DE102009001104A1

DE102009001104A1 - fuel injector

Info

Publication number: DE102009001104A1
Application number: DE200910001104
Authority: DE
Inventors: Hans-Christoph Magel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2010-08-26
Also published as: WO2010097284A1

Abstract

Der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor besitzt einen in einem Injektorkörper angeordneten Hochdruckraum, welcher an eine Hochdruckquelle für Kraftstoff anschließbar und über von einer Düsennadel gesteuerte Einspritzdüsen mit einem Brennraum eines Motors verbindbar ist. Zur Betätigung der Düsennadel ist vorgesehen, dass die Düsennadel mit einem Steuerkolben verbunden ist, der in einem vom Hochdruckraum abgetrennten Steuerraum verdrängerwirksam angeordnet ist, welcher gedrosselt mit dem Hochdruckraum verbunden und über ein von einem Aktor betätigbares Entlastungsventil mit einem Niederdruckbereich verbindbar ist. Das Schließelement des Entlastungsventils ist mit dem Aktor fluidisch gekoppelt.The fuel injector according to the invention has a high-pressure chamber arranged in an injector body, which can be connected to a high-pressure source for fuel and can be connected to a combustion chamber of an engine via injection nozzles controlled by a nozzle needle. To actuate the nozzle needle is provided that the nozzle needle is connected to a control piston which is displaceably arranged in a separated from the high-pressure chamber control chamber, which is throttled connected to the high pressure chamber and connected via an actuatable by an actuator relief valve with a low pressure region. The closing element of the relief valve is fluidically coupled to the actuator.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftstoffinjektor mit einem in einem Injektorkörper angeordneten Hochdruckraum, welcher an eine Hochdruckquelle für Kraftstoff anschließbar und über von einer Düsennadel gesteuerte Einspritzdüsen mit einem Brennraum verbindbar ist, und mit einem Aktor, der mit der Ventilnadel zu deren Betätigung antriebsmäßig gekoppelt ist.The The invention relates to a fuel injector with an in an injector arranged high-pressure chamber, which connectable to a high pressure fuel source and via a nozzle needle controlled injectors is connectable to a combustion chamber, and with an actuator that with the valve needle to actuate their operation is coupled.

Stand der TechnikState of the art

Derartige Kraftstoffinjektoren werden serienmäßig bei so genannten Common-Rail-Systemen zur Kraftstoffeinspritzung in die Brennräume des Motors eingesetzt. Vorteilhaft ist dabei, dass der Einspritzdruck ohne Rückwirkungen auf den Betrieb des Kraftstoffinjektors an die Belastung sowie die Drehzahl des Motors angepasst werden kann.such Fuel injectors are standard with so said common rail fuel injection systems in the Combustion chambers of the engine used. It is advantageous that the injection pressure without repercussions on the operation of the fuel injector to the load and the speed of the Motors can be adjusted.

Aus der nicht vorveröffentlichten DE 10 2008 002 438.4 geht ein Kraftstoffinjektor der vorgenannten Art hervor. Dabei ist vorgesehen, dass der Aktor und die Düsennadel miteinander direkt hydraulisch gekoppelt sind. Die hydraulische Kopplung bietet einerseits den Vorteil, dass der Kraftstoffinjektor sich bei wechselnden Betriebstemperaturen und damit einhergehenden Veränderungen der Maße seiner Elemente automatisch justiert. Andererseits kann durch die hydraulische Kopplung ohne weiteres eine wünschenswerte Hubübersetzung zwischen den Aktorhüben und den Öffnungs- und Schließhüben der Düsennadel gewährleistet werden.From the not pre-published DE 10 2008 002 438.4 goes out a fuel injector of the aforementioned type. It is provided that the actuator and the nozzle needle are coupled to each other directly hydraulically. On the one hand, the hydraulic coupling offers the advantage that the fuel injector automatically adjusts itself with changing operating temperatures and concomitant changes in the dimensions of its elements. On the other hand, a desirable stroke ratio between the Aktorhüben and the opening and closing strokes of the nozzle needle can be ensured by the hydraulic coupling readily.

Ein ähnlicher Kraftstoffinjektor wird in der nicht vorveröffentlichten DE 10 2008 002 416.3 dargestellt.A similar fuel injector is in the unpublished DE 10 2008 002 416.3 shown.

Allerdings sind umfangreiche konstruktive Maßnahmen notwendig, um eine druckausgeglichene Anordnung der Düsennadel gewährleisten zu können. Eine solche druckausgeglichene Anordnung ist notwendig, um die für den Öffnungshub bzw. den Schließhub der Düsennadel notwendigen Stellkräfte und die dafür notwendigen Aktorkräfte und damit den Aufwand für den Aktor gering zu halten.Indeed extensive design measures are necessary to ensure a pressure balanced arrangement of the nozzle needle to be able to. Such a pressure balanced arrangement is necessary around the for the opening stroke or the closing stroke the nozzle needle necessary restoring forces and the necessary actuator forces and thus the effort for the actor to keep low.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung steht im Zusammenhang mit dem Problem, die Leistungsfähigkeit des Aktors nach Möglichkeit zu begrenzen, so dass für den Aktor ein geringes Bauvolumen sowie ein geringer konstruktiver Aufwand ausreichend sind und ein Kraftstoffinjektor mit geringem Bauvolumen gewährleistet werden kann.The Invention is related to the problem, the performance to limit the actor, if possible, so that for the actuator a low volume and a less constructive Effort are sufficient and a fuel injector with low Construction volume can be guaranteed.

Dementsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, einen Kraftstoffinjektor mit geringem Leistungsbedarf des Aktors zu schaffen.Accordingly It is an object of the invention to provide a fuel injector with low Power requirement of the actuator to create.

Deshalb ist bei der Erfindung vorgesehen, die Ventilnadel mit einem Verdränger zu verbinden, der in einem vom Hochdruckraum abgetrennten Steuerraum verdrängerwirksam angeordnet ist, welcher gedrosselt mit dem Hochdruckraum verbunden und über ein vom Aktor betätigbares Entlastungsventil mit einem Niederdruckbereich verbindbar ist.Therefore is provided in the invention, the valve needle with a displacer to connect, in a separated from the high-pressure chamber control room is arranged displacer effective, which throttled with connected to the high-pressure chamber and actuated by a by the actuator Relief valve with a low pressure range is connectable.

Erfindungsgemäß ist also eine servogesteuerte Düsennadel vorgesehen, d. h. der Aktor ist lediglich indirekt mit der Ventilnadel gekoppelt, indem der Aktor lediglich ein den Druck in einem Steuerraum bestimmendes Entlastungsventil betätigt und der Druck im Steuerraum seinerseits die Düsennadel steuert. Im Ergebnis kann damit der Leistungsbedarf des Aktors entsprechend den für die Ventilsteuerung notwendigen geringen Kräften äußerst begrenzt werden. Darüber hinaus kann das Öffnungs- und Schließverhalten der Düsennadel in besonders gut reproduzierbarer Weise durch konstruktiv vorgehbare hydraulische Parameter, insbesondere die Drosselwiderstände, die bei der Zu- und Ableitung von Hydraulikmedium in den bzw. aus dem Steuerraum wirksam werden, eingestellt werden.According to the invention So provided a servo-controlled nozzle needle, d. H. the actuator is only indirectly connected to the valve needle, in that the actuator merely determines the pressure in a control room Relief valve actuated and the pressure in the control room in turn controls the nozzle needle. As a result, can do with it the power requirement of the actuator according to the for the Valve control necessary low forces extremely be limited. In addition, the opening and closing behavior of the nozzle needle in particular good reproducible way by structurally vorgehbare hydraulic Parameter, in particular the throttle resistors, at the supply and discharge of hydraulic medium into and out of the control room effectively will be set.

Gemäß der Erfindung weist das Entlastungsventil einen mit dem Aktor hydraulisch gekoppelten Schließkörper auf. Damit lassen sich eine wünschenswerte Hubübersetzung zwischen dem Aktorhub und dem Öffnungshub des Schließkörpers sowie eine automatische Anpassung der Position des Schließkörpers an die Position des Aktors gewährleisten, d. h. durch thermische Belastungen verursachte Änderungen der Maße von Elementen des Kraftstoffinjektors werden automatisch kompensiert, so dass ein gut reproduzierbares Steuerverhalten des Kraftstoffinjektors gewährleistet wird.According to the Invention, the relief valve hydraulically with the actuator coupled closing body on. This can be done a desirable stroke translation between the Actuator stroke and the opening stroke of the closing body and an automatic adjustment of the position of the closing body to ensure the position of the actuator, d. H. by thermal Strains caused changes in the dimensions of Elements of the fuel injector are automatically compensated, so that a well reproducible control behavior of the fuel injector is guaranteed.

Für die hydraulische Kopplung kann zweckmäßig vorgesehen sein, dass der Aktor einen in einem Geberarbeitsraum verdrängerwirksamen Geberkolben betätigt und der Schließkörper des Entlastungsventils mit einem Nehmerkolben verbunden ist, welcher in einem mit dem Geberarbeitsraum kommunizierenden Nehmerarbeitsraum verdrängerwirksam angeordnet ist und bei Zufuhr von Fluid in den Nehmerarbeitsraum einen den Schließkörper in dessen Offenlage überführenden Öffnungshub ausführt.For the hydraulic coupling may be appropriate be that the actor one in a donor workspace displacement-effective Master piston actuated and the closing body the relief valve is connected to a slave piston, which in a slave workroom communicating with the donor workroom is arranged displacer effective and with supply of fluid in the slave workspace one the closing body in its open position überführenden opening stroke performs.

Vorzugsweise ist das Schließglied des Entlastungsventils druckausgeglichen angeordnet, so dass die notwendigen Aktorkräfte extrem gering bleiben.Preferably is the closing element of the relief valve pressure balanced arranged so that the necessary actuator forces extremely stay low.

In zweckmäßiger konstruktiver Ausgestaltung der Erfindung kann das Schließglied des Entlastungsventils als in einer zum Steuerraum offenen Bohrung geführter Plunger ausgebildet sein, dessen Querschnitt dem Querschnitt des dem Schließköper zugeordneten Sitzes des Entlastungsventils entspricht.In an expedient structural embodiment of the invention, the closing member of the relief valve may be formed as in a hole open to the control chamber bore plunger whose Cross section corresponds to the cross section of the closing body associated with the seat of the relief valve.

Des Weiteren ist zweckmäßig vorgesehen, die hydraulische Kopplung zwischen dem Schließglied des Entlastungsventils und dem Aktor niederdruckseitig anzuordnen.Of Furthermore, it is expedient to provide the hydraulic Coupling between the closing member of the relief valve and to arrange the actuator on the low pressure side.

Im Übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche und die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher erläutert wird.Furthermore is in terms of preferred features of the invention to the claims and the following explanation of the drawing, based the one particularly preferred embodiment of the invention is explained in more detail.

Schutz wird nicht nur für angegebene oder dargestellte Merkmalskombinationen sondern auch für prinzipiell beliebige Kombinationen der angegebenen oder dargestellten Einzelmerkmale beansprucht.protection is not only for specified or illustrated feature combinations but also for basically any combination of claimed or illustrated individual features claimed.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

In der Zeichnung zeigt die einzige Figur einen schematisierten Axialschnitt einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors.In The drawing shows the single figure a schematic axial section a particularly advantageous embodiment of the invention Fuel injector.

Ausführungsform der ErfindungEmbodiment of invention

Gemäß der Zeichnung besitzt der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor einen Injektorkörper 1 mit einem Niederdruckkörper 2 sowie einen Düsenkörper 3, der mit dem Niederdruckkörper 2 mittels einer Überwurfmutter 4 unter axialer Zwischenschaltung eines ersten und zweiten Zwischenkörpers 5 und 6 verbunden ist. Der Niederdruckkörper 2 umfasst einen Niederdruckraum 7, der mit einer zu einem Kraftstoffreservoir bzw. Tank führenden Rücklaufleitung 8 sowie über Bohrungen im Zwischenkörper 5 mit einem Ringraum 9 verbunden ist, welcher innerhalb der Überwurfmutter 4 zwischen dem Innenumfang der Überwurfmutter 4 und dem Außenumfängen der Zwischenkörper 5 und 6 sowie des Düsenkörpers 3 angeordnet ist. Der Düsenkörper 3 umschließt einen Hochdruckraum 10, der über eine den Niederdruckkörper 2 sowie die Zwischenkörper 5 und 6 durchsetzende Hochdruckleitung 11 mit einer Hockdruckquelle für Kraftstoff, in der Regel ein so genanntes Common Rail (CR) verbunden und über Einspritzdüsen 12, die mittels einer Düsennadel 13 gesteuert werden, mit einem nicht näher dargestellten Brennraum eines Motors zur Kraftstoffeinspritzung verbindbar ist.According to the drawing, the fuel injector according to the invention has an injector body 1 with a low pressure body 2 and a nozzle body 3 that with the low-pressure body 2 by means of a union nut 4 under the axial interposition of a first and second intermediate body 5 and 6 connected is. The low-pressure body 2 includes a low pressure space 7 , with a leading to a fuel reservoir or tank return line 8th as well as holes in the intermediate body 5 with an annulus 9 which is connected inside the union nut 4 between the inner circumference of the union nut 4 and the outer peripheries of the intermediate bodies 5 and 6 as well as the nozzle body 3 is arranged. The nozzle body 3 encloses a high-pressure chamber 10 that has a low pressure body over it 2 as well as the intermediate bodies 5 and 6 passing high pressure line 11 with a high-pressure source for fuel, usually a so-called common rail (CR) and connected via injectors 12 by means of a nozzle needle 13 be controlled with a combustion chamber, not shown, of an engine for fuel injection is connectable.

Die Düsennadel 13 ist mit einem plungerartigen Steuerkolben 14 verbunden, der in einem vom Hochdruckraum 10 abgetrennten Steuerraum 15 verdrängerwirksam angeordnet ist. Der Steuerraum 15 wird vom Hochdruckraum 10 durch eine auf dem Steuerkolben 14 axial verschiebbare Dichthülse 16 abgetrennt, die mittels einer Schraubendruckfeder 17, welche zwischen einem Kragen am Steuerkolben 14 und dem zugewandten Stirnrand der Dichthülse 16 eingespannt ist, gegen die zugewandte Stirnseite des Zwischenkörpers 6 gespannt, wobei die Dichthülse 16 mit einer stirnseitigen schar fen Ringkante dicht auf einer ringlinienförmigen Zone am Zwischenkörper 6 aufsitzt. Die Schraubendruckfeder 17 wirkt gleichzeitig als Schließfeder der Düsennadel 13, die von der Feder 17 gegen einen ringlinienförmigen Sitz 18 gespannt wird, so dass in Schließlage der Düsennadel 13 ein Düseneingangsraum 19 vom Hochdruckraum 10 abgetrennt wird.The nozzle needle 13 is with a plunger-like control piston 14 connected in one of the high pressure room 10 separated control room 15 is arranged displacer effective. The control room 15 is from the high pressure room 10 by one on the control piston 14 axially displaceable sealing sleeve 16 separated, by means of a helical compression spring 17 which is between a collar on the control piston 14 and the facing end edge of the sealing sleeve 16 is clamped against the facing end face of the intermediate body 6 cocked, with the sealing sleeve 16 with a frontal sharp fen ring edge tightly on a ring-shaped zone on the intermediate body 6 seated. The helical compression spring 17 simultaneously acts as a closing spring of the nozzle needle 13 that by the spring 17 against a ring-shaped seat 18 is tensioned so that in the closed position of the nozzle needle 13 a nozzle entrance room 19 from the high pressure room 10 is separated.

Der Steuerraum 15 ist einerseits über eine Eingangsdrossel 20 und eine daran anschließende Ausnehmung im Zwischenkörper 5 mit der Hochdruckleitung 11 und andererseits über eine Ausgangsleitung bzw. -drossel 21 mit einem Ventilraum 22 eines Entlastungsventils 23 verbunden, dessen plungerartiger Schließkörper 24 einen den Zwischenkörper 6 zunächst axial und dann radial durchsetzenden Ausgang 25 steuert, so dass der Ventilraum 22 in der dargestellten Schließlage des Schließkörpers 24 vom Ringraum 9 und damit vom Niederdruckraum 7 abgetrennt und in Offenlage des Schließkörpers 24 mit dem Ringraum 9 und damit mit dem Niederdruckraum 7 und der daran anschließenden Rücklaufleitung 8 kommuniziert.The control room 15 is on the one hand via an input throttle 20 and a subsequent recess in the intermediate body 5 with the high pressure line 11 and on the other hand via an output line or throttle 21 with a valve chamber 22 a relief valve 23 connected, whose plungerartiger closing body 24 one the intermediate body 6 first axially and then radially penetrating output 25 controls, leaving the valve room 22 in the illustrated closed position of the closing body 24 from the annulus 9 and thus from the low-pressure room 7 separated and in the open position of the closing body 24 with the annulus 9 and thus with the low-pressure room 7 and the subsequent return line 8th communicated.

An seinem dem Zwischenkörper 6 zugewandten Ende besitzt der Schließkörper 24 eine scharfe Dichtkante, die mit einer ringlinienförmigen Zone eines Flachsitzes 26 auf der oberen Stirnseite des Zwischenkörpers 6 zusammenwirkt.At his the intermediate body 6 facing the end has the closing body 24 a sharp sealing edge, with a ring-shaped zone of a flat seat 26 on the upper end face of the intermediate body 6 interacts.

Grundsätzlich können die miteinander dichtend zusammenwirkenden Elemente am Schließkörper 24 und am Zwischenkörper 6 auch andere Formen aufweisen. Beispielsweise könnte der Schließkörper 24 eine kegelige oder sphärische kreisförmige Dichtfläche besitzen, die mit einem passenden, bspw. als Ringkante ausgebildeten Sitz am Zwischenkörper 6 zusammenwirkt. Jedoch sollten die miteinander zusammenwirkenden Dichtelemente derart ausgebildet sein, dass in der dargestellten Schließlage des Schließkörpers 24 praktisch dessen gesamter Querschnitt nur von dem im Ausgang 25 anstehenden Niederdruck des Ringraums 9 bzw. des Niederdruckraums 7 in Öffnungsrichtung beaufschlagt wird.Basically, the sealingly cooperating elements on the closing body 24 and on the intermediate body 6 also have other shapes. For example, the closing body could 24 have a conical or spherical circular sealing surface, with a matching, for example, designed as an annular edge seat on the intermediate body 6 interacts. However, the cooperating sealing elements should be designed such that in the illustrated closed position of the closing body 24 practically its entire cross-section only from the one in the exit 25 pending low pressure of the annulus 9 or the low pressure space 7 is acted upon in the opening direction.

Der plungerförmige Schließköper 24 ist axial verschiebbar in einer den Zwischenkörper 5 durchsetzenden Axialbohrung angeordnet, an der ein radial innen durch den Schließ körper 24 begrenzter Ringraum 27 vorgesehen ist, der über Bohrungen im Zwischenkörper 5 mit dem Ringraum 9 bzw. dem Niederdruckraum 7 kommuniziert.The plunger-shaped closing body 24 is axially displaceable in one the intermediate body 5 arranged through axial bore, at the radially inwardly through the closing body 24 limited annulus 27 is provided, which has holes in the intermediate body 5 with the annulus 9 or the low pressure space 7 communicated.

An seinem vom Zwischenkörper 6 abgewandten Ende ist der Schließkörper 24 mit einem Nehmerkolben 28 verbunden, der in einem Nehmerarbeitsraum 29 verdrängerwirksam angeordnet ist. Dieser Nehmerarbeitsraum 29 ist in einer zum Niederdruckraum 7 offenen Bohrung im Zwischenkörper 5 angeordnet und bildet einen das mit dem Nehmerkolben 28 verbundene Ende des Schließkörpers 24 umschließenden Ringraum, der durch den Nehmerkolben 28 vom Niederdruckraum 7 abgetrennt wird. Innerhalb des Nehmerkolbens 28 ist eine nach oben offene Sackbohrung vorgesehen, in der ein plungerartiger Geberkolben 30 axial verschiebbar angeordnet ist, wobei dieser Geberkolben 30 im Nehmerkolben 28 einen Geberarbeitsraum 31 vom Niederdruckraum 7 absperrt. Der Geberarbeitsraum 31 und der Nehmerarbeitsraum 29 sind miteinander über eine im Nehmerkolben 28 angeordnete Axialbohrung 32, die vorzugsweise als Drosselbohrung ausgebildet ist, verbunden.At his from the intermediate body 6 opposite end is the closing body 24 with a slave piston 28 Connected in a workroom 29 is arranged displacer effective. This slave workroom 29 is in a low pressure room 7 open hole in the intermediate body 5 arranged and forms a with the slave piston 28 connected end of the closing body 24 enclosing annulus, which passes through the slave piston 28 from the low pressure room 7 is separated. Inside the slave piston 28 an upwardly open blind bore is provided, in which a plungerartiger master piston 30 is arranged axially displaceable, said master piston 30 in the slave piston 28 a donor workroom 31 from the low pressure room 7 shuts off. The donor workroom 31 and the takeaway workspace 29 are together over one in the slave piston 28 arranged axial bore 32 , which is preferably designed as a throttle bore connected.

Innerhalb des Niederdruckraums 7 ist ein vorzugsweise piezoelektrischer Aktor 33 angeordnet, der mit einer kugelkalottenförmigen Wölbung auf der oberen Stirnseite eines mit dem Aktor 33 verbundenen Fußteils 34 an einem Boden des Niederdruckkörpers 2 und mit einer ähnlich kugelkalottenförmigen Wölbung an der unteren Stirnseite eines mit dem Aktor 33 verbundenen Kopfteils 35 am Geberkolben 30 abgestützt ist. Durch die genannten Wölbungen eine gewisse Schräglage des Aktors 33 relativ zur Achse des Schließglieds 24 bzw. des Geberkolbens 30 zugelassen werden.Within the low pressure room 7 is a preferably piezoelectric actuator 33 arranged, with a spherical cap-shaped curvature on the upper end face of a with the actuator 33 connected foot part 34 at a bottom of the low-pressure body 2 and with a similar spherical cap-shaped curvature on the lower end side of a with the actuator 33 connected headboard 35 at the master piston 30 is supported. Due to the curvatures mentioned a certain inclination of the actuator 33 relative to the axis of the closing member 24 or the master piston 30 be allowed.

Zwischen den einander zugewandten Stirnseiten des Kopfteils 35 und des Zwischenkörpers 5 ist eine Schraubendruckfeder 36 eingespannt, die das Kopfteil 35 und damit dem Aktor 33 vom Zwischenkörper 5 abzurücken sucht.Between the mutually facing end faces of the head part 35 and the intermediate body 5 is a helical compression spring 36 clamped the headboard 35 and with it the actor 33 from the intermediate body 5 looking to move away.

Außerdem ist zwischen dem oberen Stirnrand des Nehmerkolbens 28 und der zugewandten Stirnseite des Kopfteils 35 eine Schraubendruckfeder 37 eingespannt, die den Nehmerkolben 28 und damit auch den Schließkörper 24 nach abwärts in die Schließlage des Schließkörpers 24 spannt.In addition, between the upper end edge of the slave piston 28 and the facing end of the head part 35 a helical compression spring 37 clamped the slave piston 28 and thus also the closing body 24 downwards into the closed position of the closing body 24 stressed.

Der dargestellte Kraftstoffinjektor funktioniert wie folgt:
Der Aktor 33 lässt sich über seine elektrischen Kontakte 38 elektrisch entladen bzw. durch Verbindung mit einer elektrischen Spannungsquelle elektrisch aufladen. Im elektrisch entladenen Zustand hat der Aktor 33 seine vertikal kurze Länge, bei elektrischer Aufladung geht der Aktor 33 in einen vertikal elongierten Zustand über.The illustrated fuel injector works as follows:
The actor 33 can be over his electrical contacts 38 electrically discharged or electrically charged by connection to an electrical voltage source. In the electrically discharged state, the actuator has 33 its vertical short length, with electric charge goes the actuator 33 in a vertically elongated state.

Wie in der Zeichnung dargestellt ist, sind die Einspritzdüsen 12 bei elektrisch entladenem Aktor 33 durch die auf dem Sitz 18 aufsitzende Düsennadel 13 abgesperrt. Es wird also kein Kraftstoff in den angeschlossenen Brennraum eingespritzt.As shown in the drawing, the injectors are 12 with electrically discharged actuator 33 through the on the seat 18 seated nozzle needle 13 shut off. So no fuel is injected into the connected combustion chamber.

Wenn nun der Aktor 33 elektrisch aufgeladen und dementsprechend vertikal elongiert wird, führt das Kopfteil 35 gegenüber der zeichnerisch dargestellten Lage einen Abwärtshub aus, mit der Folge, dass auch der Geberkolben 30 im Nehmerkolben 28 nach abwärts geschoben wird und dementsprechend den Geberarbeitsraum 31 verkleinert. Damit wird Fluid aus dem Geberarbeitsraum 31 über die Axialbohrung 32 im Nehmerkolben 28 in den Nehmerarbeitsraum 29 verschoben und der Nehmerkolben 28 bewegt sich zusammen mit dem Schließkörper 24 in Aufwärtsrichtung. Dies hat zur Folge, dass das Entlastungsventil 23 geöffnet und dessen Ventilraum 22 mit dem Ringraum 9 bzw. dem Niederdruckraum 7 verbunden wird. Dementsprechend sinkt der Druck im Steuerraum 15, welcher zuvor über die Eingangsdrossel 20 mit dem Hochdruck der Hochdruckleitung 11 aufgeladen worden war, auf den Druck des Niederdruckraums 7 ab. Damit wird die Düsennadel 13 durch den im Hochdruckraum 10 anstehenden hohen Druck, welcher auf einen effektiven Querschnitt wirkt, der durch die Differenz zwischen dem Querschnitt des Steuerkolbens 14 und den Querschnitt des Sitzes 18 bestimmt wird, nach aufwärts verschoben, wobei der Hochdruckraum 10 mit dem Eingangsraum 19 der Einspritzdüsen 12 verbunden und Kraftstoff durch die Einspritzdüsen 12 in den benachbarten Brennraum eingespritzt wird.If now the actor 33 electrically charged and accordingly elongated vertically, leads the headboard 35 compared to the position shown in the drawing a downward stroke, with the result that the master piston 30 in the slave piston 28 pushed down and accordingly the donor workspace 31 reduced. This is fluid from the donor workspace 31 over the axial bore 32 in the slave piston 28 in the taker workroom 29 moved and the slave piston 28 moves together with the closing body 24 in the upward direction. This has the consequence that the relief valve 23 opened and its valve chamber 22 with the annulus 9 or the low pressure space 7 is connected. Accordingly, the pressure in the control room decreases 15 , which previously had the input throttle 20 with the high pressure of the high pressure line 11 had been charged to the pressure of the low pressure chamber 7 from. This will be the nozzle needle 13 through the in the high pressure room 10 high pressure applied, which acts on an effective cross section, by the difference between the cross section of the control piston 14 and the cross section of the seat 18 is determined, moved upwards, the high pressure space 10 with the entrance room 19 the injectors 12 connected and fuel through the injectors 12 is injected into the adjacent combustion chamber.

Wenn nachfolgend der Aktor 33 wieder elektrisch entladen und dementsprechend vertikal verkürzt wird, kann sich der Geberkolben 30 unter Vergrößerung des Geberarbeitsraums 31 relativ zum Nehmerkolben 28 nach aufwärts verschieben, so dass der Geberarbeitsraum 31 über die Axialbohrung 32 im Nehmerkolben 28 Fluid aus dem Neh merarbeitsraum 29 aufnimmt, wobei sich der Nehmerkolben 28 zusammen mit dem Schließglied 24 des Entlastungsventils 23 nach abwärts in die Schließlage des Schließglieds 24 verlagert. Damit wird der Steuerraum 15 vom Niederdruck des Ringraums 9 bzw. des Niederdruckraums 7 abgetrennt und über die Eingangsdrossel 20 mit Hochdruckfluid aus der Hochdruckleitung 11 beladen, so dass die Schraubendruckfeder 17 die Düsennadel 13 wieder in die dargestellte Schließlage auf den Sitz 18 einstellen kann.If subsequently the actor 33 again electrically discharged and accordingly shortened vertically, the master piston can 30 under magnification of the donor workspace 31 relative to the slave piston 28 move upwards so that the donor workspace 31 over the axial bore 32 in the slave piston 28 Fluid from the utility room 29 takes up, with the slave piston 28 together with the closing member 24 the relief valve 23 downwards into the closed position of the closing member 24 relocated. This will be the control room 15 from the low pressure of the annulus 9 or the low pressure space 7 separated and over the input throttle 20 with high pressure fluid from the high pressure line 11 loaded so that the helical compression spring 17 the nozzle needle 13 again in the illustrated closed position on the seat 18 can adjust.

Durch entsprechende Bemessung der Drosselwiderstände der Eingangsdrossel 20 und der Ausgangsleitung bzw. -drossel 21 sowie der Axialbohrung 32 im Nehmerkolben 28 und einer ggf. in der Hochdruckleitung 11 angeordneten Drossel 39 kann die Schließ- und Öffnungsgeschwindigkeit der Düsennadel 13 eingestellt werden. Im Hinblick auf einen möglichst geringen Leistungsbedarf des Aktors 33 ist vorteilhaft, dass der Schließköper 24 des Entlastungsventils 23 ständig druckausgeglichen ist. In der dargestellten Schließlage wird die untere Stirnseite des Schließkörpers 24 nur vom Niederdruck des Ringraums 9 bzw. des Niederdruckraums 7 beaufschlagt, dessen Niederdruck auch am oberen Ende des Schließkörpers 24 wirksam ist. Wenn der Schließkörper 24 seine Offenlage hat, wirkt auf die untere Stirnseite des Schließkörpers 24 ebenfalls nur der vorgenannten Niederdruck, weil der Ventilraum 22 nunmehr mit dem Ringraum 9 bzw. dem Niederdruckraum 7 kommuniziert.By appropriate dimensioning of the choke resistors of the input choke 20 and the output line or choke 21 and the axial bore 32 in the slave piston 28 and one possibly in the high pressure line 11 arranged throttle 39 can the closing and opening speed of the nozzle needle 13 be set. With regard to the lowest possible power requirement of the actuator 33 is advantageous that the closing body 24 the discharge tung valve 23 constantly pressure balanced. In the illustrated closed position, the lower end side of the closing body 24 only from the low pressure of the annulus 9 or the low pressure space 7 whose low pressure is also at the upper end of the closing body 24 is effective. When the closing body 24 its open position acts on the lower end face of the closing body 24 also only the aforementioned low pressure because of the valve chamber 22 now with the annulus 9 or the low pressure space 7 communicated.

Der Nehmerarbeitsraum 29 ist auch dann, wenn im Ventilraum 22 bei in Schließlage befindlichem Schließkörper 24 Hochdruck ansteht, gegenüber einem Hochdruck-Leckagestrom durch den Ringspalt zwischen dem Außenumfang des Schließkörpers 24 und dem Innenumfang der den Schließkörper 24 aufnehmenden Bohrung des Zwischenkörpers 5 abgesichert, weil ein solcher Leckagestrom durch den Ringraum 24 vor Erreichen des Nehmerarbeitsraums 29 zum Ringraum 9 und damit zum Niederdruckraum 7 ausgeleitet wird.The employee workroom 29 is even when in the valve room 22 when in closed position closing body 24 High pressure is present, compared to a high-pressure leakage flow through the annular gap between the outer periphery of the closing body 24 and the inner periphery of the closing body 24 receiving bore of the intermediate body 5 hedged, because such a leakage current through the annulus 24 before reaching the employee workspace 29 to the annulus 9 and thus to the low-pressure room 7 is discharged.

Der Drosselwiderstand der ggf. in der Hochdruckleitung 11 angeordneten Drossel 39 ist vorzugsweise geringer als der Drosselwiderstand der Einspritzdüsen 12, so dass in der Einspritzphase, das heißt bei in Offenlage befindlicher Düsennadel 13, im Hochdruckraum 10 kein nennenswerter Druckabfall gegenüber der die Hochdruckleitung 11 spei senden Hochdruckquelle (Common Rail CR) auftreten kann. Damit wird die Leistung der Hochdruckquelle in der Einspritzphase optimal genutzt.The throttle resistance of possibly in the high pressure line 11 arranged throttle 39 is preferably less than the throttle resistance of the injectors 12 , so that in the injection phase, that is, in open-lying nozzle needle 13 , in the high pressure room 10 no appreciable pressure drop compared to the high pressure line 11 Spei send high-pressure source (common rail CR) may occur. Thus, the power of the high pressure source is used optimally in the injection phase.

In der Zeichnung sind der Aktor 33 und die Düsennadel 13 exzentrisch zueinander angeordnet. Dies bietet den Vorteil, dass die Hochdruckleitungen 11 innerhalb eines sehr massiven Bereiches des Niederdruckkörpers 2 angeordnet sein kann.In the drawing are the actuator 33 and the nozzle needle 13 arranged eccentrically to each other. This offers the advantage that the high pressure lines 11 within a very massive area of the low pressure body 2 can be arranged.

Im Übrigen kann vorgesehen sein, im Niederdruckraum eines vorgegebenen Überdruck aufrecht zu erhalten (von z. B. 10 bar). Dazu kann die Rücklaufleitung 8 durch ein auf den vorgegebenen Überdruck eingestelltes Druckbegrenzungsventil gesteuert werden.Incidentally, it may be provided to maintain a predetermined overpressure in the low-pressure space (of, for example, 10 bar). For this purpose, the return line 8th be controlled by a set to the predetermined pressure relief valve.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 102008002438 [0003]
- DE 102008002416 [0004]

Claims

Fuel injector with one in an injector body ( 1 ) arranged high-pressure space ( 10 ) which can be connected to a high-pressure source for fuel (CR) and via a nozzle needle ( 13 ) controlled injection nozzles ( 12 ) is connectable to a combustion chamber, and with an actuator ( 33 ), which with the nozzle needle ( 13 ) is drivingly coupled by the nozzle needle ( 13 ) with a control piston ( 14 ) connected in one of the high pressure room ( 10 ) separated control room ( 15 ) is arranged displacer effective, which throttled with the high-pressure chamber ( 10 ) and via an actuator ( 33 ) actuatable relief valve ( 23 ) with a low pressure area ( 9 . 7 ), characterized in that the relief valve ( 23 ) one with the actuator ( 33 ) hydraulically coupled closing body ( 24 ) having.

Fuel injector according to claim 1, characterized in that the actuator ( 33 ) one in a donor workroom ( 31 ) displacement-effective master piston ( 30 ) and the closing body ( 24 ) with a taker workroom communicating with the donor workspace ( 29 ) displacer slave piston ( 28 ), which upon supply of fluid into the slave workspace ( 29 ) a the closing body ( 24 ) performs in its open position überführenden opening stroke.

Fuel injector according to one of claims 1 or 2, characterized in that the closing body ( 24 ) is arranged pressure balanced.

Fuel injector according to claim 3, characterized in that the closing body ( 24 ) than in one to the control room ( 15 ) open bore guided plunger is formed, whose cross section is substantially the cross section of the associated seat of the relief valve ( 23 ) corresponds.

Fuel injector according to one of claims 1 to 4, characterized in that the hydraulic coupling between actuator ( 33 ) and closing body ( 24 ) is arranged on the low pressure side.

Fuel injector according to claim 5, characterized in that on one of the plunger-shaped closing body ( 24 ) axially leading bore a through the outer periphery of the plunger limited annular space ( 27 ) arranged with the low pressure side ( 9 . 7 ) communicates.

Fuel injector according to one of claims 1 to 6, characterized in that the nozzle needle ( 13 ) and the closing body ( 24 ) of the relief valve ( 23 ) and / or the actuator ( 33 ) are arranged eccentrically to each other.

Fuel injector according to claim 7, characterized in that the high pressure space ( 10 ) with the high-pressure source (CR) via a channel ( 11 ) is connectable, the longitudinal axis of the axis of the actuator ( 33 ) with respect to the axis of the nozzle needle ( 13 ) is substantially diametrically opposite.

Fuel injector according to one of claims 1 to 8, characterized in that the actuator ( 33 ) at a bottom of the injector body ( 1 ) or a stationary abutment and / or on the master piston ( 30 ) is supported wobbly.

Fuel injector according to one of claims 1 to 9, characterized in that the closing body ( 24 ) of the relief valve ( 23 ) with a control room ( 15 ) facing end with its valve seat ( 26 ) cooperates.

Fuel injector according to one of claims 1 to 10, characterized in that the closing body ( 24 ) of the relief valve ( 23 ) with a flat seat ( 26 ) cooperates.

Fuel injector according to one of claims 1 to 11, characterized in that the hydraulic coupling between actuator ( 33 ) and closing body ( 24 ) works with reversal of the direction of movement, wherein the closing body counter to the direction of movement of the actuator ( 33 ) opens.

Fuel injector according to one of claims 1 to 12, characterized in that the hydraulic coupling between actuator ( 33 ) and closing body ( 24 ) one in a stationary part ( 5 ) of the injector body ( 1 ) arranged slave space ( 29 ) having.

Fuel injector according to one of claims 1 to 13, characterized in that the hydraulic coupling between actuator ( 33 ) and closing body ( 24 ) one in the slave piston ( 28 ) arranged encoder space ( 31 ) having.

Fuel injector according to claim 14, characterized in that donor and Nehmerraum ( 29 . 31 ) over a channel ( 32 ) in the slave piston ( 28 ) communicate.