich axial zwischen dem Hochdruckspeicherraum und dem Düsenraum wird erreicht, dass Druckschwingungen des Kraftstoff-Speichervolumens im Hochdruckspeicherraum nicht oder allenfalls abgeschwächt auf den im Düsenraum befindlichen Kraftstoff übertragen werden, wodurch kritische Druckamplituden im Düsenraum, insbesondere im Düsenschaft des Düsenraums, vermieden werden, wodurch wiederum kritische Materialbelastungen vermieden werden.The Invention has recognized that the pressure oscillations in the nozzle chamber can be minimized by the fact that the nozzle chamber during the closing operation of the injection valve element, preferably (just) shortly before the injection valve element its closed position, d. H. reaches the injection valve element seat, from the high-pressure reservoir, more precisely from the fuel storage volume located in the high-pressure storage space, is decoupled. The decoupling takes place in such a way that a transmission of critical pressure oscillations from the high-pressure reservoir through the volume of fuel in the nozzle chamber when closed or almost closed injection valve element at least largely is avoided. A vibration-technical decoupling of the nozzle chamber from the high-pressure storage space according to the invention is achieved by that the free flow cross section, through the fuel from the high-pressure storage space in the direction of the nozzle chamber can flow during the closing process of the injection valve element is reduced with the help of decoupling agents, where it is in the frame the invention is the free flow cross-section to to, at least approximately, reduce zero. By the minimization of the free flow cross-section in one Range axially between the high-pressure reservoir and the nozzle chamber is achieved that pressure oscillations of the fuel storage volume in the high-pressure storage room not or at best mitigated transferred to the fuel located in the nozzle chamber whereby critical pressure amplitudes in the nozzle space, especially in the nozzle shaft of the nozzle chamber, avoided which in turn avoids critical material loads become.

Wie eingangs erwähnt, ist eine Ausführungsform realisierbar, bei der die Abkoppelmittel den Strömungsquerschnitt, durch den der Kraftstoff vom Hochdruckspeicherraum in axia ler Richtung zum Düsenraum strömen muss, vollständig verschließen. Bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform, bei der ein geringer Strömungsquerschnitt auch bei vollständig geschlossenem Einspritzventilelement offen bleibt um zusätzliche Druckstöße durch ein vollständiges Schließen des Strömungsquerschnittes zu vermeiden.As mentioned above, an embodiment is feasible, in which the decoupling the flow cross-section, through the fuel from the high-pressure storage space in axia ler direction to flow to the nozzle chamber, completely close. However, an embodiment is preferred in the case of a small flow cross section even when complete closed injection valve element remains open to additional Pressure surges through a complete closing to avoid the flow cross-section.

Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der die Abkoppelmittel derart ausgebildet sind, dass der Strömungsquerschnitt bei vollständig geöffnetem Einspritzventilelement so groß ist, dass der Kraftstoff in axialer Richtung aus dem Hochdruckspeicherraum, zumindest weitgehend, ohne Druckverluste in den Düsenraum strömen kann, um den Einspritzdruck nicht oder nur geringfügig zu drosseln.Of particular advantage is a Ausfüh tion form, in which the Abkoppelmittel are formed such that the flow cross-section with the injector element fully open is so large that the fuel in the axial direction of the high-pressure reservoir, at least largely, can flow without pressure losses in the nozzle chamber to the injection pressure not or only slightly curb.

Besonders zweckmäßig ist es, das Einspritzventilelement zur Minimierung des Strömungsquerschnittes heranzuziehen, d. h. als Bestandteil der Abkoppelmittel zu nutzen. Dies kann dadurch realisiert werden, dass ein den freien Querschnitt reduzierendes Schaltelement synchron mit dem Einspritzventilelement bewegt wird. Dabei kann das Schaltelement in einer einfachsten Ausführungsform unmittelbar von dem Einspritzventilelement gebildet werden. Alternativ ist es möglich, das Schaltelement an dem Einspritzventilelement, vorzugsweise axial verstellbar, festzulegen.Especially It is expedient, the injection valve element to minimize the flow cross-section, d. H. to be used as part of the decoupling agent. This can be done be realized that a reducing the free cross-section Switching element is moved synchronously with the injection valve element. In this case, the switching element in a simplest embodiment be formed directly from the injection valve element. alternative it is possible, the switching element on the injection valve element, preferably axially adjustable to set.

Bei einem von dem Einspritzventilelement gebildeten Schaltelement wird das Schaltelement vorzugsweise von einer Durchmesserstufe, bzw. einer daran ausgebildeten Schaftkante, des Einspritzventilelementes gebildet. Ein an dem Einspritzventilelement festgelegtes Schaltelement kann beispielsweise als eine Art Sicherungsring ausgebildet sein, der vorzugsweise in einer Umfangsnut des Einspritzventil elementes gehalten ist. Bei einer derartigen Ausbildung des Schaltelementes, ist dieses nicht relativ zu dem Einspritzventilelement bewegbar.at a switching element formed by the injection valve element the switching element preferably of a diameter stage, or a skirt formed thereon, the injection valve element educated. A set on the injection valve element switching element may for example be designed as a kind of retaining ring, the preferably held in a circumferential groove of the injection valve element is. In such a design of the switching element, this is not movable relative to the injection valve element.

Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der ein von dem Einspritzventilelement separates, an dem Einspritzventilelement gehaltenes Schaltelement, vorzugsweise entgegen der Kraft einer Feder, relativ zu dem Einspritzventilelement verstellbar ist, vorzugsweise in eine Richtung von der Düsenlochanordnung weg. Hierdurch können ggf. im Düsenraum auftretende Druckamplituden an das Kraftstoff-Speichervolumen im Hochdruckspeicherraum abgegeben werden. Das Schaltelement ist dabei in der Art eines in Richtung des Düsenraums schließenden Rückschlagventils bzw. Rückschlagventilelementes angeordnet.From particular advantage is an embodiment in which a separate from the injection valve element, on the injection valve element held switching element, preferably against the force of a Spring, relative to the injection valve element is adjustable, preferably in a direction away from the nozzle hole assembly. hereby can possibly occur in the nozzle chamber pressure amplitudes delivered the fuel storage volume in the high pressure storage space become. The switching element is in the manner of a in the direction the nozzle chamber closing check valve or check valve element arranged.

Bevorzugt wird das mit dem Schaltelement zusammenwirkende Bauteil, zwischen dem und dem Schaltelement der Strömungsquerschnitt ausgebildet ist, von einem Gehäuseteil gebildet, vorzugsweise von einem den Düsenraum aufnehmenden Düsenkörper.Prefers is the cooperating with the switching element, between is formed and the switching element of the flow cross-section, formed by a housing part, preferably one of the nozzle chamber receiving nozzle body.

Bevorzugt ist eine Ausführungsform des Kraftstoff-Injektors, bei der eine unmittelbar mit dem weiteren Bauteil, vorzugsweise dem Gehäuseteil, insbesondere dem Düsenkörper, zusammenwirkende, radial äußere, Schaltkante des Schaltelementes zum Vergrößern des Strömungsquerschnittes von der Düsenlochanordnung weg, also in eine Richtung nach oben, d. h. in Öffnungsrichtung des Einspritzventilelementes bewegt wird.Prefers is an embodiment of the fuel injector, at the one directly with the other component, preferably the Housing part, in particular the nozzle body, cooperating, radially outer, switching edge of Switching element for increasing the flow cross-section away from the nozzle hole arrangement, ie in one direction above, d. H. in the opening direction of the injection valve element is moved.

Im Hinblick auf die Ausbildung des Einspritzventilelementes gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. So ist es denkbar, ein einteiliges oder auch ein mehrteiliges Einspritzventilelement vorzusehen. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der das Einspritzventilelement den Strömungsquerschnitt zwischen dem Hochdruckspeicherraum und dem Düsenraum durchsetzt, der Strömungsquerschnitt also radial außerhalb des Einspritzventilelementes ausgebildet ist, wobei das Einspritzventilelement vom Hochdruckspeicherraum bis in den Düsenraum, vorzugsweise bis zum Düsennadelsitz, reicht.in the With regard to the design of the injection valve element, there are different possibilities. So it is conceivable, a to provide one-piece or a multi-part injection valve element. Particularly preferred is an embodiment in which the Injection valve element the flow cross section between the high-pressure storage space and the nozzle space interspersed, the flow cross-section thus radially outside the injection valve element is formed, wherein the injection valve element from the high-pressure reservoir to the nozzle chamber, preferably to the nozzle needle seat, enough.

Besonders zweckmäßig ist eine Injektorbauform, bei der ein Kraftstoff-Versorgungskanal, der an eine Versorgungsleitung angeschlossen ist, die den Kraftstoff-Injektor mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff von einem Kraftstoffhochdruckspeicher (Rail) versorgt, unmittelbar in den Druckraum mündet. Für den Fall, dass der Kraftstoff-Injektor als servo-gesteuerter Injektor mit einem Steuerventil ausgebildet ist, ist es bevorzugt, die dem Steuerventil zugeordnete Steuerkammer in einem Bauteil anzuordnen, welches, zumindest abschnittsweise, radial innerhalb des Hochdruckspeicherraums angeordnet ist, um Führungsspalte zwischen dem Einspritzventilelement und diesem Bauteil möglichst kraftstoffdicht zu realisieren. Als Aktuatoren für das Steuerventil können sowohl elektromagnetische als auch piezoelektrische Aktuatoren eingesetzt werden. Es ist auch eine Ausführungsform mit direkt angesteuertem Einspritzventilelement realisierbar, bei der auf das Vorsehen eines Servokreislaufs, also das Vorsehen eines Steuerventils, verzichtet wird. Auch bei einer derartigen Ausführungsform können durch ein Minimieren des Strömungsquerschnittes zwischen einem Hochdruckspeicherraum und einem Düsenraum beim Schließvorgang des Einspritzventilelementes kritische Druckspitzen im Düsenraum vermieden werden.Especially appropriate is an injector, in which a Fuel supply duct connected to a supply line is that the fuel injector with high-pressure fuel supplied by a high-pressure fuel storage (rail), immediately opens into the pressure chamber. In the event that the Fuel injector as a servo-controlled injector with a control valve is formed, it is preferred that the control valve associated Control chamber to arrange in a component, which, at least in sections, is disposed radially within the high-pressure storage space to guide gaps between the injection valve element and this component as possible to realize fuel-tight. As actuators for the Control valve can be both electromagnetic as well piezoelectric actuators are used. It is also one Embodiment with directly controlled injection valve element feasible, in the on the provision of a servo circuit, ie the provision of a control valve is dispensed with. Also at one Such embodiments may be minimized the flow cross-section between a high-pressure reservoir and a nozzle space during the closing process of the injection valve element critical Pressure peaks in the nozzle chamber can be avoided.

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 eine schematische Darstellung eines Kraftstoff-Injektors mit einem von einem Einspritzventilelement gebildeten Schaltelement zur Minimierung des Strömungsquerschnittes zwischen einem Hochdruckspeicherraum und einem Düsenraum und 1 a schematic representation of a fuel injector with a switching element formed by an injection valve element to minimize the flow cross-section between a high-pressure reservoir and a nozzle chamber and

2 eine alternative Ausführungsform eines Kraftstoff-Injektors, bei der das Schaltelement von einem von dem Einspritzventilelement separaten, an diesem gehaltenen Ringelement gebildet ist, das den Ventilkörper eines Rückschlagventils bildet. 2 an alternative embodiment ei nes fuel injector, wherein the switching element is formed by a separate from the injection valve element, held on this ring member which forms the valve body of a check valve.

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.

In 1 ist ein als Common-Rail-Injektor ausgebildeter Kraftstoff-Injektor 1 zum Einspritzen von Kraftstoff in einen nicht gezeigten Brennraum einer ebenfalls nicht gezeigten Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Eine Hochdruckpumpe 2 fördert Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter 3 in einen Kraftstoff-Hochdruckspeicher 4 (Rail).In 1 is a designed as a common-rail injector fuel injector 1 for injecting fuel into a combustion chamber, not shown, of a likewise not shown internal combustion engine of a motor vehicle. A high pressure pump 2 Promotes fuel from a reservoir 3 in a high-pressure fuel storage 4 (Rail).

In diesem ist Kraftstoff, insbesondere Diesel oder Benzin, unter hohem Druck, von in diesem Ausführungsbeispiel etwa 2000 bar, gespeichert. An den Kraftstoff-Hochdruckspeicher 4 ist der Kraftstoff-Injektor 1 neben anderen, nicht gezeigten Injektoren, über eine Versorgungsleitung 5 angeschlossen. Die Versorgungsleitung 5, bzw. ein an diese angeschlossener Versorgungskanal, mündet in einen Hochdruckspeicherraum 6 (Mini-Rail) des Kraftstoff-Injektors 1. Der Kraftstoff strömt von dort aus bei einem Einspritzvorgang in axialer Richtung zu einem Düsenraum 7 und von diesem durch eine Düsenlochanordnung 8 in den Brennraum der Brennkraftmaschine. Der Kraftstoff-Injektor 1 ist über einen Injektorrücklaufanschluss 9 an eine Rücklaufleitung 10 angeschlossen. Über die Rücklaufleitung 10 kann eine später noch zu erläuternde Steuermenge an Kraftstoff aus dem Kraftstoff-Injektor zu dem Vorratsbehälter 3 abfließen und von dort aus dem Hochdruckkreislauf wieder zugeführt werden.In this fuel, especially diesel or gasoline, under high pressure, of about 2000 bar in this embodiment, stored. To the high-pressure fuel storage 4 is the fuel injector 1 besides other injectors, not shown, via a supply line 5 connected. The supply line 5 , or a connected to this supply channel, opens into a high pressure storage space 6 (Mini-rail) of the fuel injector 1 , The fuel flows from there during an injection process in the axial direction to a nozzle chamber 7 and from this through a nozzle hole arrangement 8th in the combustion chamber of the internal combustion engine. The fuel injector 1 is via an injector return port 9 to a return line 10 connected. About the return line 10 may be a later to be explained control amount of fuel from the fuel injector to the reservoir 3 drain and be fed from there from the high pressure circuit again.

Innerhalb eines den Hochdruckspeicherraum 6 begrenzenden Injektorkörpers 11 ist ein in diesem Ausführungsbeispiel einstückiges Einspritzventilelement 12, das bei Bedarf auch mehrteilig ausgeführt sein kann, in axialer Richtung verstellbar. Dabei ist das Einspritzventilelement 12 innerhalb eines axial an dem Injektorkörper 11 anliegenden Düsenkörper 13 an seinem Außenumfang geführt. Der Düsenkörper 13 ist mittels einer nicht dargestellten Überwurfmutter mit dem Injektorkörper 11 verschraubt.Inside a high-pressure storage room 6 limiting injector body 11 is a one-piece injection valve element in this embodiment 12 , which can also be made in several parts if necessary, adjustable in the axial direction. In this case, the injection valve element 12 within an axially on the injector body 11 adjacent nozzle body 13 guided on its outer circumference. The nozzle body 13 is by means of a union nut, not shown, with the injector body 11 screwed.

Das Einspritzventilelement 12 weist an seiner Spitze 14 eine Schließfläche 15 auf, mit welcher das Einspritzventilelement 12 in eine dichte Anlage an einen innerhalb des Düsenkörpers 13 ausgebildeten Einspritzventilelementsitz 16 bringbar ist. Wenn das Einspritzventilelement 12 an seinem Einspritzventilelementsitz 16 anliegt, d. h., sich in einer Schließstellung befindet, ist der Kraftstoffaustritt aus der Düsenlochanordnung 8 gesperrt. Ist es dagegen von seinem Einspritzventilelementsitz 16 abgehoben, kann unter Hochdruck stehender Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicherraum 6 in axialer Richtung durch einen später noch zu erläuternden Strömungsquerschnitt 17 durch axial benachbart dazu in einem Führungsabschnitt 18 am Außenumfang des Einspritzventilelementes 12 durch Anschliffe gebildete Axialkanäle 19 in den als Ringraum ausgebildeten Düsenschaft des Düsenraums 7 strömen und von dort an dem Einspritzventilelement 16 vorbei zur Düsenlochanordnung 8. Aus dieser wird der Kraftstoff, im Wesentlichen unter dem Hochdruck (Raildruck) stehend in den Brennraum gespritzt.The injection valve element 12 points at its peak 14 a closing area 15 on, with which the injection valve element 12 in a tight contact with one inside the nozzle body 13 trained injection valve element seat 16 can be brought. When the injection valve element 12 at its injection valve element seat 16 is applied, that is, is in a closed position, the fuel outlet from the nozzle hole arrangement 8th blocked. On the other hand, is it from its injection valve element seat 16 lifted off, can under high pressure fuel from the high-pressure reservoir 6 in the axial direction through a later to be explained flow cross-section 17 axially adjacent thereto in a guide section 18 on the outer circumference of the injection valve element 12 formed by polished axial channels 19 in the formed as an annular space nozzle shaft of the nozzle chamber 7 flow and from there to the injection valve element 16 over to the nozzle hole arrangement 8th , From this, the fuel, injected substantially under the high pressure (rail pressure) standing in the combustion chamber.

Von einer oberen Stirnseite 20 des Einspritzventilelementes 16 und einem in der Zeichnungsebene unteren, hülsenförmigen Abschnitt 21 eines Ventilkörpers 22 wird eine Steuerkammer 23 begrenzt, die über eine radial in dem hülsenförmigen Abschnitt 21 des Ventilkörpers 22 verlaufende Zulaufdrossel 24 mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff unmittelbar aus dem Hochdruckspeicherraum 6 versorgt wird. Der hülsenförmige Abschnitt 21 mit darin eingeschlossener Steuerkammer 23 ist radial außen von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff umschlossen, sodass ein ringförmiger Führungsspalt 25 radial zwischen dem hülsenförmigen Abschnitt 21 und dem Einspritzventilelement 16 vergleichsweise kraftstoffdicht ist.From an upper front side 20 the injection valve element 16 and a lower, sleeve-shaped section in the plane of the drawing 21 a valve body 22 becomes a control chamber 23 bounded over a radially in the sleeve-shaped portion 21 of the valve body 22 running inlet throttle 24 with high pressure fuel directly from the high pressure reservoir 6 is supplied. The sleeve-shaped section 21 with enclosed control chamber 23 is enclosed radially on the outside by high-pressure fuel, so that an annular guide gap 25 radially between the sleeve-shaped portion 21 and the injection valve element 16 is comparatively fuel-tight.

Die Steuerkammer 23 ist über einen, in dem Ventilkörper 22 angeordneten Ablaufkanal 26 mit Ablaufdrossel 27 mit einer Ventilkammer 28 verbunden, die mit einer Ventilkugel 29 eines Steuerventils 30 (Servo-Ventil) verschließbar ist. Aus der Ventilkammer 28 und damit aus der Steuerkammer 23 kann Kraftstoff in einen Niederdruckbereich 31 des Kraftstoff-Injektors 1 und von dort aus zum Injektorrücklaufanschluss 9 strömen, wenn die Ventilkugel 29, die in axialer Richtung an einem Steuerkolben 32 anliegt, der mit einer Ankerplatte 33 wirkverbunden ist, von einem stirnseitig am Ventilkörper 22 ausgebildeten Steuerventilsitz 34 abgehoben, d. h. das Steuerventil 30 geöffnet ist. Zum Verstellen des Steuerkolbens 32 und damit der Ventilkugel 29 in der Zeichnungsebene nach oben ist ein elektromagnetischer Aktuator 35 vorgesehen, der mit der Ankerplatte 33, die in einem Ankerplattenraum 36 angeordnet ist, zusammenwirkt und in der Folge auch mit dem Steuerkolben 32 und der axial benachbarten Ventilkugel 29. Bei Bestromung des Aktuators 35 hebt die Ventilkugel 29 von ihrem Steuerventilsitz 34 ab. Die Durchflussquerschnitte der Zulaufdrossel 24 und der Ablaufdrossel 27 sind dabei derart aufeinander abgestimmt, dass bei geöffnetem Steuerventil 30 ein Nettoabfluss von Kraftstoff (Kraftstoffsteuermenge) aus der Steuerkammer 23 über die Ventilkammer 28 in einen Ventilraum 37, von diesem über einen Radialkanal 38 in einen Ringkanal 39 und von diesem über einen weiteren Radialkanal 40 nach innen in den Ankerplattenraum 36 und durch einen zentrischen Kanal in einer Elektromagnetanordnung 41 zum Injektorrücklaufanschluss 9 strömt. Hierdurch sinkt der Druck in der Steuerkammer 32 rapide ab, wodurch das Einspritzventilelement 12 von seinem Einspritzventilelementsitz 16 abhebt, sodass Kraftstoff aus dem Düsenraum 7 durch die Düsenlochanordnung 8 ausströmen kann.The control chamber 23 is about one, in the valve body 22 arranged drainage channel 26 with outlet throttle 27 with a valve chamber 28 connected with a valve ball 29 a control valve 30 (Servo valve) is lockable. From the valve chamber 28 and thus from the control chamber 23 can fuel in a low pressure area 31 of the fuel injector 1 and from there to the injector return port 9 flow when the valve ball 29 in the axial direction on a control piston 32 rests with an anchor plate 33 is operatively connected, from a front side on the valve body 22 trained control valve seat 34 lifted, ie the control valve 30 is open. For adjusting the control piston 32 and thus the valve ball 29 in the drawing plane upwards is an electromagnetic actuator 35 provided with the anchor plate 33 standing in an anchor plate room 36 is arranged, cooperates and subsequently with the control piston 32 and the axially adjacent valve ball 29 , When energizing the actuator 35 raises the valve ball 29 from her control valve seat 34 from. The flow cross sections of the inlet throttle 24 and the outlet throttle 27 are matched to one another in such a way that when the control valve is open 30 a net outflow of fuel (fuel tax amount) from the control chamber 23 over the valve chamber 28 in a valve room 37 , from this via a radial canal 38 in a ring channel 39 and from this over a wide ren radial channel 40 inside into the anchor plate room 36 and by a central channel in an electromagnet arrangement 41 to the injector return port 9 flows. This reduces the pressure in the control chamber 32 rapidly, causing the injection valve element 12 from its injection valve element seat 16 lifts off, allowing fuel out of the nozzle chamber 7 through the nozzle hole arrangement 8th can flow out.

Zum Beenden des Einspritzvorgangs wird die Bestromung des elektromagnetischen Aktuators 35 unterbrochen, wodurch der Steuerkolben 32 mit der Ventilkugel 29 mittels einer Steuerfeder 42, die sich auf der Ankerplatte 33 abstützt, in der Zeichnungsebene nach unten auf ihren Steuerventilsitz 34 verstellt wird. Der durch die Zulaufdrossel 24 in die Steuerkammer 23 nachströmende Kraftstoff sorgt für eine schnelle Druckerhöhung in der Steuerkammer 23 und damit für eine auf das Einspritzventilelement 12 wirkende Schließkraft. Die daraus resultierende Schließbewegung des Einspritzventilelementes 12 kann bei Bedarf von einer nicht dargestellten, fakultativen Schließfeder unterstützt werden, die sich beispielsweise einenends an einem Umfangsbund des Einspritzventilelementes 12 und anderenends an der in der Zeichnungsebene unteren Stirnseite des hülsenförmigen Abschnitts 21 des Ventilkörpers 22 abstützt.To stop the injection process, the energization of the electromagnetic actuator 35 interrupted, causing the control piston 32 with the valve ball 29 by means of a control spring 42 that are on the anchor plate 33 supported, in the drawing plane down to its control valve seat 34 is adjusted. The through the inlet throttle 24 in the control chamber 23 inflowing fuel ensures a rapid pressure increase in the control chamber 23 and thus for one on the injection valve element 12 acting closing force. The resulting closing movement of the injection valve element 12 If necessary, it can be assisted by an optional closing spring, not shown, which, for example, adjoins one end of a circumferential collar of the injection valve element 12 and at the other end to the lower in the drawing plane end face of the sleeve-shaped portion 21 of the valve body 22 supported.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel setzt sich der Hochdruckspeicherraum 6, der hauptsächlich im Injektorkörper 11 angeordnet ist, in axialer Richtung in den Düsenkörper 13 fort. Damit der Kraftstoff bei geöffnetem Einspritzventilelement 12 aus dem Hochdruckspeicherraum 6 in axialer Richtung zu dem benachbarten, vollständig im Düsenkörper 13 ausgebildeten Düsenraum 7 strömen kann, muss der unter Hochdruck stehende Kraftstoff einen ringförmigen Strömungsquerschnitt 17 passieren, der im Wesentlichen zwischen dem Einspritzventilelement 12 und einer radial inneren Ringkante 43 einer Stufenbohrung 44 im Düsenkörper 13 gebildet ist. Genauer wird der Strömungsquerschnitt 17 zum einen, von einem von einer Durchmesserstufe 45 des Einspritzventilelementes 12 gebildeten Schaltelement 46 und zum anderen von der Ringkante 43 des Düsenkörpers 13 gebildet. Da das Schaltelement 46 von dem Einspritzventilelement 12 gebildet ist, bewegt sich dieses logischerweise vollständig synchron mit dem Einspritzventilelement. Die Durchmesserstufe 45, d. h. das Schaltelement 46 und die Ringkante 43 sind derart relativ zueinander angeordnet, dass der Strömungsquer schnitt 17 in der gezeigten Schließstellung des Einspritzventilelementes 12, bei der dieses am Einspritzventilelementsitz 16 anliegt, minimal ist. Zu erkennen ist, dass der Strömungsquerschnitt 17 bei geschlossenem Einspritzventilelement 12 lediglich von einem minimalen Umfangsspalt radial zwischen einem oberen, größeren Durchmesserabschnitt 47 des Einspritzventilelementes 12 und der Ringkante 43 des Düsenkörpers 13 bzw. einem Außenführungsabschnitt 48 gebildet ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ragt der größere Durchmesserabschnitt 47, an dem in axialer Richtung nach unten ein kleinerer Durchmesserabschnitt 49 angrenzt, axial ein Stück weit nach unten in den Düsenraum 7 hinein. Sobald das Einspritzventilelement 12 aus seiner gezeigten Schließstellung in der Zeichnungsebene nach oben weiter in die Steuerkammer 23 hinein verstellt wird, wandert das Schaltelement 46 synchron mit dem Einspritzventilelement 12 in axialer Richtung nach oben, wodurch der größere Durchmesserabschnitt 47 vollständig aus dem Düsenraum 7 herausbewegt wird und in der Folge der Strömungsquerschnitt 17, den der Kraftstoff passieren muss, um aus dem Hochdruckspeicherraum 6 in den Düsenraum 7 und weiter zur Düsenlochanordnung 8 zu gelangen, vergrößert wird.In the embodiment shown, the high-pressure storage space is set 6 , mainly in the injector body 11 is arranged, in the axial direction in the nozzle body 13 continued. So that the fuel with the injection valve element open 12 from the high pressure storage room 6 in the axial direction to the adjacent, completely in the nozzle body 13 trained nozzle space 7 can flow, the fuel under high pressure must have an annular flow cross-section 17 pass, essentially between the injection valve element 12 and a radially inner annular edge 43 a stepped bore 44 in the nozzle body 13 is formed. More precisely, the flow cross section 17 on the one hand, from one of a diameter step 45 the injection valve element 12 formed switching element 46 and on the other hand from the edge of the ring 43 of the nozzle body 13 educated. As the switching element 46 from the injection valve element 12 is formed, this moves logically completely synchronously with the injection valve element. The diameter step 45 ie the switching element 46 and the ring edge 43 are arranged relative to each other, that the flow cross section 17 in the closed position of the injection valve element shown 12 in that this at the injection valve element seat 16 is present, is minimal. It can be seen that the flow cross-section 17 with the injection valve element closed 12 only from a minimum circumferential gap radially between an upper, larger diameter portion 47 the injection valve element 12 and the ring edge 43 of the nozzle body 13 or an outer guide section 48 is formed. In the embodiment shown, the larger diameter section protrudes 47 in which, in the axial direction downwards, a smaller diameter section 49 adjacent, axially a little way down into the nozzle chamber 7 into it. Once the injection valve element 12 from its closed position shown in the drawing plane upwards into the control chamber 23 is moved in, the switching element moves 46 in synchronism with the injection valve element 12 in the axial direction upward, whereby the larger diameter section 47 completely out of the nozzle chamber 7 is moved out and in the sequence of flow cross section 17 The fuel must pass to get out of the high-pressure reservoir 6 in the nozzle chamber 7 and on to the nozzle hole arrangement 8th to get enlarged.

Beim Schließvorgang erreicht das Schaltelement 46, bzw. die von einer Durchmesserstufe 45 radial ausgebildete Schaltkante 50 wieder die Ringkante 43, sodass der Strömungsquerschnitt 17, bevor das Einspritzventilelement 12 seine Schließstellung, d. h. seinen Einspritzventilelementsitz 16 erreicht, auf das gezeigte Minimum reduziert wird. Bei einem derart minimierten Strömungsquerschnitt 17 ist der Düsenraum 7 von dem Hochdruckspeicherraum 6 schwingungstechnisch abgekoppelt, sodass im Hochdruckspeicherraum 6 auftretende Druckschwingungen nicht abgeschwächt in den Düsen raum 7 übertragen werden, wodurch Materialstress im Bereich des Düsenkörpers 13, insbesondere im Schaftbereich des Düsenraums 7 vermieden wird.During closing, the switching element reaches 46 , or the one of a diameter stage 45 radially formed switching edge 50 again the ring edge 43 so that the flow cross section 17 before the injection valve element 12 its closed position, ie its injection valve element seat 16 reached, is reduced to the minimum shown. With such a minimized flow cross-section 17 is the nozzle space 7 from the high pressure storage room 6 vibration-decoupled, so in the high-pressure reservoir 6 occurring pressure oscillations not attenuated in the nozzle space 7 be transferred, causing material stress in the area of the nozzle body 13 , in particular in the shaft region of the nozzle chamber 7 is avoided.

In 2 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Kraftstoff-Injektors 1 gezeigt. Die Funktionsweise des Kraftstoff-Injektors 1 entspricht im Wesentlichen der Funktionsweise des in 2 gezeigten Kraftstoff-Injektors 1, sodass zur Vermeidung von Wiederholungen im Folgenden im Wesentlichen nur auf die Unterschiede zu dem in 1 gezeigten und zuvor beschriebenen Kraftstoff-Injektor 1 eingegangen wird. Im Hinblick auf die Gemeinsamkeiten wird auf die vorhergehende Beschreibung sowie auf 1 verwiesen.In 2 is an alternative embodiment of a fuel injector 1 shown. The operation of the fuel injector 1 essentially corresponds to the functioning of the in 2 shown fuel injector 1 so that in order to avoid repetition in the following essentially just the differences to the in 1 shown and previously described fuel injector 1 will be received. With regard to the similarities is based on the previous description as well as on 1 directed.

Wie aus 2 ersichtlich ist, endet der Hochdruckspeicherraum 6 an der in der Zeichnungsebene unteren Seite des Injektorkörpers 11. Der Düsenraum 7, der vollständig im Düsenkörper 13 angeordnet ist, erhält hierdurch ein zusätzliches, mit dem Bezugszeichen 51 gekennzeichnetes Zwischenvolumen. Dieses befindet sich unmittelbar axial anschließend an den Führungsabschnitt 18 des einstückigen Einspritzventilelementes 12.How out 2 it can be seen, the high-pressure storage space ends 6 at the lower side of the injector body in the drawing plane 11 , The nozzle room 7 that is completely in the nozzle body 13 is arranged, thereby receives an additional, with the reference numeral 51 characterized intermediate volume. This is located directly axially adjacent to the guide section 18 the one-piece injection valve element 12 ,

An dem Einspritzventilelement 12 ist ein von diesem separates, ringförmiges Schaltelement 46 axial verstellbar gehalten, wobei das Schaltelement 46 in der Zeichnungsebene unten und radial außen eine Schaltkante 50 aufweist, die zum Minimieren des Strömungsquerschnittes 17 mit einer Ringkante 43 des Düsenkörpers 13 zusammenwirkt, wobei die Düsenkante 43 unmittelbar stirnseitig am Umfang einer Stufenbohrung 44 ausgebildet ist und den Düsenraum 7 in axialer Richtung nach oben begrenzt.At the injection valve element 12 is one of this separate, annular switching element 46 held axially adjustable, wherein the switching element 46 in the drawing plane below and radially outside a switching edge 50 having to minimize the flow area 17 with a ring edge 43 of the nozzle body 13 interacts with the nozzle edge 43 directly on the front side on the circumference of a stepped bore 44 is formed and the nozzle space 7 limited in the axial direction upwards.

Das das Einspritzventilelement 12 vollumfänglich umschließende Schaltelement 46 wird in der Zeichnungsebene in axialer Richtung nach unten von einer als Druckfeder ausgebildeten Feder 52 gegen einen Umfangsbund 53 federkraftbeaufschlagt. Die Feder 52 stützt sich hierzu einenends an einer in der Zeichnungsebene oberen Stirnseite des Schaltelementes 46 und anderenends an einer in der Zeichnungsebene unteren Seite eines am Einspritzventilelements 12 gehaltenen Sicherungsrings 54 ab. Sobald das Schaltelement 46, bzw. dessen Schaltkante 50, bei einer Schließbewegung des Einspritzventilelementes 12 in unmittelbare Nähe der Ringkante 43 gelangt, wird der Strömungsquerschnitt 17 soweit minimiert, dass der Düsenraum 7 im Hinblick auf Druckschwingungen zumindest weitgehend von dem Hochdruckspeicherraum 6 abgekoppelt ist.This is the injection valve element 12 fully enclosing switching element 46 is in the plane of the drawing in the axial direction down from a spring designed as a compression spring 52 against a perimeter 53 spring force. The feather 52 is supported for this purpose at one end in the drawing plane upper end side of the switching element 46 and at the other end to a lower side in the plane of a drawing on the injection valve element 12 held circlip 54 from. Once the switching element 46 , or its switching edge 50 , in a closing movement of the injection valve element 12 in the immediate vicinity of the edge of the ring 43 reaches, the flow cross section 17 minimized so far that the nozzle space 7 with regard to pressure oscillations at least largely from the high-pressure reservoir 6 disconnected.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 2006012078 A1 [0004]

Claims

Fuel injector, in particular a common-rail injector, for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, having an injection valve element that can be axially adjusted between a closed position and an open position ( 12 ), and with a high-pressure storage space ( 6 ), from the fuel in befindlichem in its open position injection valve element ( 12 ) in the axial direction to a nozzle space ( 7 ) and on to a nozzle hole arrangement ( 8th ) can flow, characterized in that Abkoppelmittel are provided with which the flow cross-section ( 17 ) between the high-pressure storage space ( 6 ) and the nozzle space ( 7 ) during the closing process of the injection valve element ( 12 ), preferably just before the injection valve element ( 12 ) reaches its closed position, is reducible.

Fuel injector according to claim 1, characterized in that the Abkoppelmittel are formed such that the flow cross-section ( 17 ) can not be reduced to zero.

Fuel injector according to one of claims 1 or 2, characterized in that the decoupling means are formed such that the flow cross-section ( 17 ) in befindlichem in its open position injection valve element ( 12 ) is so large that fuel from the high-pressure storage space ( 6 ), at least largely, without pressure losses in the nozzle chamber ( 7 ) can flow.

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the decoupling means synchronously with the injection valve element ( 12 ) movable switching element ( 46 ), between which and another component of the flow cross-section ( 17 ) is trained.

Fuel injector according to claim 4, characterized in that the switching element ( 46 ) from the injection valve element ( 12 ) is formed or held on this, preferably axially adjustable.

Fuel injector according to claim 5, characterized in that the switching element ( 46 ), preferably against the force of a spring, relative to the injection valve element ( 12 ), in particular axially in one direction from the nozzle hole arrangement ( 8th ) away, is adjustable.

Fuel injector according to one of claims 4 to 6, characterized in that the further component of a housing part, preferably of an axially adjacent to an injector body ( 11 ) arranged nozzle body ( 13 ) is formed.

Fuel injector according to claim 7, characterized in that a switching edge ( 50 ) of the switching element ( 46 ) in the open position of the injection valve element ( 12 ) above one with the switching element ( 46 ) cooperating annular edge ( 43 ) of the housing part is arranged.

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the one-piece or multi-part injection valve element ( 12 ) the flow cross-section ( 17 ) between the high-pressure storage space ( 6 ) and the nozzle space ( 7 ) is arranged through.

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that a fuel supply channel directly into the high pressure storage space ( 6 ), which preferably has a control chamber ( 23 ) of a control valve ( 30 ) encloses radially on the outside.