DE102010040989A1 - Control valve unit for a fuel injector - Google Patents

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Abstract

Steuerventileinheit und Kraftstoffinjektor mit einer Steuerventileinheit, umfassend einen Steuerventilkörper mit einer Steuerventilausnehmung, in welcher ein Steuerventilelement zwischen mindestens einer ersten und einer zweiten Teilstellung beweglich gelagert ist, sowie einen mit Kraftstoff befüllbaren Steuerraum, dessen Volumen durch eine daran angrenzende Angriffsfläche eines Betätigungselementes für ein Kraftstoffeinspritzventil begrenzt wird, wobei die Position des Betätigungselementes in Abhängigkeit von dem Kraftstoffdruck im Steuerraum einstellbar ist. Die Steuerventilausnehmung ist mit einem Niederdruckbereich verbunden und es besteht eine erste Fluidverbindung zwischen der Steuerventilausnehmung und dem Steuerraum sowie eine zweite Fluidverbindung zwischen der Steuerventilausnehmung und einer Hochdruckzuleitung im Injektor. In der ersten Schaltstellung des Steuerventilelements ist der Steuerraum von dem Niederdruckbereich entkoppelt und die Hochdruckzuleitung hydraulisch mit dem Steuerraum gekoppelt, während in der zweiten Schaltstellung des Steuerventilelementes der Steuerraum hydraulisch mit dem Niederdruckbereich gekoppkoppelt ist. Mit der erfindungsgemäßen Steuerventileinheit kann die Injektordynamik verbessert und die Schaltleckage reduziert werden.Control valve unit and fuel injector with a control valve unit, comprising a control valve body with a control valve recess, in which a control valve element is movably mounted between at least a first and a second partial position, and a control chamber that can be filled with fuel, the volume of which is limited by an adjoining contact surface of an actuating element for a fuel injection valve is, the position of the actuating element is adjustable as a function of the fuel pressure in the control chamber. The control valve recess is connected to a low-pressure area and there is a first fluid connection between the control valve recess and the control chamber and a second fluid connection between the control valve recess and a high-pressure feed line in the injector. In the first switching position of the control valve element, the control chamber is decoupled from the low pressure area and the high pressure feed line is hydraulically coupled to the control chamber, while in the second switching position of the control valve element the control chamber is hydraulically coupled to the low pressure area. With the control valve unit according to the invention, the injector dynamics can be improved and the switching leakage can be reduced.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerventileinheit für einen Kraftstoffinjektor mit einem eine Ventilausnehmung aufweisenden Ventilköper, in dem ein Ventilelement zwischen einer ersten und einer zweiten Schaltstellung beweglich gelagert ist. Von der Ventilausnehmung besteht jeweils eine Fluidverbindung zu einem Steuerraum und einem Niederdruckbereich des Kraftstoffinjektors. Abhängig von der Schaltstellung des Ventilelementes ist der Steuerraum hydraulisch mit dem Niederdruckbereich gekoppelt oder von diesem entkoppelt.The invention relates to a control valve unit for a fuel injector with a valve body having a valve body, in which a valve element is movably mounted between a first and a second switching position. Of the valve recess is in each case a fluid connection to a control chamber and a low pressure region of the fuel injector. Depending on the switching position of the valve element, the control chamber is hydraulically coupled to the low-pressure region or decoupled from this.

Derartige Steuerventile kommen zum Einsatz für Kraftstoffinjektoren mit sogenannter indirekter Betätigung des Einspritzventils. Ein solcher Kraftstoffinjektor weist ein Einspritzventil zur Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine und ein Steuerventil zur Ansteuerung des Einspritzventils auf. Das Einspritzventil umfasst einen Düsenkörper mit einer Düsenkörperausnehmung, in welcher eine Düsennadel beweglich gelagert ist. Die Düsennadelausnehmung mündet an der Düsenspitze meist in ein Sackloch, von dem mindestens ein Einspritzloch ausgeht. Je nach Position der Düsennadel wird ein Fluidfluss durch das mindestens eine Einspritzloch in der Düse freigegeben oder unterbunden. Im geschlossenen Zustand des Einspritzventils bildet die Düsennadel einen Dichtsitz mit einem Düsennadelsitz im Düsenkörper. Im geöffneten Zustand des Einspritzventils ist die Düsennadel von dem Düsennadelsitz abgehoben und Kraftstoff kann von einer Hochdruckzuleitung zu dem Einspritzloch gelangen um durch dieses in den Brennraum eingespritzt zu werden. Die Position der Düsennadel wird durch die Steuerventileinheit indirekt von einem Aktor gesteuert.Such control valves are used for fuel injectors with so-called indirect actuation of the injection valve. Such a fuel injector has an injection valve for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine and a control valve for actuating the injection valve. The injection valve comprises a nozzle body with a nozzle body recess in which a nozzle needle is movably mounted. The Düsennadelausnehmung opens at the nozzle tip usually in a blind hole from which emerges at least one injection hole. Depending on the position of the nozzle needle, a fluid flow through the at least one injection hole in the nozzle is released or prevented. In the closed state of the injection valve, the nozzle needle forms a sealing seat with a nozzle needle seat in the nozzle body. In the open state of the injection valve, the nozzle needle is lifted from the nozzle needle seat and fuel can pass from a high pressure supply line to the injection hole to be injected through this into the combustion chamber. The position of the nozzle needle is indirectly controlled by the control valve unit by an actuator.

Der Aktor, welcher beispielsweise ein Piezoaktor sein kann, wird elektrisch angesteuert und stellt einen Betriebshub zur Betätigung des Kraftstoffeinspritzventils bereit. Bei direkt angetriebenen Injektoren kann der Betriebshub des Aktors direkt auf das Ventilelement des Kraftstoffeinspritzventils, beziehungsweise die Düsennadel, übertragen werden. Diese Erfindung betrifft jedoch Kraftstoffinjektoren, bei welchen der Betriebshub über die Steuerventileinheit hydraulisch auf die Düsennadel übertragen wird. Ein solches Steuerventil wird auch als Servoventil bezeichnet. Durch die hydraulische Übertragung des Betriebeshubs von dem Aktor auf die Düsennadel kann beispielsweise die Hubstrecke vergrößert werden.The actuator, which may be a piezoelectric actuator, for example, is electrically actuated and provides an operating stroke for actuating the fuel injection valve. In directly driven injectors, the operating stroke of the actuator can be transmitted directly to the valve element of the fuel injection valve, or the nozzle needle. However, this invention relates to fuel injectors in which the operating stroke is transmitted hydraulically via the control valve unit to the nozzle needle. Such a control valve is also referred to as a servo valve. By the hydraulic transmission of the operating stroke of the actuator on the nozzle needle, for example, the stroke can be increased.

Bei einem indirekt gesteuerten Kraftstoffeinspritzventil grenzt die Düsennadel an einen sogenannten Steuerraum an. optional kann auch zwischen die Düsennadel und den Steuerraum ein Steuerkolben zwischengeschaltet sein. Im Folgenden wird für Düsennadel oder Steuerkolben der allgemeine Begriff Betätigungselement verwendet. Das Betätigungselement weist an seinem der Düsenspitze abgeneigten Ende eine Angriffsfläche auf, welche das Volumen des Steuerraums begrenzt. Der Steuerraum ist mit Kraftstoff gefüllt, dessen Druck durch das Steuerventil variiert werden kann. Durch den Druck des Kraftstoffs im Steuerraum wird ein Druck auf die Angriffsfläche des Betätigungselementes ausgeübt, welcher eine Kraft auf das Betätigungselement in Richtung auf den Düsennadelsitz ausübt.In an indirectly controlled fuel injection valve, the nozzle needle adjoins a so-called control chamber. Optionally, a control piston can also be interposed between the nozzle needle and the control chamber. Hereinafter, the general term actuator is used for nozzle needle or spool. The actuating element has at its nozzle end angled end on an attack surface which limits the volume of the control chamber. The control chamber is filled with fuel, the pressure of which can be varied by the control valve. By the pressure of the fuel in the control chamber, a pressure is exerted on the engagement surface of the actuating element, which exerts a force on the actuating element in the direction of the nozzle needle seat.

An einer zweiten Angriffsfläche des Betätigungselementes wirkt der Kraftstoffdruck in einem zweiten Kraftstoffvolumen, dem Düsenraum in Gegenrichtung auf das Betätigungselement ein. Der Düsenraum ist mit einer Kraftstoffzuleitung unter Hochdruck verbunden, die beispielsweise von einem Common-Rail kommt. Im Düsenraum herrscht daher im Wesentlichen Raildruck bzw. Systemdruck.At a second engagement surface of the actuating element, the fuel pressure acts in a second fuel volume, the nozzle chamber in the opposite direction to the actuating element. The nozzle chamber is connected to a fuel supply line under high pressure, which comes for example from a common rail. In the nozzle chamber, therefore, there is essentially rail pressure or system pressure.

Abhängig von dem Kraftstoffdruck im Steuerraum ist das Gleichgewicht der auf das Betätigungselement wirkenden Kräfte veränderlich. Somit kann die Düsennadel zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung des Einspritzventils bewegt werden. Eine zusätzliche Kraftkomponente in Richtung zum Düsennadelsitz, d. h. in Schließrichtung kann durch eine im Steuerraum vorgesehene Düsenfeder ausgeübt werden.Depending on the fuel pressure in the control chamber, the balance of forces acting on the actuator is variable. Thus, the nozzle needle can be moved between an open position and a closed position of the injection valve. An additional force component in the direction of the nozzle needle seat, d. H. in the closing direction can be exercised by a nozzle spring provided in the control chamber.

Der Steuerraum wird über eine Zulaufdrossel mit Kraftstoff aus einer Hochdruckleitung befüllt. Bei geschlossenem Steuerventil besteht daher nach ausreichend langer Zeit auch im Steuerraum Systemdruck. Durch Öffnen des Steuerventils wird eine Fluidverbindung zwischen dem Steuerraum und einem Niederdruckbereich im Injektor hergestellt. Der Niederdruckbereich kann beispielsweise durch einen Aktorraum, in welchem der Piezoaktor angeordnet ist, gebildet sein. Bei geöffnetem Steuerventil kann somit Kraftstoff aus dem Steuerraum über eine Ablaufdrossel in den Niederdruckbereich abfließen, wodurch der Druck im Steuerraum sinkt. Der Druck im Steuerraum ist dabei bestimmt durch das Verhältnis von Zulaufdrossel zu Ablaufdrossel.The control chamber is filled via an inlet throttle with fuel from a high-pressure line. When the control valve is closed, therefore, system pressure exists in the control room after a sufficiently long time. By opening the control valve, a fluid connection is established between the control chamber and a low-pressure region in the injector. The low-pressure region can be formed, for example, by an actuator chamber in which the piezoactuator is arranged. With the control valve open, fuel can thus flow out of the control chamber via an outlet throttle into the low-pressure region, as a result of which the pressure in the control chamber decreases. The pressure in the control chamber is determined by the ratio of inlet throttle to outlet throttle.

Die Dynamik des Einspritzventils, d. h. die Geschwindigkeit, mit welcher das Einspritzventil geöffnet und geschlossen werden kann, hängt maßgeblich von den Dimensionen der Zulauf- und Ablaufdrossel sowie der Federkraft einer Düsenfeder ab. Während die Öffnungsgeschwindigkeit des Einspritzventils vom Verhältnis von Ablaufdrossel zu Zulaufdrossel zuzüglich einer eventuellen Federkraft bestimmt wird, sind die Dimensionen der Zulaufdrossel und die Federkraft für die Schließgeschwindigkeit entscheidend.The dynamics of the injector, d. H. The speed with which the injection valve can be opened and closed depends largely on the dimensions of the inlet and outlet throttle and the spring force of a nozzle spring. While the opening speed of the injection valve is determined by the ratio of outlet throttle to inlet throttle plus a possible spring force, the dimensions of the inlet throttle and the spring force for the closing speed are crucial.

Bei herkömmlichen Steuerventilen besteht im geöffneten Fall eine direkte Verbindung vom Hochdruckbereich über die Zulaufdrossel und die geöffnete Ablaufdrossel in den Niederdruckbereich. Dies verursacht eine unerwünschte Leckage, die sogenannte Schaltleckage und beeinflusst die Emissionen der Brennkraftmaschine ungünstig. Die Menge der Schaltleckage wird vor allem durch die Dimension der Ablaufdrossel bestimmt. In the case of conventional control valves, there is a direct connection from the high-pressure region via the inlet throttle and the opened outlet throttle into the low-pressure region in the open case. This causes an undesirable leakage, the so-called switching leakage and affects the emissions of the internal combustion engine unfavorable. The amount of switching leakage is mainly determined by the dimension of the outlet throttle.

Um die Dynamik des Einspritzventils zu beeinflussen ist es bekannt, eine Bypassdrossel vorzusehen. Diese führt jedoch zu einer zusätzlichen Leckage. Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der Dynamik, d. h. Erhöhung der Schließgeschwindigkeit des Einspritzventils ist die Anordnung einer Drossel zwischen dem Hochdruckzulauf und dem Kraftstoffreservoir an der Düse. Eine solche Drossel bewirkt, dass Kraftstoff bei geöffnetem Einspritzventil gedrosselt nachfließt, wodurch sich während einer Einspritzung der Druck im Düsenraum bzw. im Krafstoffreservoir verringert. Dies führt zu einer Verringerung der Gegenkraft auf die Düsennadel, so dass sich die Schließgeschwindigkeit des Einspritzventils erhöht. Der verringerte Druck im Düsenraum beeinflusst jedoch auch die Einspritzung und damit die Emissionen der Verbrennung ungünstig.In order to influence the dynamics of the injection valve, it is known to provide a bypass throttle. However, this leads to additional leakage. Another way to improve the dynamics, d. H. Increasing the closing speed of the injection valve is the arrangement of a throttle between the high-pressure inlet and the fuel reservoir at the nozzle. Such a throttle causes fuel to flow throttled when the injection valve is open, which reduces the pressure in the nozzle chamber or in the fuel reservoir during an injection. This leads to a reduction of the counterforce on the nozzle needle, so that the closing speed of the injection valve increases. However, the reduced pressure in the nozzle chamber also adversely affects the injection and thus the combustion emissions unfavorably.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Steuerventileinheit anzugeben, mit welcher die Schaltleckage reduziert und die Dynamik des Einspritzventils verbessert werden kann.The invention is therefore based on the object to provide an improved control valve unit with which the switching leakage can be reduced and the dynamics of the injector can be improved.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Steuerventileinheit gemäß dem unabhängigen Anspruch 1, sowie durch einen Kraftstoffinjektor mit einer erfindungsgemäßen Steuerventileinheit.The object is achieved by a control valve unit according to the independent claim 1, and by a fuel injector with a control valve unit according to the invention.

Eine erfindungsgemäße Steuerventileinheit für einen Kraftstoffinjektor umfasst einen Steuerventilkörper mit einer Steuerventilausnehmung, in welcher ein Steuerventilelement zwischen mindestens einer ersten und einer zweiten Schaltstellung beweglich gelagert ist. Die Steuerventileinheit umfasst ferner einen mit Kraftstoff befüllbaren Steuerraum dessen Volumen durch eine daran angrenzende Angriffsfläche eines Betätigungselements für ein Kraftstoffeinspritzventil begrenzt wird, wobei die Position des Betätigungselementes in Abhängigkeit von einem Kraftstoffdruck im Steuerraum einstellbar ist. Zwischen der Steuerventilausnehmung und dem Steuerraum besteht mindestens eine erste Fluidverbindung und die Steuerventilausnehmung ist mit einem Niederdruckbereich verbunden. Eine zweite Fluidverbindung besteht zwischen der Steuerventilausnehmung und einer Hochdruckzuleitung. Erfindungsgemäß entkoppelt das Steuerventilelement in der ersten Schaltstellung den Steuerraum von dem Niederdruckbereich, während die Hochdruckzuleitung hydraulisch mit dem Steuerraum gekoppelt ist. In der zweiten Schaltstellung des Steuerventilelementes ist erfindungsgemäß der Steuerraum mit dem Niederdruckbereich hydraulisch gekoppelt und der Hochdruckzulauf ist von dem Steuerraum entkoppelt.A control valve unit according to the invention for a fuel injector comprises a control valve body with a control valve recess, in which a control valve element is movably mounted between at least one first and one second switch position. The control valve unit further comprises a fuel-fillable control chamber whose volume is limited by an adjoining engagement surface of an actuating element for a fuel injection valve, wherein the position of the actuating element in dependence on a fuel pressure in the control chamber is adjustable. There is at least a first fluid connection between the control valve recess and the control chamber and the control valve recess is connected to a low-pressure region. A second fluid connection exists between the control valve recess and a high pressure supply line. According to the invention, the control valve element decouples the control chamber from the low-pressure region in the first switching position, while the high-pressure feed line is hydraulically coupled to the control chamber. In the second switching position of the control valve element according to the invention the control chamber is hydraulically coupled to the low-pressure region and the high-pressure inlet is decoupled from the control chamber.

Der Steuerventilkörper kann Teil eines Injektorkörpers sein, wobei der Injektorkörper mehrteilig ausgeführt sein kann. Beispielsweise kann der Injektorkörper einen gesonderten Ventilkörper und/oder Drosselkörper umfassen. In dem Steuerventilkörper ist die Steuerventilausnehmung angeordnet, in welcher das Steuerventilelement zwischen einer ersten und einer zweiten Schaltstellung beweglich ist. Die erste Schaltstellung wird im Folgenden auch als Schließstellung bezeichnet. Die zweite Schaltstellung des Steuerventils wird auch als Offenstellung bezeichnet.The control valve body may be part of an injector body, wherein the injector body may be made in several parts. For example, the injector body may comprise a separate valve body and / or throttle body. In the control valve body, the control valve recess is arranged, in which the control valve element between a first and a second switching position is movable. The first switching position is referred to below as the closed position. The second switching position of the control valve is also referred to as open position.

Das Volumen des Steuerraums wird durch eine daran angrenzende Angriffsfläche eines Betätigungselements für das Kraftstoffeinspritzventil begrenzt. Das Betätigungselement ist beispielsweise die Düsennadel des Kraftstoffeinspritzventils oder ein Steuerkolben zur Betätigung der Düsennadel. Die Angriffsfläche kann einfach die der Düsenspitze abgeneigte Stirnfläche der Düsennadel oder des Steuerkolbens sein, es sind aber auch andere Ausbildungen der Angriffsfläche möglich. Insbesondere muss die Angriffsfläche keine ebene Fläche sein.The volume of the control chamber is limited by an adjoining engagement surface of an actuator for the fuel injection valve. The actuating element is, for example, the nozzle needle of the fuel injection valve or a control piston for actuating the nozzle needle. The attack surface may simply be the nozzle tip angled end face of the nozzle needle or the control piston, but there are other configurations of the attack surface possible. In particular, the attack surface does not have to be a flat surface.

In Abhängigkeit von der Position des Betätigungselementes wird ein Fluidfluss durch mindestens ein Einspritzloch in einem Brennraum freigegeben oder unterbunden. Der im Steuerraum befindliche Kraftstoff übt einen Druck auf die Angriffsfläche des Betätigungselements aus. In einem Düsenraum am düsenseitigen. Ende der Düsennadel oder des Betätigungselementes wird ein Gegendruck über eine zweite Angriffsfläche auf das Betätigungselement ausgeübt. Die Gegenkraft aus dem Düsennadelraum wirkt auf das Betätigungselement in Öffnungsrichtung des Kraftstoffeinspritzventils während der Druck im Steuerraum eine Kraft in Schließrichtung auf die Düsennadel ausübt. Die Position des Betätigungselementes wird dann durch das Kräfteverhältnis der an den beiden Angriffsflächen des Betätigungselementes angreifenden Kräfte eingestellt. Daher ist die Position des Betätigungselementes in Abhängigkeit von dem Kraftstoffdruck im Steuerraum einstellbar.Depending on the position of the actuating element, a fluid flow is released or prevented by at least one injection hole in a combustion chamber. The fuel in the control chamber exerts a pressure on the attack surface of the actuating element. In a nozzle chamber at the nozzle side. End of the nozzle needle or the actuating element, a back pressure is applied via a second engagement surface on the actuating element. The counterforce from the nozzle needle chamber acts on the actuating element in the opening direction of the fuel injection valve while the pressure in the control chamber exerts a force in the closing direction on the nozzle needle. The position of the actuating element is then adjusted by the force ratio of the forces acting on the two engagement surfaces of the actuating element. Therefore, the position of the actuating element is adjustable in dependence on the fuel pressure in the control chamber.

Zwischen dem Steuerraum und der Steuerventilausnehmung besteht eine erste Fluidverbindung. Diese kann beispielsweise mindestens einen Kommunikationskanal zwischen Steuerventilausnehmung und Steuerraum aufweisen. In diesem kann eine Drossel angeordnet sein. Eine zweite Fluidverbindung besteht zwischen der Steuerventilausnehmung und der Hochdruckzuleitung von Kraftstoff. Diese kann ebenfalls einen Kommunikationskanal aufweisen beispielsweise mit einer Zulaufdrossel. Als Kommunikationskanal oder Fluidverbindung wird hier eine beliebige Anordnung von Hohlräumen bezeichnet, die einen Fluidfluss zwischen der Steuerventilausnehmung und dem Steuerraum bzw. der Steuerventilausnehmung und der Hochdruckzuleitung ermöglicht. Darüber hinaus ist die Steuerventilausnehmung erfindungsgemäß mit einem Niederdruckbereich verbunden. Als Niederdruckbereich dient beispielsweise ein Aktorraum, in welchem ein Piezoaktor oder ein anderer Aktor angeordnet ist.There is a first fluid connection between the control chamber and the control valve recess. This can, for example, have at least one communication channel between control valve recess and control chamber. In this, a throttle may be arranged. A second fluid connection exists between the control valve recess and the high-pressure feed line of fuel. This can also be a communication channel have, for example, with an inlet throttle. As a communication channel or fluid connection is here any arbitrary arrangement of cavities referred to, which allows fluid flow between the control valve recess and the control chamber or the Steuerventilausnehmung and the high pressure supply line. In addition, the control valve recess according to the invention is connected to a low-pressure region. As an example, an actuator chamber in which a piezoelectric actuator or another actuator is arranged serves as a low-pressure region.

In der ersten Schaltstellung, des Steuerventilelementes ist der Steuerraum hydraulisch mit der Hochdruckzuleitung gekoppelt.In the first switching position, the control valve element, the control chamber is hydraulically coupled to the high pressure supply line.

Der Aktor kann durch eine Steuereinheit elektrisch angesteuert werden zur Bereitstellung eines Betriebshubs zur Betätigung des Steuerventilelementes. Durch den Aktorhub kann somit das Steuerventilelement zwischen der ersten und zweiten Schaltstellung bewegt werden.The actuator can be electrically controlled by a control unit to provide an operating stroke for actuating the control valve element. As a result of the actuator stroke, the control valve element can thus be moved between the first and second switching positions.

In der ersten Schaltstellung, d. h. in der Schließstellung, ist der Steuerraum hydraulisch mit der Hochdruckzuleitung gekoppelt und von dem Niederdruckbereich entkoppelt. In dieser Stellung kann kein Kraftstoff von dem Steuerraum in den Niederdruckbereich abfließen. Gleichzeitig besteht eine hydraulische Koppelung zwischen der ersten und der zweiten Fluidverbindung und der Steuerraum ist über die erste und zweite Fluidverbindung mit Kraftstoff von der Hochdruckzuleitung befüllbar. Die Hochdruckzuleitung kann beispielsweise eine Kraftstoffleitung innerhalb des Injektors sein, die mit dem Rail einer Common-Rail Einspritzsystems verbunden sein kann.In the first switching position, d. H. in the closed position, the control chamber is hydraulically coupled to the high pressure supply line and decoupled from the low pressure region. In this position, no fuel can flow from the control room in the low pressure area. At the same time there is a hydraulic coupling between the first and the second fluid connection and the control chamber is filled via the first and second fluid connection with fuel from the high pressure supply line. The high pressure supply line may be, for example, a fuel line within the injector, which may be connected to the rail of a common rail injection system.

Im Steuerraum herrscht somit der Kraftstoffdruck auf der Hochdruckzuleitung.In the control room thus the fuel pressure prevails on the high pressure supply line.

Wenn das Steuerventilelement durch den Aktorhub in eine zweite Schaltstellung (Offenstellung) bewegt wird, wird der Steuerraum hydraulisch mit dem Niederdruckbereich gekoppelt. Somit kann Kraftstoff aus dem Steuerraum in den Niederdruckbereich abfließen. Gleichzeitig verschließt das Steuerventilelement die Verbindung zwischen der zweiten Fluidverbindung zwischen der Steuerventilausnehmung und der Hochdruckzuleitung und dem Steuerraum, so dass diese voneinander entkoppelt werden. In diesem Zustand kann kein Kraftstoff von der Hochdruckzuleitung in den Steuerraum nachfließen, während Kraftstoff in den Niederdruckbereich abfließen kann. Durch den Abfluss von Kraftstoff in den Niederdruckbereich sinkt der Druck im Steuerraum. Dies bewirkt eine Verschiebung des Kräftegleichgewichts auf die Düsennadel bzw. das Betätigungselement. Als Folge wird die Düsennadel von ihrem Dichtsitz abgehoben, so dass Kraftstoff durch das mindestens eine Einspritzloch in den Brennraum eingespritzt werden kann.When the control valve element is moved to a second switching position (open position) by the actuator stroke, the control chamber is hydraulically coupled to the low-pressure region. Thus, fuel can flow from the control room in the low pressure area. At the same time, the control valve element closes the connection between the second fluid connection between the control valve recess and the high pressure supply line and the control chamber, so that they are decoupled from each other. In this state, no fuel can flow from the high-pressure feed line into the control chamber, while fuel can flow into the low-pressure region. Due to the outflow of fuel into the low-pressure area, the pressure in the control room decreases. This causes a shift in the equilibrium of forces on the nozzle needle or the actuating element. As a result, the nozzle needle is lifted from its sealing seat, so that fuel can be injected through the at least one injection hole in the combustion chamber.

Mit der erfindungsgemäßen Steuerventileinheit ist also jeweils entweder der Zulauf zum Steuerraum geöffnet oder der Ablauf in den Niederdruckbereich. Auf diese Weise kann eine direkte Leckage von der Hochdruckzuleitung in den Niederdruckbereich als Schaltleckage vermieden werden. Dies führt zu einem geringeren Energieverlust aufgrund von Druckverlusten und zu verbesserten Emissionswerten im Verbrennungsprozess der Brennkraftmaschine.With the control valve unit according to the invention, in each case either the inlet to the control chamber is opened or the outlet into the low-pressure region. In this way, a direct leakage from the high pressure supply line in the low pressure region can be avoided as switching leakage. This leads to a lower energy loss due to pressure losses and to improved emission values in the combustion process of the internal combustion engine.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Steuerventileinheit liegt darin, dass eine Zulaufdrossel und eine Ablaufdrossel aus dem Steuerraum unabhängig von einander dimensioniert werden können, ohne die Schaltleckage zu vergrößern.Another advantage of the control valve unit according to the invention is that an inlet throttle and an outlet throttle from the control chamber can be dimensioned independently of each other, without increasing the switching leakage.

Auf diese Weise können die Öffnungs- und die Schließdynamik des Einspritzventils unabhängig voneinander eingestellt werden.In this way, the opening and the closing dynamics of the injector can be set independently.

Um eine hohe Schließgeschwindigkeit zu ermöglichen, kann beispielsweise eine Zulaufdrossel mit einem geringen Durchflusswiderstand verwendet werden. Zusätzlich kann für eine hohe Schließgeschwindigkeit eine starke Düsenfeder im Steuerraum vorgesehen werden, welche eine Kraft auf das Betätigungselement in Schließrichtung des Einspritzventils ausübt. Somit können zwei Effekte ein schnelles Schließen des Einspritzventils bewirken. Eine Düsenfeder kann bei gleicher Funktion im Steuerraum oder außerhalb des Steuerraumes angeordnet sein.In order to enable a high closing speed, for example, an inlet throttle with a low flow resistance can be used. In addition, a strong nozzle spring can be provided in the control chamber for a high closing speed, which exerts a force on the actuating element in the closing direction of the injection valve. Thus, two effects can cause a quick closing of the injector. A nozzle spring can be arranged with the same function in the control room or outside the control room.

Zum Öffnen des Einspritzventils kann dagegen der Druck im Steuerraum im Vergleich zu herkömmlichen Steuerventilen schneller auf ein niedrigeres Niveau absinken, da bei geöffnetem Steuerventil der Zulauf zum Steuerraum unterbrochen ist und die Ablaufdrossel entsprechend groß sein kann. Somit ist trotz großer Zulaufdrossel und starker Düsenfeder der minimale Öffnungsdruck des Einspritzventils nicht notwendigerweise erhöht. Der minimale Öffnungsdruck bezeichnet den minimalen Druck im Düsenraum, bei welchem sich das Einspritzventil öffnet. Er wird im Wesentlichen bestimmt durch die Summe der durch die Düsenfeder und den Steuerraumdruck hervorgerufenen Kraftwirkungen auf das Betätigungselement in Schließrichtung und die Größe der Angriffsflächen am Betätigungselement.To open the injection valve, however, the pressure in the control chamber can fall faster compared to conventional control valves to a lower level, since the supply to the control chamber is interrupted when the control valve is open and the outlet throttle can be correspondingly large. Thus, despite the large inlet throttle and strong nozzle spring, the minimum opening pressure of the injection valve is not necessarily increased. The minimum opening pressure refers to the minimum pressure in the nozzle space at which the injection valve opens. It is essentially determined by the sum of the force exerted by the nozzle spring and the control chamber pressure force effects on the actuator in the closing direction and the size of the attack surfaces on the actuator.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Steuerventileinheit umfasst die erste Fluidverbindung zwischen dem Steuerraum und der Steuerventilausnehmung nur einen einzigen Kommunikationskanal. Die hydraulische Koppelung von Steuerraum zum Niederdruckbereich bzw. zur Hochdruckzuleitung erfolgt in dieser Ausführungsvariante über den gemeinsamen Verbindungskanal zwischen Steuerraum und Steuerventilausnehmung, der je nach Schaltstellung des Steuerventils in unterschiedlicher Richtung mit Kraftstoff durchströmt wird.According to a preferred embodiment of the control valve unit according to the invention, the first fluid connection between the control chamber and the control valve recess comprises only a single communication channel. The hydraulic coupling of the control chamber to the low-pressure region or to the high pressure supply line takes place in this embodiment via the common connection channel between the control chamber and Steuerventilausnehmung, which is traversed depending on the switching position of the control valve in different directions with fuel.

In dem gemeinsamen Kommunikationskanal zwischen Steuerventilausnehmung und Steuerraum ist vorzugsweise ein schaltbares Drosselelement angeordnet. Ein solches schaltbares Drosselelement ist aus der zum Prioritätszeitpunkt dieser Anmeldung unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2009 039 609.8 der Anmelderin bekannt, deren Inhalt hier vollumfänglich miteinbezogen wird. Je nach Ventilstellung des Steuerventilelementes in der erfindungsgemäßen Steuerventileinheit wird durch den gemeinsamen Kommunikationskanal ein Kraftstofffluss in den Steuerraum hinein oder aus dem Steuerraum hinaus ermöglicht.In the common communication channel between Steuerventilausnehmung and control chamber, a switchable throttle element is preferably arranged. Such a switchable throttle element is from the unpublished German patent application at the time of priority of this application DE 10 2009 039 609.8 the applicant, the content of which is fully incorporated here. Depending on the valve position of the control valve element in the control valve unit according to the invention, a fuel flow into the control chamber into or out of the control chamber is made possible by the common communication channel.

Das schaltbare Drosselelement kann beispielsweise je nach Fließrichtung des Kraftstoffs einen unterschiedlichen Drosselwiderstand aufweisen, so dass auch mit einem gemeinsamen Kommunikationskanal für beide Fließrichtungen ein Zulauf- und ein Ablaufdrosselwiderstand unabhängig voneinander festgelegt werden können. Somit können auch bei einem gemeinsamen Kommunikationskanal die Öffnungs- und Schließdynamik des Kraftstoffeinspritzventils unabhängig voneinander eingestellt werden. Durch Verwendung eines schaltbaren Drosselelements kann somit auch mit einem gemeinsamen Kommunikationskanal die Nadeldynamik verbessert werden.The switchable throttle element may, for example, depending on the direction of flow of the fuel have a different throttle resistance, so that even with a common communication channel for both flow directions an inlet and an outlet throttle can be set independently. Thus, even with a common communication channel, the opening and closing dynamics of the fuel injection valve can be set independently. By using a switchable throttle element can thus be improved with a common communication channel, the needle dynamics.

In einer alternativen Ausgestaltung bestehen jedoch zwei voneinander getrennte Kommunikationskanäle zwischen Steuerventilausnehmung und Steuerraum, wovon einer mit dem Hochdruckzulauf und der andere mit dem Niederdruckbereich hydraulisch gekoppelt werden kann. Bei dieser Ausführungsvariante weist die Steuerventilausnehmung vorzugsweise zwei durch das Steuerventilelement voneinander getrennte Teilvolumina auf.In an alternative embodiment, however, there are two separate communication channels between Steuerventilausnehmung and control room, one of which can be hydraulically coupled to the high pressure inlet and the other with the low pressure area. In this embodiment variant, the control valve recess preferably has two partial volumes which are separated from one another by the control valve element.

Von einem ersten Teilvolumen geht jeweils eine Fluidverbindung zum Steuerraum und zum Niederdruckbereich aus. Das zweite Teilvolumen weist jeweils eine Fluidverbindung zum Hochdruckzulauf und zum Steuerraum auf. Die beiden Teilvolumina der Steuerventilausnehmung sind durch das Steuerventilelement voneinander getrennt. Das Steuerventilelement ist dabei zwischen mindestens zwei Schaltstellungen beweglich geführt, wobei in der ersten Schaltstellung eine Fluidverbindung zwischen Steuerraum und Niederdruckbereich im ersten Teilvolumen unterbrochen ist. In der zweiten Schaltstellung ist eine Fluidverbindung zwischen Steuerraum und Hochdruckzuleitung im zweiten Teilvolumen unterbrochen. Vorzugsweise ist das Steuerventilelement dabei mit einem nur geringen Spiel in der Steuerventilausnehmung geführt so dass eine Leckage zwischen den beiden Teilvolumina weitgehend vermieden werden kann.From a first partial volume in each case a fluid connection to the control chamber and the low pressure area. The second partial volume has in each case a fluid connection to the high-pressure inlet and to the control chamber. The two sub-volumes of the control valve recess are separated from each other by the control valve element. The control valve element is movably guided between at least two switching positions, wherein in the first switching position, a fluid connection between the control chamber and low-pressure region in the first partial volume is interrupted. In the second switching position, a fluid connection between the control chamber and the high pressure supply line in the second subvolume is interrupted. Preferably, the control valve element is guided with only a small clearance in the control valve recess so that leakage between the two partial volumes can be largely avoided.

Das Steuerventilelement kann beispielsweise ballförmig ausgestaltet sein. Eine andere Variante ist eine pilzförmige Ausgestaltung, wobei beispielsweise ein zylindrischer Bereich des Steuerventilelementes in einem hohlzylindrischen Bereich der Steuerventilausnehmung geführt ist. Es sind jedoch auch vielfältige andere Formen des Steuerventilelementes möglich. Möglich ist auch eine aus mehrteilige Ausgestaltung des Steuerventilelementes.The control valve element may be designed, for example, ball-shaped. Another variant is a mushroom-shaped configuration, wherein, for example, a cylindrical region of the control valve element is guided in a hollow-cylindrical region of the control valve recess. However, there are also many other forms of the control valve element possible. It is also possible a multi-part design of the control valve element.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist in der Steuerventilausnehmung zusätzlich eine Steuerventilfeder vorgesehen, welche auf das Steuerventilelement eine Kraft vorzugsweise in Richtung der ersten Schaltstellung ausübt. Je nach Art des Aktors zur Betätigung des Steuerventilelementes kann somit die Bewegung des Steuerventilelementes in die Schließstellung beschleunigt werden.According to a preferred refinement, a control valve spring is additionally provided in the control valve recess, which force preferably exerts a force on the control valve element in the direction of the first switching position. Depending on the type of actuator for actuating the control valve element, the movement of the control valve element into the closed position can thus be accelerated.

Vorzugsweise weißt die zweite Fluidverbindung zwischen Hochdruckzuleitung und Steuerventilausnehmung stromaufwärts von der Steuerventilausnehmung eine Zulaufdrossel auf. Durch diese kann der Zulauf von Kraftstoff in den Steuerraum unabhängig von einem schaltbaren oder einfachen Drosselelement im Ablauf geregelt werden, und somit die Schließgeschwindigkeit des Kraftstoffeinspritzventils eingestellt werden.Preferably, the second fluid connection between the high-pressure feed line and the control valve recess has an inlet throttle upstream of the control valve recess. Through this, the feed of fuel into the control chamber can be controlled independently of a switchable or simple throttle element in the flow, and thus the closing speed of the fuel injection valve can be adjusted.

Ein unabhängiger Gegenstand der Erfindung ist ein Kraftstoffeinspritzventil mit einer erfindungsgemäßen Steuerventileinheit wie oben beschrieben.An independent object of the invention is a fuel injection valve with a control valve unit according to the invention as described above.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den 1 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen schematisch:In the following, the invention is based on the in the 1 to 9 illustrated embodiments explained in more detail. They show schematically:

1: Eine Anordnung einer ersten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Steuerventileeinheit mit einem schaltbaren Drosselelement; 1 : An arrangement of a first embodiment of the control valve unit according to the invention with a switchable throttle element;

2: Eine Detailansicht der ersten Ausführungsvariante der Steuerventileinheit in der ersten Schaltstellung; 2 : A detailed view of the first embodiment of the control valve unit in the first switching position;

3: Eine Detailansicht der ersten Ausführungsvariante der Steuerventileinheit in der zweiten Schaltstellung; 3 : A detailed view of the first embodiment of the control valve unit in the second switching position;

4: Eine Steuerventileinheit gemäß einer zweiten Ausführungsvariante in einer ersten Schaltstellung; 4 A control valve unit according to a second embodiment in a first switching position;

5: Die zweite Ausführungsvariante der Steuerventileinheit in der zweiten Schaltstellung; 5 : The second embodiment of the control valve unit in the second switching position;

6: Eine dritte Ausführungsvariante der Steuerventileinheit; 6 A third embodiment of the control valve unit;

7: Die dritte Ausführungsvariante der Steuerventileinheit in der Einbausituation in einem Injektor; 7 : The third embodiment of the control valve unit in the installation situation in an injector;

8: Eine vierte Ausführungsvariante der Steuerventileinheit in der Einbausituation in einem Injektor; und 8th A fourth variant of the control valve unit in the installation situation in an injector; and

9: Eine fünfte Ausführungsvariante der Steuerventileinheit in der Einbausituation in einem Injektor. 9 : A fifth embodiment of the control valve unit in the installation situation in an injector.

Die in 1 gezeigte erste Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Steuerventileinheit 10 weist einen Steuerventilkörper 11 mit einer darin angeordneten Steuerventilausnehmung 12 auf. Innerhalb der Steuerventilausnehmung 12 ist ein ballförmiges Steuerventilelement 13 angeordnet. Das Steuerventilelement 13 kann durch einen Aktor 26 zwischen einer ersten Schaltstellung und einer zweiten Schaltstellung bewegt werden. In 1 ist die erste Schaltstellung dargestellt. Die Steuerventilausnehmung 12 ist mit einem Niederdruckbereich 20 verbunden, in welchem der Aktor beweglich ist. Von der Steuerventilausnehmung 12 besteht eine erste Fluidverbindung 17 mit dem Steuerraum 14 des Kraftstoffeinspritzventils, sowie eine zweite Fluidverbindung 18 zu einer Hochdruckzuleitung mit Raildruck.In the 1 shown first embodiment of the control valve unit according to the invention 10 has a control valve body 11 with a control valve recess disposed therein 12 on. Inside the control valve recess 12 is a ball-shaped control valve element 13 arranged. The control valve element 13 can by an actor 26 be moved between a first switching position and a second switching position. In 1 is the first switching position shown. The control valve recess 12 is with a low pressure area 20 connected, in which the actuator is movable. From the control valve recess 12 there is a first fluid connection 17 with the control room 14 the fuel injection valve, and a second fluid connection 18 to a high-pressure supply line with rail pressure.

In der ersten Schaltstellung (Schließstellung) ist das Steuerventilelement 13 in einer Anlageposition, so dass der Niederdruckbereich 20 hydraulisch von dem Steuerraum 14 und der ersten Fluidverbindung 17 entkoppelt ist. Somit kann kein Kraftstoff aus dem Steuerraum 14 durch die Fluidverbindung 17 und die Steuerventilausnehmung 12 in den Niederdruckbereich 20 abfließen. Gleichzeitig besteht eine Fluidverbindung zwischen der mit dem Steuerraum 14 verbundenen ersten Fluidverbindung 17 und der mit dem Kraftstoffzulauf verbundenen zweiten Fluidverbindung 18. In dieser ersten Schaltstellung der erfindungsgemäßen Steuerventileinheit 10 kann somit unter Hochdruck stehender Kraftstoff von der Hochdruckzuleitung 19 durch die Fluidverbindung 18, Steuerventilausnehmung 12 und Fluidverbindung 17 in den Steuerraum des Kraftstoffeinspritzventils fließen.In the first switching position (closed position) is the control valve element 13 in an investment position, so the low pressure area 20 hydraulically from the control room 14 and the first fluid connection 17 is decoupled. Thus, no fuel from the control room 14 through the fluid connection 17 and the control valve recess 12 in the low pressure area 20 flow away. At the same time there is a fluid connection between the with the control room 14 connected first fluid connection 17 and the second fluid connection connected to the fuel inlet 18 , In this first switching position of the control valve unit according to the invention 10 can thus high-pressure fuel from the high pressure supply line 19 through the fluid connection 18 , Control valve recess 12 and fluid communication 17 flow into the control chamber of the fuel injection valve.

Der Kraftstofffluss in den Steuerraum 14 ist durch eine stromaufwärts von der Steuerventilausnehmung angeordnete Zulaufdrossel 22 sowie durch ein schaltbares Drosselelement 21, welches in die Fluidverbindung 17 integriert ist, gedrosselt. Die beiden Drosselelemente 21, 22 bestimmen die Geschwindigkeit mit welcher sich der Kraftstoffdruck innerhalb des Steuerraums 14 aufbaut. Nach ausreichend langer Zeit in dieser Schaltstellung herrscht in dem Steuerraum 14 derselbe Druck wie im Hochdruckzulauf 19, d. h. Raildruck.The fuel flow into the control room 14 is by an upstream of the Steuerventilausnehmung arranged inlet throttle 22 and by a switchable throttle element 21 which is in the fluid connection 17 integrated, throttled. The two throttle elements 21 . 22 determine the speed at which the fuel pressure within the control room 14 building. After a sufficiently long time in this position prevails in the control room 14 the same pressure as in the high pressure inlet 19 , ie rail pressure.

Der Steuerraum 14 befindet sich in einer Ausnehmung des Injektorkörpers 27. Steuerventilkörper 11 und Injektorkörper 27 können einteilig in einem gemeinsamen Bauteil integriert sein oder getrennte zusammengesetzte Bauteile im Injektor bilden. Auch die schaltbare Drossel 21 kann in dasselbe Bauteil integriert sein oder in einem gesonderten Bauteil angeordnet sein. In der Ausnehmung des Injektorkörpers 27, in welchem sich der Steuerraum 14 befindet, ist eine Düsennadel als Betätigungselement 16 des Kraftstoffeinspritzventils beweglich gelagert.The control room 14 is located in a recess of the injector body 27 , Control valve body 11 and injector body 27 can be integrally integrated in a common component or form separate composite components in the injector. Also the switchable throttle 21 may be integrated in the same component or arranged in a separate component. In the recess of the injector body 27 in which is the control room 14 is a nozzle needle as an actuator 16 the fuel injection valve movably mounted.

An ihrem zum Steuerraum 14 weisenden Ende weist die Düsennadel eine Stirnfläche 15 auf, auf welcher der Druck des Kraftstoffs im Steuerraum 14 wirkt und somit eine Kraft auf die Düsennadel 16 in Richtung zur Düsennadelspitze (nicht dargestellt) hin ausübt. Zusätzlich ist in dem Steuerraum 14 eine Düsenfeder 28 angeordnet, welche eine zusätzliche Kraft auf die Düsennadel 16 in Schließrichtung ausübt. Grundsätzlich ist auch eine Anordnung der Düsenfeder außerhalb des Steuerraumes möglich.At her to the control room 14 pointing end, the nozzle needle has an end face 15 on which the pressure of the fuel in the control room 14 acts and thus a force on the nozzle needle 16 in the direction of the nozzle needle tip (not shown) out towards. In addition, in the control room 14 a nozzle spring 28 arranged, which gives an additional force on the nozzle needle 16 in the closing direction exercises. In principle, an arrangement of the nozzle spring outside the control room is possible.

Am anderen Ende der Düsennadel (nicht dargestellt) wirkt Kraftstoff unter Raildruck auf eine zweite Angriffsfläche der Düsennadel in die Gegenrichtung ein. Der Druck auf die zweite Angriffsfläche wirkt daher in Öffnungsrichtung des Einspritzventils und ist weitgehend konstant. Abhängig vom Druck im Steuerraum 14 verändert sich das Kräftegleichgewicht zwischen dem vom Steuerraumdruck und der Steuerraumfeder ausgeübten Kraft und der Gegenkraft aus dem Düsennadelraum. Der Druck im Steuerraum ist dabei die einzige variable Größe. Somit kann die Position der Düsennadel in Abhängigkeit von einem Druck im Steuerraum eingestellt werden.At the other end of the nozzle needle (not shown), fuel acts under rail pressure on a second engagement surface of the nozzle needle in the opposite direction. The pressure on the second attack surface therefore acts in the opening direction of the injection valve and is largely constant. Depending on the pressure in the control room 14 The equilibrium of forces between the force exerted by the control chamber pressure and the control chamber spring and the counterforce from the nozzle needle space changes. The pressure in the control room is the only variable size. Thus, the position of the nozzle needle can be adjusted in response to a pressure in the control room.

2 zeigt die Fließrichtung des Kraftstoffs in der ersten Schaltstellung des Steuerventils. Der Flusswiderstand in dieser Richtung wird durch die Zulaufdrossel 22 der zweiten Fluidverbindung 18 sowie durch den Durchflusswiderstand des schaltbaren Drosselelementes 21 bestimmt. In der zweiten Schaltstellung (dargestellt in 3) bildet das Steuerventilelement 13 einen Dichtsitz in der Steuerventilausnehmung 12, so dass ein Fluidfluss von der Hochdruckzuleitung 19 in den Steuerraum 14 unterbunden wird. Gleichzeitig besteht nun eine Fluidverbindung zwischen der ersten Fluidverbindung 17 und dem Niederdruckbereich 20. Aufgrund des höheren Drucks im Steuerraum 14 und der ersten Fluidverbindung 17 fließt in dieser zweiten Schaltstellung (Offenstellung) Kraftstoff aus dem Steuerraum 14 in den Niederdruckbereich 20. Dadurch sinkt der Druck im Steuerraum 14 ab. Die Durchflussrichtung des Kraftstoffs in dieser zweiten Ventilstellung durch die Fluidverbindung 17 verläuft nun in entgegengesetzter Richtung. 2 shows the direction of flow of the fuel in the first switching position of the control valve. The flow resistance in this direction is through the inlet throttle 22 the second fluid connection 18 and by the flow resistance of the switchable throttle element 21 certainly. In the second switching position (shown in FIG 3 ) forms the control valve element 13 a sealing seat in the control valve recess 12 , allowing a fluid flow from the high pressure supply line 19 in the control room 14 is prevented. At the same time there is now a fluid connection between the first fluid connection 17 and the low pressure area 20 , Due to the higher pressure in the control room 14 and the first fluid connection 17 In this second switching position (open position), fuel flows out of the control chamber 14 in the low pressure area 20 , This reduces the pressure in the control room 14 from. The flow direction of the fuel in this second valve position by the fluid communication 17 now runs in the opposite direction.

Das in die Fluidverbindung 17 integrierte schaltbare Drosselelement 21 besitzt je nach Durchflussrichtung einen unterschiedlichen Drossel- bzw. Durchflusswiderstand. Somit können die Zulaufgeschwindigkeit von Kraftstoff in den Steuerraum 14 in der ersten Schaltstellung des Ventils bzw. die Abflussgeschwindigkeit von Kraftstoff aus dem Steuerraum in den Niederdruckbereich in der zweiten Schaltstellung des Ventils durch das schaltbare Drosselelement 21 unabhängig von einander eingestellt und definiert werden.The in the fluid connection 17 integrated switchable throttle element 21 has depending on the flow direction a different throttle or flow resistance. Thus, the feed rate of fuel into the control room 14 in the first switching position of the valve or the outflow speed of fuel from the control chamber into the low-pressure region in the second switching position of the valve by the switchable throttle element 21 be set and defined independently of each other.

Durch das Abfließen von Kraftstoff aus dem Steuerraum 14 in den Niederdruckbereich 20 sinkt der Druck im Steuerraum 14 ab, das Kräftegleichgewicht zwischen Federkraft der Düsenfeder 28, Steuerraumdruck und Düsenraumdruck verändert sich, so dass die Düsennadel 16 von ihrem Dichtsitz an der Düsennadelspitze abhebt und einen Kraftstofffluss zu den Einspritzlöchern freigegeben wird. Durch die Bewegung der Düsennadel 16 verkleinert sich hierbei das Volumen des Steuerraums 14.By draining fuel from the control room 14 in the low pressure area 20 the pressure in the control room drops 14 from, the balance of power between the spring force of the nozzle spring 28 , Control chamber pressure and nozzle chamber pressure changes, leaving the nozzle needle 16 lifts off from its sealing seat on the nozzle needle tip and a fuel flow is released to the injection holes. By the movement of the nozzle needle 16 this reduces the volume of the control room 14 ,

4 zeigt eine zweite Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Steuerventileinheit 10 in einer ersten Schaltstellung. Hierbei weist die Steuerventilausnehmung 12 zwei durch das Steuerventilelement 13 von einander getrennte Teilvolumina 24, 25 auf. Das Steuerventilelement 13 ist pilzförmig ausgestaltet und ist mit geringem Spiel. in der Steuerventilausnehmung 12 geführt, so dass eine Leckage von dem Teilvolumen 25 in das Teilvolumen 24 weitgehend vermieden werden kann. Das Teilvolumen 24 ist mit dem Niederdruckbereich 20, in welchem sich der Aktor 26 befindet, verbunden und weist einen ersten Kommunikationskanal 17.1 zum Steuerraum 14 des Kraftstoffeinspritzventils auf. Das zweite Teilvolumen 25 der Steuerventilausnehmung 12 ist über einen zweiten Kommunikationskanal 18 und eine Zulaufdrossel 22 mit einer Hochdruckzuleitung 19 vom Kraftstoff verbunden. Darüber hinaus weist das Teilvolumen 25 eine weitere Fluidverbindung 17.2 zum Steuerraum 14 auf, welche von der Fluidverbindung 17.1 zum ersten Teilvolumen 24 getrennt ausgeführt ist. 4 shows a second embodiment of the control valve unit according to the invention 10 in a first switching position. In this case, the control valve recess 12 two through the control valve element 13 separate partial volumes 24 . 25 on. The control valve element 13 is mushroom-shaped and is with little play. in the control valve recess 12 led, so that leakage from the subvolume 25 in the subvolume 24 can be largely avoided. The partial volume 24 is with the low pressure area 20 in which the actor is 26 is connected and has a first communication channel 17.1 to the control room 14 of the fuel injection valve. The second partial volume 25 the control valve recess 12 is via a second communication channel 18 and an inlet throttle 22 with a high pressure supply line 19 connected by fuel. In addition, the partial volume indicates 25 another fluid connection 17.2 to the control room 14 on which of the fluid connection 17.1 to the first partial volume 24 is executed separately.

In der ersten Schaltstellung des Ventils (Schließstellung) befindet sich das Steuerventilelement 13 in einer oberen Stellung und bildet einen Dichtsitz mit einer Dichtkante am Abfluss in den Niederdruckbereich 20. Das Steuerventilelement 13 wird bei unbetätigtem Aktor 26 durch eine Ventilfeder 23, welche eine Kraft in Schließrichtung auf das Steuerventilelement 13 ausübt, und den Kraftstoffdruck in der Steuerventilausnehmung in diese Position gebracht. In der in 4 gezeigten Schließstellung ist der Steuerraum 14 von dem Niederdruckbereich 20 entkoppelt, so dass kein Kraftstoff aus dem Steuerraum 14 in den Niederdruckbereich abfließen kann. Gleichzeitig ist der Steuerraum über die Fluidverbindungen 17.2 und 18 sowie die Zulaufdrossel 22 mit dem Hochdruckzulauf 19 des Injektors verbunden, so dass unter Raildruck stehender Kraftstoff in den Steuerraum 14 fließen kann. Innerhalb des Steuerraums 14 ist zusätzlich eine Düsenfeder angeordnet.In the first switching position of the valve (closed position) is the control valve element 13 in an upper position and forms a sealing seat with a sealing edge at the outlet in the low pressure area 20 , The control valve element 13 becomes with unactuated actuator 26 through a valve spring 23 , which exerts a force in the closing direction on the control valve element 13 exerts, and brought the fuel pressure in the Steuerventilausnehmung in this position. In the in 4 shown closed position is the control room 14 from the low pressure area 20 decoupled, so no fuel from the control room 14 can drain into the low pressure area. At the same time, the control chamber is above the fluid connections 17.2 and 18 as well as the inlet throttle 22 with the high pressure inlet 19 connected to the injector, so that under rail pressure standing fuel in the control room 14 can flow. Inside the control room 14 In addition, a nozzle spring is arranged.

5 zeigt die in 4 gezeigte Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Steuerventileinheit 10 in der zweiten Schaltstellung (Offenstellung). Hierbei wurde das Steuerven tilelement 13 durch den Aktor 26 aus seiner Schließstellung 20 entgegen der Kraft der Ventilfeder 23 in die Offenstellung bewegt. In der Offenstellung der Steuerventileinheit 10 ist der Steuerraum 14 über den Kommunikationskanal 17.1 mit der Ablaufdrossel 21 und das Teilvolumen 24 der Steuerventilaus nehmung mit dem Niederdruckbereich 20 gekoppelt, so dass Kraftstoff aus dem Steuerraum 14 in den Niederdruckbereich 20 abfließen kann. Gleichzeitig wird ein Zulauf von weiterem Kraftstoff aus der Hochdruckzuleitung 19 über die Fluidverbindung 18 und die Zulaufdrossel 22 durch das Steuerventilelement 13 verhindert. In dieser Offenstellung des Ventilelementes bildet das Ventilelement 13 einen Dichtsitz, welcher die Fluidverbindung 18 von der Fluidverbindung 17.2 entkoppelt. 5 shows the in 4 shown embodiment of the control valve unit according to the invention 10 in the second switching position (open position). This was the Steuerven tilelement 13 through the actor 26 from its closed position 20 against the force of the valve spring 23 moved to the open position. In the open position of the control valve unit 10 is the control room 14 over the communication channel 17.1 with the outlet throttle 21 and the partial volume 24 the Steuerventilaus recess with the low pressure area 20 coupled, leaving fuel from the control room 14 in the low pressure area 20 can drain away. At the same time an inflow of additional fuel from the high pressure supply line 19 via the fluid connection 18 and the inlet throttle 22 through the control valve element 13 prevented. In this open position of the valve element forms the valve element 13 a sealing seat, which the fluid connection 18 from the fluid connection 17.2 decoupled.

Im Unterschied zu der in 1 bis 3 gezeigten Ausführungsvarianten bestehen bei dieser zweiten Ausführungsvariante zwei voneinander getrennte Fluidverbindungen 17.1 und 17.2 zwischen der Steuerventilausnehmung 12 und dem Steuerraum 14. Das erste Teilvolumen 24 der Steuerraumausnehmung ist über die Kommunikationsleitung 17.1 mit dem Steuerraum verbunden, durch welche Kraftstoff aus dem Steuerraum hinaus in den Niederdruckbereich abfließen kann. Das Teilvolumen 25 der Steuerventilausnehmung 12 ist über die zweite Kommunikationsleitung 17.2 mit dem Steuerraum 14 verbunden, durch welche in einer Schließstellung des Steuerventils Kraftstoff aus dem Hochdruckzulauf 19 in den Steuerraum 14 hinein fließen kann. Diese Ausführungsvariante benötigt kein schaltbares Drosselelement, da die Zulaufgeschwindigkeit durch die Zulaufdrossel 22 und die Ablaufgeschwindigkeit durch eine Ablaufdrossel 21 getrennt und unabhängig voneinander eingestellt werden können. Die Zulaufdrossel 22 ist hierbei stromaufwärts von der Steuerventilausnehmung 12 im Bereich der Fluidverbindung 18 zur Hochdruckzuleitung 19 angeordnet. Die Zulauf- und Ablaufdrosseln können auch als entsprechend dimensionierte Bohrungen realisiert sein.Unlike the in 1 to 3 In the embodiment shown, two different fluid connections are shown 17.1 and 17.2 between the control valve recess 12 and the control room 14 , The first partial volume 24 the Steuerraumausnehmung is via the communication line 17.1 connected to the control chamber through which fuel can flow out of the control room out into the low pressure area. The partial volume 25 the control valve recess 12 is via the second communication line 17.2 with the control room 14 connected, through which in a closed position of the control valve fuel from the high-pressure inlet 19 in the control room 14 can flow into it. This embodiment requires no switchable throttle element, since the feed rate through the inlet throttle 22 and the flow rate through a drain throttle 21 can be set separately and independently. The inlet throttle 22 is in this case upstream of the Steuerventilausnehmung 12 in the area of the fluid connection 18 to the high pressure supply line 19 arranged. The inlet and outlet throttles can also be realized as appropriately sized holes.

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante kann die Zulaufdrossel 22 jedoch auch zwischen der Steuerventilausnehmung 13, bzw. dem Teilvolumen 25 und dem Steuerraum 14 in der Fluid verbindung 17.2 angeordnet sein, wie in 6 dargestellt.According to a further embodiment, the inlet throttle 22 but also between the control valve recess 13 , or the partial volume 25 and the control room 14 in the fluid connection 17.2 be arranged as in 6 shown.

7 zeigt die Ausführungsvariante gemäß 6 in der Einbausituation in einem Injektor, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Der Ventilkörper 11 bzw. der Injektorkörper 27 sind hier in drei von einander getrennten Bauteilen 11.1, 11.2 und 27 ausgeführt. In den Steuerraum 14 ragt das den Brennraum abgewandte Ende einer Düsennadel 16, wobei die Düsennadel keine ebene Stirnfläche 15 aufweist, sondern einen Vorsprung, der von einer Düsenfeder umgeben ist. Der Druck des Kraftstoffs im Steuerraum 14 auf die Angriffsfläche 15 der Düsennadel 16 weist eine Komponente in Richtung zur Düsennadelspitze hin auf (in der Figur nach unten), was eine Kraft in Schließrichtung des Kraftstoffeinspritzventils bewirkt. In dem Injektorkörper bzw. dem Ventilkörper 11.1, 11.2 und 27 ist eine Hochdruckkraftstoffzuleitung 19 geführt, welche über eine Injektorleitung mit einem Rail verbunden ist. Als Ablaufdrossel ist zwischen dem Steuerraum 14 und der Fluidverbindung 17.1 eine Ablaufbohrung 21 angeordnet. 7 shows the embodiment according to 6 in the installation situation in an injector, wherein the same components are provided with the same reference numerals. The valve body 11 or the injector body 27 are here in three separate components 11.1 . 11.2 and 27 executed. In the control room 14 protrudes the end of a nozzle needle facing away from the combustion chamber 16 , wherein the nozzle needle no flat end face 15 but a projection which is surrounded by a nozzle spring. The pressure of the fuel in the control room 14 on the attack surface 15 the nozzle needle 16 has a component in the direction of the nozzle needle tip down (in the figure down), which causes a force in the closing direction of the fuel injection valve. In the injector body or the valve body 11.1 . 11.2 and 27 is a high pressure fuel supply 19 guided, which is connected via an injector with a rail. As a drain throttle is between the control room 14 and the fluid connection 17.1 a drain hole 21 arranged.

8 zeigt eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Steuerventileinheit 10 in ihrer Einbausituation in einen Injektor, wobei die Kraftstoffzuleitung 18 von der Hochdruckzuleitung 19 eine Zulaufdrossel 22 aufweist. Die Zulaufdrossel 22 bestimmt die Geschwindigkeit, mit welcher sich Druck im Steuerraum 14 aufbauen kann. Durch die Einstellung des Steuerventilelementes 13 entweder in der ersten Schaltstellung (Schließstellung) oder in der zweiten Schaltstellung (Offenstellung) ist der Steuerraum 14 jeweils entweder mit dem Hochdruckzulauf 19 verbunden oder mit dem Niederdruckablauf 20. Somit kann nicht gleichzeitig Kraftstoff aus dem Hochdruckbereich in den Steuerraum 14 zufließen, während gleichzeitig Kraftstoff in den Niederdruckbereich 20 abfließt. Dadurch kann die Schaltleckage deutlich reduziert werden. Da jeweils entweder Kraftstoff in den Steuerraum 14 zufließen oder in den Niederdruckbereich 20 abfließen kann, können Zulaufgeschwindigkeit und Ablaufgeschwindigkeit durch entsprechende Drosseln oder Bohrungen getrennt und unabhängig voneinander eingestellt werden. Somit können durch die erfindungsgemäße Steuerventileinheit 10 Schließ- und Öffnungsdynamik des Kraftstoffeinspritzventils unabhängig von einander eingestellt werden. 8th shows a further embodiment of the control valve unit according to the invention 10 in its installation situation in an injector, the fuel supply line 18 from the high pressure supply line 19 an inlet throttle 22 having. The inlet throttle 22 determines the speed with which pressure in the control room 14 can build up. By adjusting the control valve element 13 either in the first switching position (closed position) or in the second switching position (open position) is the control room 14 each with either the high pressure inlet 19 connected or with the low pressure drain 20 , Thus, can not simultaneously fuel from the high pressure area in the control room 14 while flowing fuel into the low pressure area 20 flows. As a result, the switching leakage can be significantly reduced. Because each fuel is either in the control room 14 flow into or into the low pressure area 20 Flow rate and flow rate can be separated by appropriate throttles or holes and set independently. Thus, by the control valve unit according to the invention 10 Closing and opening dynamics of the fuel injection valve can be set independently of each other.

9 zeigt eine weitere Ausführungsform der Steuerventileinheit, welche weitgehend mit der in 8 dargestellten übereinstimmt. Im Unterschied zur in 8 dargestellten Variante ist jedoch hier die Zulaufdrossel 22 zwischen dem Teilvolumen 25 der Steuerventilausnehmung 12 und dem Steuerraum in der Fluidverbindung 17.2 angeordnet. 9 shows a further embodiment of the control valve unit, which largely with the in 8th shown matches. Unlike in 8th illustrated variant, however, here is the inlet throttle 22 between the subvolume 25 the control valve recess 12 and the control chamber in fluid communication 17.2 arranged.

Die vorstehend getrennt voneinander beschriebenen Merkmale der Erfindung können sowohl getrennt voneinander als auch in Kombination für die Verwirklichung der Erfindung relevant sein.The features of the invention described separately above may be relevant both separately and in combination for the realization of the invention.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (10)

Steuerventileinheit (10) für einen Kraftstoffinjektor, umfassend: – einen Steuerventilkörper (11) mit einer Steuerventilausnehmung (12), in welcher ein Steuerventilelement (13) zwischen mindestens einer ersten und einer zweiten Schaltstellung beweglich ist, – einen mit Kraftstoff befüllbaren Steuerraum (14), dessen Volumen durch eine daran angrenzende Angriffsfläche (15) eines beweglichen Betätigungselementes (16) für ein Kraftstoffeinspritzventil begrenzt wird, wobei die Position des Betätigungselementes (14) in Abhängigkeit von einem Kraftstoffdruck im Steuerraum (16) einstellbar ist, – eine erste Fluidverbindung (17) zwischen der Steuerventilausnehmung (12) und dem Steuerraum, – ein mit der Steuerventilausnehmung (12) verbundener Niederdruckbereich (20), gekennzeichnet durch – eine zweite Fluidverbindung (18) zwischen der Steuerventilausnehmung (12) und einer Hochdruckzuleitung (19), – wobei das Steuerventilelement (13) in der ersten Schaltstellung den Steuerraum (14) von dem Niederdruckbereich (20) entkoppelt und die Hochdruckzuleitung (19) hydraulisch mit dem Steuerraum (14) koppelt, – und wobei das Steuerventilelement (13) in einer zweiten Schaltstellung den Steuerraum (14) hydraulisch mit dem Niederdruckbereich (20) koppelt und den Hochdruckzulauf (19) von dem Steuerraum (14) entkoppelt.Control valve unit ( 10 ) for a fuel injector, comprising: - a control valve body ( 11 ) with a control valve recess ( 12 ), in which a control valve element ( 13 ) is movable between at least a first and a second switching position, - a fuel-filled control chamber ( 14 ), the volume of which by an adjoining attack surface ( 15 ) of a movable actuating element ( 16 ) is limited for a fuel injection valve, wherein the position of the actuating element ( 14 ) as a function of a fuel pressure in the control room ( 16 ) is adjustable, - a first fluid connection ( 17 ) between the control valve recess ( 12 ) and the control chamber, - one with the Steuerventilausnehmung ( 12 ) connected low pressure area ( 20 ), characterized by - a second fluid connection ( 18 ) between the control valve recess ( 12 ) and a high pressure supply line ( 19 ), - wherein the control valve element ( 13 ) in the first switching position the control room ( 14 ) from the low pressure area ( 20 ) and the high pressure supply line ( 19 ) hydraulically with the control room ( 14 ), and - wherein the control valve element ( 13 ) in a second switching position the control room ( 14 ) hydraulically with the low pressure area ( 20 ) and the high-pressure inlet ( 19 ) from the control room ( 14 ) decoupled. Steuerventileinehit (10) gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fluidverbindung (17) zwischen Steuerraum (14) und Steuerventilausnehmung (12) einen einzigen Kommunikationskanal (17) umfasst.Control valve line ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the first fluid connection ( 17 ) between control room ( 14 ) and control valve recess ( 12 ) a single communication channel ( 17 ). Steuerventileinheit (10) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der einzige Kommunikationskanal (17) zwischen Steuerventilausnehmung (12) und Steuerraum (14) eine schaltbares Drosselelement (21) aufweist.Control valve unit ( 10 ) according to claim 2, characterized in that the single communication channel ( 17 ) between control valve recess ( 12 ) and control room ( 14 ) a switchable throttle element ( 21 ) having. Steuerventileinheit (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerventilausnehmung (12) zwei durch das Steuerventilelement (13) voneinander getrennte Teilvolumina (24, 25) aufweist, wobei von dem ersten Teilvolumen (24) jeweils eine Fluidverbindung (17.1) zum Steuerraum (14) und zum Niederdruckbereich (20) besteht und wobei von dem zweiten Teilvolumen (25) jeweils eine Fluidverbindung (17.2, 18) zum Hochdruckzulauf (19) und zum Steuerraum (14) besteht.Control valve unit ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the control valve recess ( 12 ) two through the control valve element ( 13 ) separate sub-volumes ( 24 . 25 ), wherein of the first sub-volume ( 24 ) each have a fluid connection ( 17.1 ) to the control room ( 14 ) and to the low pressure area ( 20 ) and wherein from the second partial volume ( 25 ) each have a fluid connection ( 17.2 . 18 ) to the high-pressure inlet ( 19 ) and the control room ( 14 ) consists. Steuerventileinheit (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zweiten Fluidverbindung (18) zwischen Hochdruckzuleitung (19) und Steuerventilausnehmung (12) stromaufwärts von der Steuerventilausnehmung (12) eine Zulaufdrossel (22) angeordnet ist.Control valve unit ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in second fluid connection ( 18 ) between high pressure supply line ( 19 ) and control valve recess ( 12 ) upstream of the control valve recess ( 12 ) an inlet throttle ( 22 ) is arranged. Steuerventileinheit (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (16) eine Düsennadel oder ein Steuerkolben ist.Control valve unit ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the actuating element ( 16 ) is a nozzle needle or a control piston. Steuerventileinheit (10) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventilelement (13) mit geringem Spiel in der Steuerventilausnehmung (12) geführt ist.Control valve unit ( 10 ) according to one of claims 4 to 6, characterized in that the control valve element ( 13 ) with little play in the control valve recess ( 12 ) is guided. Steuerventileinheit (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventilelement (13) ballförmig ausgebildet ist.Control valve unit ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the control valve element ( 13 ) is formed ball-shaped. Steuerventileinheit (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuerventilausnehmung (12) eine Steuerventilfeder (23) vorgesehen ist, welche auf das Steuerventilelement (13) eine Kraft in Richtung der ersten Schaltstellung ausübt.Control valve unit ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in the control valve recess ( 12 ) a control valve spring ( 23 ) is provided, which on the control valve element ( 13 ) exerts a force in the direction of the first switching position. Kraftstoffeinspritzventil mit einer Steuerventileinheit (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.Fuel injection valve with a control valve unit ( 10 ) according to one of the preceding claims.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19826107A1 (en) * 1997-06-16 1998-12-17 Avl List Gmbh Injection nozzle for direct injection of fuel in cylinder of IC engine
DE10131617A1 (en) * 2001-06-29 2003-01-23 Bosch Gmbh Robert Fuel injector switching valve for pressure relief / loading of a control room
DE102005032464A1 (en) * 2005-07-12 2007-01-25 Robert Bosch Gmbh Fuel injecting device for use in e.g. high pressure accumulator injecting system, has pre-controlling space and damping space hydraulically connected by connecting channel that has reactive unit serving as discharging reactor
DE102007010498A1 (en) * 2007-03-05 2008-09-11 Robert Bosch Gmbh Injector, particularly common-rail-injector for injecting fuel into combustion chamber of internal-combustion engine, has control valve connected with high pressure area and separated from low pressure area in primary switching position
DE102009039609A1 (en) 2009-09-01 2011-03-03 Continental Automotive Gmbh Injector assembly for fuel injection valve of diesel engine of motor vehicle, has throttle element located in channel at lower pressure in switching position with throttle resistance, which differs from another throttle resistance

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4406901C2 (en) * 1994-03-03 1998-03-19 Daimler Benz Ag Solenoid valve controlled injector for an internal combustion engine
JPH08296521A (en) * 1995-02-28 1996-11-12 Isuzu Motors Ltd Needle valve controller of injector
DE10062896B4 (en) * 2000-12-16 2009-12-17 Robert Bosch Gmbh Fuel injection device for an internal combustion engine
DE10254750A1 (en) * 2002-11-23 2004-06-17 Robert Bosch Gmbh Fuel injection device with power equalized 3/2 path control valve for combustion engine
US6955114B2 (en) * 2003-12-05 2005-10-18 Caterpillar Inc Three way valve and electro-hydraulic actuator using same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19826107A1 (en) * 1997-06-16 1998-12-17 Avl List Gmbh Injection nozzle for direct injection of fuel in cylinder of IC engine
DE10131617A1 (en) * 2001-06-29 2003-01-23 Bosch Gmbh Robert Fuel injector switching valve for pressure relief / loading of a control room
DE102005032464A1 (en) * 2005-07-12 2007-01-25 Robert Bosch Gmbh Fuel injecting device for use in e.g. high pressure accumulator injecting system, has pre-controlling space and damping space hydraulically connected by connecting channel that has reactive unit serving as discharging reactor
DE102007010498A1 (en) * 2007-03-05 2008-09-11 Robert Bosch Gmbh Injector, particularly common-rail-injector for injecting fuel into combustion chamber of internal-combustion engine, has control valve connected with high pressure area and separated from low pressure area in primary switching position
DE102009039609A1 (en) 2009-09-01 2011-03-03 Continental Automotive Gmbh Injector assembly for fuel injection valve of diesel engine of motor vehicle, has throttle element located in channel at lower pressure in switching position with throttle resistance, which differs from another throttle resistance

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