DE102012205696A1

DE102012205696A1 - Fuel injector, particularly common rail injector, for injecting fuel into combustion chamber, has high-pressure chamber divided two subspaces by separating element that is movably arranged with nozzle needle in longitudinal axis direction

Info

Publication number: DE102012205696A1
Application number: DE201210205696
Authority: DE
Inventors: Henning Kreschel; Andreas Rau; Sebastian Klumpp; Wolfgang Sander; Wolfgang Stoecklein
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-04-05
Filing date: 2012-04-05
Publication date: 2013-10-10

Abstract

The fuel injector (10) has a high-pressure chamber (25) divided two subspaces (36,37) by a separating element (35). The separating element is movably arranged with a nozzle needle (15) in the direction of a longitudinal axis (16). The former subspace of the high-pressure chamber facing away from a nozzle opening (12) is provided with a connection with a storage volume (23). The latter subspace of the pressure chamber facing towards the nozzle opening is hydraulically separated from storage volume by the action of a needle guide portion (21) of the nozzle needle.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor, insbesondere einen Common-Rail-Injektor, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a fuel injector, in particular a common rail injector, according to the preamble of claim 1.

Ein derartiger, aus der Praxis bekannter Kraftstoffinjektor dient zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine. Bei der Brennkraftmaschine kann es sich dabei entweder um eine selbstzündende Brennkraftmaschine (Dieselmotor) oder um eine fremdgezündete Brennkraftmaschine (Benzinmotor) handeln. Der Kraftstoffinjektor weist eine in einem Injektorgehäuse aufund abbeweglich geführte Düsennadel auf, die über einen Aktuator zumindest mittelbar bewegt wird. In einer abgesenkten (Schließ-)Stellung der Düsennadel werden im Injektorgehäuse ausgebildete Düsenöffnungen verschlossen, und in einer angehobenen Stellung der Düsennadel die Düsenöffnungen freigegeben, um den Kraftstoff in den Brennraum einzuspritzen. Hierbei ist der Kraftstoff im Bereich eines Dichtsitzes zwischen dem Ventilgehäuse und der Düsennadel bzw. in dem den Düsenöffnungen zugewandten Ende der Düsennadel in einem unter Hochdruck stehenden Bereich des Injektorgehäuses angeordnet, das dort ein Speichervolumen ausbildet. Das Speichervolumen wird von einem Hochdruckraum des Injektorgehäuses mit dem unter Hochdruck stehenden Kraftstoff versorgt. Dies erfolgt beispielsweise über im Bereich der Düsennadelführung angeordnete Abflachungen oder ähnlichem, über die der Kraftstoff aus dem Bereich des Hochdruckraums in den Bereich nahe der Düsenöffnungen gelangt. Beim Öffnungsvorgang der Düsennadel muss diese beim ersten Hub den Bereich der sogenannten Sitzdrosslung durchlaufen. Dabei wirken vom Düsen- bzw. Dichtsitz Kräfte auf die Düsennadel, die dem Öffnungsvorgang entgegenwirken. Diese dem Öffnungsvorgang der Düsennadel entgegenwirkenden Kräfte sind sehr stark von der Feingeometrie des Dichtsitzes und damit von den Fertigungstoleranzen des Ventilgehäuses und der Düsennadel abhängig. Die Fertigungstoleranzen wirken sich sehr stark auf das exemplarabhängige Injektorverhalten aus. Daraus folgt, dass verschiedene Kraftstoffinjektoren bei gleicher Ansteuerung deren Düsennadel über den Aktuator unterschiedliche Einspritzmengen abgegeben. Weiterhin wird erwähnt, dass beim Öffnen der Düsennadel der Druck im Kraftstoffinjektor, bedingt durch die Abströmung des Kraftstoffes durch die Düsenöffnungen und die etwas verzögert wirkende Nachförderung des Kraftstoffes, beispielsweise aus einem Kraftstoffrail, abfällt. Der durch den Öffnungsvorgang fehlende Druck fehlt im Bereich des Düsennadelsitzes als öffnende Kraft an der Düsennadel. Die Düsennadel bewegt sich somit langsamer und ist anfälliger gegenüber die Bewegung störenden Einflussgrößen. Je größer der Durchfluss durch die Düsenöffnungen im Injektorgehäuse ist, desto mehr Kraftstoffmenge also abfließen kann, desto stärker ist der Druckabfall am Düsennadelsitz. Such, known from practice fuel injector is used for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine. The internal combustion engine may be either a self-igniting internal combustion engine (diesel engine) or a spark-ignited internal combustion engine (gasoline engine). The fuel injector has a nozzle needle which is guided upward and downward in an injector housing and which is moved at least indirectly via an actuator. In a lowered (closed) position of the nozzle needle, nozzle openings formed in the injector housing are closed, and in a raised position of the nozzle needle the nozzle openings are released in order to inject the fuel into the combustion chamber. In this case, the fuel is arranged in the region of a sealing seat between the valve housing and the nozzle needle or in the end of the nozzle needle facing the nozzle openings in a high-pressure region of the injector housing, which forms a storage volume there. The storage volume is supplied by a high-pressure chamber of the injector with the high-pressure fuel. This takes place, for example, via flattenings or the like arranged in the region of the nozzle needle guide, via which the fuel passes from the region of the high-pressure chamber into the region near the nozzle openings. When opening the nozzle needle, it must pass through the so-called seat throttling area during the first stroke. In this case, act from the nozzle or sealing seat forces on the nozzle needle, which counteract the opening process. These forces counteracting the opening process of the nozzle needle are very much dependent on the fine geometry of the sealing seat and thus on the manufacturing tolerances of the valve housing and the nozzle needle. The manufacturing tolerances have a strong effect on the copy-dependent injector behavior. It follows that different fuel injectors delivered with the same control of their nozzle needle via the actuator different injection quantities. Furthermore, it is mentioned that when opening the nozzle needle, the pressure in the fuel injector, due to the outflow of fuel through the nozzle openings and the slightly delayed acting Nachförderung of the fuel, for example from a fuel rail, drops. The missing by the opening process pressure is missing in the area of the nozzle needle seat as an opening force on the nozzle needle. The nozzle needle thus moves slower and is more susceptible to the movement disturbing factors. The larger the flow through the nozzle openings in the injector, so the more fuel can flow, the greater the pressure drop at the nozzle needle seat.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die exemplarabhängigen Streuungen, insbesondere verursacht durch Fertigungstoleranzen im Bereich des Injektorgehäuses und der Düsennadel im Bereich des Dichtsitzes, zu minimieren. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Kraftstoffinjektor, insbesondere einem Common-Rail-Injektor, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Hochdruckraum mittels eines Trennelements in zwei Teilräume unterteilt ist, dass das Trennelement mit der Düsennadel in Richtung der Längsachse beweglich angeordnet ist, dass der der wenigstens einen Düsenöffnung abgewandte erste Teilraum des Hochdruckraums eine Verbindung mit dem Speichervolumen hat, dass der der wenigstens einen Düsenöffnung zugewandte zweite Teilraum von dem Speichervolumen durch einen der Nadelführung der Düsennadel dienenden Bereich hydraulisch getrennt ist, und dass die hydraulisch wirksame Fläche des der Nadelführung dienenden Bereichs der Düsennadel kleiner ist als hydraulisch wirksame Fläche des Trennelements.Starting from the illustrated prior art, the invention is based on the object of minimizing the sample-dependent scattering, in particular caused by manufacturing tolerances in the region of the injector housing and the nozzle needle in the region of the sealing seat. This object is achieved with a fuel injector, in particular a common rail injector, with the features of claim 1, characterized in that the high-pressure chamber is divided by a separating element into two subspaces, that the separating element is arranged to be movable with the nozzle needle in the direction of the longitudinal axis in that the first subspace of the high pressure chamber remote from the at least one nozzle opening has a connection to the storage volume, that the second subspace facing the at least one nozzle opening is hydraulically separated from the storage volume by a region of the needle guide of the nozzle needle, and in that the hydraulically effective surface of the the needle guide serving area of the nozzle needle is smaller than the hydraulically effective area of the separating element.

Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass durch die erfindungsgemäße Anordnung eines Trennelements im Hochdruckraum und eine Unterteilung des Hochdruckraums in zwei Teilräume mit unterschiedlichen Drücken beim Öffnungsvorgang der Düsennadel auf diese eine zusätzliche Öffnungskraft erzeugt wird, die gegenüber dem Stand der Technik eine zusätzliche Beschleunigung der Düsennadel in Öffnungsrichtung bewirkt. Durch die zusätzliche Beschleunigung der Düsennadel wird der Einfluss der angesprochenen Fertigungstoleranzen zwischen den einzelnen Kraftstoffinjektoren vermindert, da stets zusätzlich eine bestimmte Beschleunigung der Düsennadel erzeugt wird, die zusätzlich zu den angesprochenen Fertigungstoleranzen wirkt und deren Einfluss somit verringert bzw. überdeckt.In other words, this means that an additional opening force is generated by the inventive arrangement of a separating element in the high-pressure chamber and a subdivision of the high-pressure chamber into two partial spaces with different pressures during the opening process of the nozzle needle, which compared to the prior art, an additional acceleration of the nozzle needle effected in the opening direction. Due to the additional acceleration of the nozzle needle, the influence of the mentioned manufacturing tolerances between the individual fuel injectors is reduced, since a certain acceleration of the nozzle needle is always additionally generated, which acts in addition to the mentioned manufacturing tolerances and thus reduces or covers their influence.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors sind in den Unteransprüchen angeführt. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Advantageous developments of the fuel injector according to the invention are given in the dependent claims. All combinations of at least two of the features disclosed in the claims, the description and / or the figures fall within the scope of the invention.

In konstruktiv bevorzugter, weil fertigungstechnisch einfach ausführbarer und kompakt bauender Bauweise wird vorgeschlagen, dass das Trennelement ringförmig, insbesondere in Form einer Ringscheibe ausgebildet ist, und dass die Düsennadel eine Durchgangsöffnung des Trennelements durchquert. In structurally preferred because manufacturing technology easily executable and compact design, it is proposed that the separating element is annular, in particular in the form of an annular disc, and that the nozzle needle traverses a passage opening of the separating element.

Um eine Mitnahme der Düsennadel in Öffnungsrichtung durch das Trennelement zu bewirken wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass das Trennelement auf der dem ersten Teilraum zugewandten Seite an einem Anschlagelement, vorzugsweise einem Anschlagring, anliegt. Ein derartiges Anschlagelement bewirkt neben der Mitnahme der Düsennadel durch das Trennelement eine Abdichtung des zweiten Teilraums zum ersten Teilraum bzw. eine Abdichtung der Durchgangsöffnung der Düsennadel im Trennelement und ermöglicht es darüber hinaus, dass die Düsennadel mit relativ geringem Materialeinsatz kostengünstig gefertigt werden kann. In order to effect a entrainment of the nozzle needle in the opening direction by the separating element is also proposed that the separating element on the side facing the first part space on a stop element, preferably a stop ring, is applied. Such a stop element causes in addition to the entrainment of the nozzle needle by the separating element a seal of the second subspace to the first subspace or a seal of the passage opening of the nozzle needle in the separator and also makes it possible that the nozzle needle can be manufactured inexpensively with relatively little use of material.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass sich die erste Druckfeder im ersten Teilraum an dem Anschlagelement an einer Stirnseite des Anschlagelements abstützt. Dadurch wird vermieden, dass von der ersten Druckfeder eine Kraft auf das Trennelement in Schließrichtung erzeugt wird, die die Abdichtwirkung zwischen dem Trennelement und dem Anschlagelement verringert.In a further preferred embodiment, it is provided that the first compression spring is supported in the first subspace on the stop element on an end face of the stop element. This avoids that of the first compression spring, a force is generated on the separating element in the closing direction, which reduces the sealing effect between the separating element and the stop element.

Um stets eine dichte Anlage des Trennelements an dem Anschlagelement zu ermöglichen, ist es darüber hinaus vorgesehen, dass das Trennelement mittels einer zweiten Druckfeder in Öffnungsrichtung der Düsennadel kraftbeaufschlagt ist. In order to always allow a tight contact of the separating element to the stop element, it is also provided that the separating element is subjected to a force in the opening direction of the nozzle needle by means of a second compression spring.

Bevorzugt ist es vorgesehen, dass sich die zweite Druckfeder dabei zwischen dem Trennelement und einer Durchmesserstufe der Düsennadel abstützt. Dadurch sind keine weiteren separaten Bauteile zur Abstützung der zweiten Druckfeder erforderlich.It is preferably provided that the second compression spring is supported between the separating element and a diameter step of the nozzle needle. As a result, no further separate components for supporting the second compression spring are required.

Um auf fertigungstechnisch relativ einfache Art und Weise die unmittelbare Verbindung zwischen dem ersten Teilraum und dem Speichervolumen auszubilden, wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass die unmittelbare Verbindung über eine in der Düsennadel ausgebildete Verbindungsbohrung erfolgt. In order to form the direct connection between the first subspace and the storage volume in terms of production technology relatively simple, it is also proposed that the direct connection be made via a connecting bore formed in the nozzle needle.

Eine derartige Verbindungsbohrung lässt sich relativ einfach fertigungstechnisch umsetzen, wenn diese einen in Längsrichtung der Düsennadel verlaufenden ersten Bohrungsabschnitt sowie im Bereich des ersten Teilraums und des Speichervolumens ausgebildete zweite Bohrungsabschnitte umfasst. Such a connection bore can be implemented relatively easily in terms of manufacturing technology if it comprises a first bore section extending in the longitudinal direction of the nozzle needle and second bore sections formed in the region of the first partial space and the storage volume.

Um Querkräfte sowie in Öffnungs- bzw. Schließrichtung an der Düsennadel wirkende Kräfte zu vermeiden, ist es darüber hinaus bevorzugt vorgesehen, dass jeweils mehrere zweite Bohrungsabschnitte vorgesehen sind, die in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander angeordnet sind, und dass die zweiten Bohrungsabschnitte jeweils rechtwinklig zur Längsachse verlaufen. In order to avoid lateral forces and forces acting in the opening or closing direction on the nozzle needle, it is furthermore preferably provided that in each case a plurality of second bore sections are provided, which are arranged at equal angular distances from each other, and that the second bore sections each extend at right angles to the longitudinal axis ,

Um ein besonders sicheres und zuverlässiges Schließen der Düsennadel zu ermöglichen, ist es darüber hinaus in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass in wenigstens einem zweiten Bohrungsabschnitt im Speichervolumen eine Schließdrossel ausgebildet ist. Durch die Schließdrossel wird der Druck in der Nähe des Dichtsitzes reduziert und damit eine zusätzlich schließende Kraft auf die Düsennadel in geöffnetem Zustand erzeugt. Somit wird mit der Schließdrossel in allen Betriebszuständen ein sicheres Schließen der Düsennadel gewährleistet. Ergänzend wird erwähnt, dass eine Schließdrossel alternativ auch im Bereich einer Hochdruckbohrung in einer Kopplerplatte angeordnet bzw. ausgebildet sein kann.In order to enable a particularly secure and reliable closing of the nozzle needle, it is also provided in a further embodiment of the invention that in at least a second bore portion in the storage volume, a closing throttle is formed. The closing throttle reduces the pressure in the vicinity of the sealing seat and thus generates an additional closing force on the nozzle needle in the opened state. Thus, a secure closing of the nozzle needle is ensured with the closing throttle in all operating conditions. In addition, it is mentioned that a closing throttle can alternatively also be arranged or designed in the region of a high-pressure bore in a coupler plate.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing.

Diese zeigt in:This shows in:

1 einen Längsschnitt durch einen unteren, einem Brennraum einer Brennkraftmaschine zugewandten Endbereich eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors, bei dem die Düsennadel über ein Steuerventil betätigt wird und 1 a longitudinal section through a lower, a combustion chamber of an internal combustion engine facing end portion of a fuel injector according to the invention, in which the nozzle needle is actuated via a control valve and

2 einen gegenüber 1 modifizierten Kraftstoffinjektor, bei dem die Düsennadel über einen Aktuator direkt angesteuert wird, ebenfalls im Längsschnitt. 2 one opposite 1 modified fuel injector, in which the nozzle needle is driven directly via an actuator, also in longitudinal section.

Gleiche Bauteile bzw. Bauteile mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen. The same components or components with the same function are provided in the figures with the same reference numerals.

In der 1 ist ein Endbereich eines ersten erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors 10 dargestellt, wie er zum Einspritzen von Kraftstoff (Benzin oder Diesel) in einen nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine dient. Der in der 1 dargestellte, dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandte untere Endbereich des Kraftstoffinjektors 10 weist ein Injektorgehäuse 11 auf, das im Wesentlichen topfförmig ausgebildet ist. An dem dem Brennraum zugewandte Ende des Injektorgehäuses 11 ist wenigstens eine, in der Praxis jedoch üblicherweise mehrere Düsenöffnungen 12 zum Einspritzen des Kraftstoffs in den Brennraum angeordnet. An dem der wenigstens einen Düsenöffnung 12 abgewandten Ende des Injektorgehäuses 11 schließt sich eine Drosselplatte 13 an. Mit einer nicht dargestellten Überwurfmutter ist das Injektorgehäuse 11 in üblicher Weise axial gegen die Drosselplatte 13 verspannt bzw. abgedichtet. In the 1 is an end portion of a first fuel injector according to the invention 10 shown how it is used for injecting fuel (gasoline or diesel) in a combustion chamber, not shown, of an internal combustion engine. The Indian 1 shown, the combustion chamber of the internal combustion engine facing the lower end portion of the fuel injector 10 has an injector housing 11 on, which is formed substantially pot-shaped. At the end of the injector housing facing the combustion chamber 11 is at least one, but in practice usually more nozzle openings 12 arranged for injecting the fuel into the combustion chamber. At which the at least one nozzle opening 12 opposite end of the injector 11 closes a throttle plate 13 at. With a union nut, not shown, the injector is 11 in the usual way axially against the throttle plate 13 clamped or sealed.

Innerhalb des Injektorgehäuses 11 ist eine stiftförmige Düsennadel 15 in Richtung einer Längsachse 16 auf- und abbeweglich angeordnet. In der in der 1 dargestellten Schließstellung der Düsennadel 15 liegt diese mit einem Sitzbereich 17 gegen eine im Injektorgehäuse 11 ausgebildete Dichtfläche 18 unter Ausbildung eines Dichtsitzes 19 an. In einer nicht dargestellten Öffnungsstellung der Düsennadel 15, bei der diese von der Dichtfläche 18 beabstandet ist, wird hingegen die wenigstens eine Düsenöffnung 12 zum Einspritzen des Kraftstoffs in den Brennraum freigeben. Inside the injector housing 11 is a pen-shaped nozzle needle 15 in the direction of a longitudinal axis 16 arranged up and down movable. In the in the 1 shown closed position of the nozzle needle 15 It has a seating area 17 against one in the injector housing 11 trained sealing surface 18 under formation of a sealing seat 19 at. In an open position, not shown, of the nozzle needle 15 in which these of the sealing surface 18 is spaced apart, however, the at least one nozzle opening 12 for injecting the fuel into the combustion chamber.

Die Düsennadel 15 weist einen im Durchmesser vergrößerten, der Nadelführung dienenden Führungsbereich 21 auf, der mit relativ geringem Führungsspalt innerhalb eines im Durchmesser verringerten Führungsbohrungsabschnitts 22 des Injektorgehäuses 11 auf der der wenigstens einen Düsenöffnung 12 zugewandten Seite radial geführt ist. Zwischen dem Führungsbereich 21 der Düsennadel 15 und der Dichtfläche 18 ist zwischen der Düsennadel 15 und dem Ventilgehäuse 11 ein ringförmiges Speichervolumen 23 ausgebildet, über das, bei sich öffnender bzw. geöffneter Düsennadel 15, unter Hochdruck stehender Kraftstoff in die wenigstens eine Düsenöffnung 12 abströmt.The nozzle needle 15 has an enlarged diameter, the needle guide serving guide area 21 on, with a relatively small guide gap within a reduced diameter guide bore section 22 of the injector housing 11 on the at least one nozzle opening 12 facing side is guided radially. Between the management area 21 the nozzle needle 15 and the sealing surface 18 is between the nozzle needle 15 and the valve housing 11 an annular storage volume 23 formed over the, with opening or opened nozzle needle 15 high-pressure fuel into the at least one nozzle opening 12 flows.

Im Injektorgehäuse 11 ist axial oberhalb des Führungsbereichs 21 ein Hochdruckraum 25 ausgebildet, der über wenigstens eine, in der Drosselplatte 13 ausgebildete, in Längsrichtung verlaufende Hochdruckbohrung 26 mit unter hohem Druck, insbesondere unter Raildruck stehenden Kraftstoff versorgt wird. Die Düsennadel 15 taucht mit ihrem der Dichtfläche 18 abgewandten Endbereich in eine Steuerraumhülse 27 ein. Die Steuerraumhülse 27 liegt über eine Beißkante 28 an der Unterseite der Drosselplatte 13 dicht an und ist mittels einer ersten Druckfeder 30 in Richtung zur Drosselplatte 13 hin kraftbeaufschlagt. Die Steuerraumhülse 27 begrenzt einen Steuerraum 31, der über eine in der Drosselplatte 15 ausgebildete Ablaufdrossel 32 mit einem nicht dargestellten Niederdruckbereich des Kraftstoffinjektors 10 verbunden ist. Von dem Niederdruckbereich des Kraftstoffinjektors 10 kann nicht benötigter Kraftstoff in einen Kraftstoffrücklauf zurückströmen. Über eine Beeinflussung des Kraftstoffdrucks in dem Steuerraum 31 mittels eines nicht dargestellten Aktuators lässt sich in bekannter Art und Weise die Bewegung der Düsennadel 15 beeinflussen bzw. steuern. Insbesondere wird bei einem Abströmen von Kraftstoff aus dem Steuerraum 31 ein Öffnen der Düsennadel 15, und bei einem Sperren des Abströmens über die Ablaufdrossel 32 durch Nachströmen von Kraftstoff, insbesondere aus dem Hochdruckraum 25 über nicht dargestellte Verbindungen in den Steuerraum 31, ein Schließen der Düsennadel 15 bewirkt.In the injector housing 11 is axially above the guide area 21 a high pressure room 25 formed, the at least one, in the throttle plate 13 formed, running in the longitudinal direction of the high pressure bore 26 is supplied with under high pressure, in particular under rail pressure standing fuel. The nozzle needle 15 dives with her the sealing surface 18 remote end portion in a control chamber sleeve 27 one. The control chamber sleeve 27 lies over a biting edge 28 at the bottom of the throttle plate 13 close to and is by means of a first compression spring 30 towards the throttle plate 13 energized. The control chamber sleeve 27 limits a control room 31 that's about one in the throttle plate 15 trained outlet throttle 32 with a low pressure region of the fuel injector, not shown 10 connected is. From the low pressure area of the fuel injector 10 Unnecessary fuel can flow back into a fuel return. About influencing the fuel pressure in the control room 31 By means of an actuator, not shown, can be in a known manner, the movement of the nozzle needle 15 influence or control. In particular, in the case of an outflow of fuel from the control chamber 31 an opening of the nozzle needle 15 , And with a blocking of the outflow via the outlet throttle 32 by subsequent flow of fuel, in particular from the high-pressure chamber 25 via connections not shown in the control room 31 , a closing of the nozzle needle 15 causes.

Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Hochdruckraum 25 mittels eines Trennelements 35 in zwei, in axialer Richtung des Injektorgehäuses 11 voneinander beabstandete Teilräume 36, 37 unterteilt ist. Das Trennelement 35 ist bevorzugt als (zylindrische) Ringscheibe 38 ausgebildet und innerhalb des Hochdruckraums 25 in Richtung der Längsachse 16 beweglich angeordnet. Das Tennelement 35 weist eine mittig angeordnete Durchgangsöffnung 39 auf, durch die die Düsennadel 15 in etwa in einem mittleren Bereich der Düsennadel 15 hindurchragt. Der radiale Spalt zwischen dem Außenumfang des Trennelements 35 und dem im Bereich des Trennelements 35 zylindrisch ausgebildeten Injektorgehäuse 11 ist im Sinne einer Abdichtung zwischen dem Trennelement 35 und dem Injektorgehäuse 11 minimiert, derart, dass möglichst wenig bzw. kein Kraftstoff vom ersten Teilraum 36 in den zweiten Teilraum 37 über das Trennelement 35 überströmen kann. Wesentlich ist, dass die hydraulisch wirksame Fläche des Trennelements 35 größer ist als die hydraulisch wirksame Fläche der Düsennadel 15 in deren der Nadelführung dienenden Führungsbereich 21. In dem ersten Teilraum 36, in dem sich auch die Steuerraumhülse 27 befindet, ist ein Anschlagelement 40 in Form eines Anschlagrings 41 angeordnet, der die Düsennadel 15 im Bereich einer Ringnut 42 radial umfasst. Das Trennelement 35 liegt in seiner dem ersten Teilraum 36 zugewandten Stirnfläche dichtend an der Unterseite des Anschlagrings 41 an. Ferner stützt sich die erste Druckfeder 30 zwischen der Oberseite des Anschlagrings 41 und der Steuerraumhülse 27 ab. Mittels einer zweiten Druckfeder 43, die sich zwischen der Oberseite des Führungsbereichs 21 der Düsennadel 15 und der Unterseite des Trennelements 35 abstützt, wird das Trennelement 35 in Richtung bzw. gegen das Anschlagelement 40 kraftbeaufschlagt.According to the invention, it is provided that the high pressure space 25 by means of a separating element 35 in two, in the axial direction of the injector 11 spaced subspaces 36 . 37 is divided. The separating element 35 is preferred as a (cylindrical) annular disc 38 trained and within the high pressure chamber 25 in the direction of the longitudinal axis 16 movably arranged. The Tennelement 35 has a centrally disposed passage opening 39 on, through which the nozzle needle 15 approximately in a central region of the nozzle needle 15 protrudes. The radial gap between the outer periphery of the separating element 35 and in the area of the separating element 35 cylindrically shaped injector housing 11 is in the sense of a seal between the separator 35 and the injector housing 11 minimized, such that the least possible or no fuel from the first compartment 36 in the second subspace 37 over the separating element 35 can overflow. It is essential that the hydraulically effective surface of the separating element 35 larger than the hydraulically effective area of the nozzle needle 15 in which the needle guide serving guide area 21 , In the first subspace 36 in which also the control chamber sleeve 27 is located, is a stop element 40 in the form of a stop ring 41 arranged the nozzle needle 15 in the area of an annular groove 42 radially comprises. The separating element 35 lies in its the first subspace 36 facing end face sealingly on the underside of the stop ring 41 at. Furthermore, the first compression spring is supported 30 between the top of the stop ring 41 and the control chamber sleeve 27 from. By means of a second compression spring 43 extending between the top of the guide area 21 the nozzle needle 15 and the bottom of the separator 35 supports, becomes the separating element 35 in the direction or against the stop element 40 with force.

Um eine unmittelbare Verbindung des ersten Teilraums 36 mit dem Speichervolumen 23 herzustellen weist die Düsennadel 15 eine Verbindungsbohrung 45 auf. Die Verbindungsbohrung 45 umfasst einen vorzugsweise in der Längsachse 16 ausgebildeten ersten Bohrungsabschnitt 46 in Form einer Sacklochbohrung, die auf der dem Steuerraum 31 zugewandten Seite mittels eines Verschlussstopfens 47 abgedichtet ist. Mittels wenigstens einer, in der Praxis vorzugsweise mittels mehrerer zweiter Bohrungsabschnitte 48, die als Querbohrungen senkrecht zur Längsachse 16 verlaufen, ist der erste Bohrungsabschnitt 46 mit dem ersten Teilraum 36 verbunden. Die zweiten Bohrungsabschnitte 48 sind dabei vorzugsweise in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander angeordnet. To an immediate connection of the first subspace 36 with the storage volume 23 has to manufacture the nozzle needle 15 a connection hole 45 on. The connection hole 45 includes one preferably in the longitudinal axis 16 trained first bore section 46 in the form of a blind hole on the control room 31 facing side by means of a sealing plug 47 is sealed. By means of at least one, in practice preferably by means of a plurality of second bore sections 48 , which are transverse bores perpendicular to the longitudinal axis 16 run, is the first hole section 46 with the first subspace 36 connected. The second bore sections 48 are preferably arranged at uniform angular intervals from one another.

Auf der dem Verschlussstopfen 47 abgewandten Seite des ersten Bohrungsabschnitts 46 sind vorzugsweise ebenfalls mehrere weitere zweite Bohrungsabschnitte 49 ausgebildet, die ebenfalls senkrecht zur Längsachse 16 verlaufen. Es wird somit eine unmittelbare Verbindung des ersten Teilraums 36 des Hochdruckraums 25 über die zweiten Bohrungsabschnitte 48, den ersten Bohrungsabschnitt 46 und die weiteren zweiten Bohrungsabschnitte 49 zum Speichervolumen 23 ausgebildet. Demgegenüber ist der zweite Teilraum 37 des Hochdruckraums 25, der als ringförmiger Raum axial zwischen dem Führungsbereich 21 der Düsennadel 15 und der Unterseite des Trennelements 35 ausgebildet ist, sowohl in Richtung zum Speichervolumen 23 als auch in Richtung zum ersten Teilraum 36 hin abgedichtet. Dadurch soll ein Überströmen von Kraftstoff aus dem zweiten Teilraum 37 in Richtung zum Speichervolumen 23 und zum ersten Teilraum 36 hin vermieden werden, bzw. ein derartiges Abströmen von Kraftstoff findet lediglich über Leckageverluste statt.On the plug 47 opposite side of the first bore section 46 are preferably also a plurality of further second bore portions 49 formed, which are also perpendicular to the longitudinal axis 16 run. It thus becomes an immediate connection of the first subspace 36 of the high pressure room 25 over the second bore sections 48 , the first hole section 46 and the other second bore sections 49 to the storage volume 23 educated. In contrast, the second subspace 37 of the high pressure room 25 acting as an annular space axially between the guide area 21 the nozzle needle 15 and the bottom of the separator 35 is formed, both towards the storage volume 23 as well as towards the first subspace 36 sealed off. This is intended to overflow of fuel from the second compartment 37 towards the storage volume 23 and to the first subspace 36 are avoided, or such leakage of fuel takes place only via leakage losses.

Der soweit beschriebene Kraftstoffinjektor 10 arbeitet wie folgt: In der in der 1 dargestellten Schließstellung der Düsennadel 15 ist diese aus der resultierenden Federkraft der beiden Druckfedern 30 und 43 unter Ausbildung des Dichtsitzes 19 in Schließstellung kraftbeaufschlagt. Weiterhin wird über den (nicht dargestellten) Aktuator ein Abströmen von Kraftstoff aus dem Steuerraum 31 über die Ablaufdrossel 32 verhindert. The fuel injector described so far 10 works as follows: In the in the 1 shown closed position of the nozzle needle 15 This is the result of the resulting spring force of the two compression springs 30 and 43 under training of the sealing seat 19 in the closed position kraftbeaufschlagt. Furthermore, via the (not shown) actuator, an outflow of fuel from the control chamber 31 over the outlet throttle 32 prevented.

Zum Öffnen des Kraftstoffinjektors 10, d.h. zur Aufwärtsbewegung der Düsennadel 15 in Richtung des Steuerraums 31 wird der Aktuator angesteuert, derart, dass ein Abströmen von Kraftstoff aus dem Steuerraum 31 über die Ablaufdrossel 32 erfolgen kann. Infolge des in dem Steuerraum 31 sich reduzierenden Kraftstoffdrucks hebt die Düsennadel 15 von ihrem Dichtsitz 19 ab und gibt dabei die wenigstens eine Düsenöffnung 12 frei. Dabei strömt Kraftstoff aus dem Speichervolumen 23 über die wenigstens eine Düsenöffnung 12 in den Brennraum der Brennkraftmaschine ab. Der aus dem Speichervolumen 23 abströmende Kraftstoff wird durch aus dem ersten Teilraum 36 des Hochdruckraums 25 nachströmenden Kraftstoff ersetzt, der über die Verbindungsbohrung 45 aus dem ersten Teilraum 36 in das Speichervolumen 23 nachströmt. Durch das Abströmen des Kraftstoffs aus dem ersten Teilraum 36 in das Speichervolumen 23 reduziert sich der Kraftstoffdruck im ersten Teilraum 36 des Hochdruckraums 25 im Verhältnis zum zweiten Teilraum 37, da das Nachströmen von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff in den ersten Teilraum 36 des Hochdruckraums 25 über die Hochdruckbohrung 26 etwas zeitverzögert erfolgt. Aufgrund des in dem zweiten Teilraum 37 (gegenüber dem ersten Teilraum 36) herrschenden höheren Kraftstoffdrucks und der geometrischen Flächenverhältnisse des Trennelements 35 und der Düsennadel 15 im Führungsbereich 21 wird über das Trennelement 35 und das Anschlagelement 40 eine zusätzliche, in Öffnungsrichtung der Düsennadel 15 wirkende hydraulische Öffnungskraft erzielt, die eine zusätzliche Beschleunigung der Düsennadel 15 beim Öffnen bewirkt. To open the fuel injector 10 ie, the upward movement of the nozzle needle 15 in the direction of the control room 31 the actuator is controlled, such that an outflow of fuel from the control room 31 over the outlet throttle 32 can be done. As a result of in the control room 31 Reducing fuel pressure raises the nozzle needle 15 from her tight seat 19 and gives the at least one nozzle opening 12 free. In this case, fuel flows from the storage volume 23 over the at least one nozzle opening 12 into the combustion chamber of the internal combustion engine. The from the storage volume 23 outgoing fuel is through from the first compartment 36 of the high pressure room 25 replenished fuel, which over the connecting hole 45 from the first subspace 36 in the storage volume 23 nachströmt. By the outflow of fuel from the first compartment 36 in the storage volume 23 reduces the fuel pressure in the first subspace 36 of the high pressure room 25 in relation to the second subspace 37 because the post-flow of high-pressure fuel in the first subspace 36 of the high pressure room 25 over the high pressure bore 26 delayed. Because of in the second subspace 37 (opposite the first subspace 36 ) prevailing higher fuel pressure and the geometric area ratios of the separating element 35 and the nozzle needle 15 in the management area 21 is over the separator 35 and the stopper element 40 an additional, in the opening direction of the nozzle needle 15 acting hydraulic opening force, which provides additional acceleration of the nozzle needle 15 when opening causes.

Zum (Wieder-)Schließen der Düsennadel 15 wird der Kraftstoffabfluss aus dem Steuerraum 31 durch den Aktuator unterbrochen, so dass nachströmender Kraftstoff aus dem Hochdruckraum 25 (oder der Drosselplatte 13) zu einer Drucksteigerung im Steuerraum 31 führt, die als zusätzliche hydraulische Schließkraft die Düsennadel 15 in Richtung ihres Dichtsitzes 19 bewegt. For (re-) closing the nozzle needle 15 will the fuel drain from the control room 31 interrupted by the actuator, allowing inflowing fuel from the high-pressure chamber 25 (or throttle plate 13 ) to a pressure increase in the control room 31 leads, as additional hydraulic closing force the nozzle needle 15 in the direction of her seal seat 19 emotional.

Der Kraftstoffinjektor 10 gemäß der 1 ist als sogenanntes Servoventil ausgebildet, bei dem sich der Aktuator in einem Niederdruckbereich des Kraftstoffinjektors 10 befindet. Demgegenüber ist der Kraftstoffinjektor 10a gemäß der 2 als sogenannter direktschaltender Kraftstoffinjektor 10a ausgebildet. Hierzu ist in dem ersten Bohrungsabschnitt 46a der Verbindungsbohrung 45a eine Zugstange 51 eingepresst, die eine Kopplerplatte 52 durchdringt, und die in einen Niederdruckraum 53 mündet. Die Zugstange 51 ist beispielsweise direkt mit einem Magnetventil (nicht dargestellt), oder indirekt über einen Piezoaktor bewegbar. Ferner sind in den weiteren zweiten Bohrungsabschnitten 48a Schließdrosseln 54 angeordnet bzw. ausgebildet. Durch diese Schließdrosseln 54 ergibt sich in geöffnetem Zustand der Düsennadel 15a in der Kräftebilanz im Bereich der Düsenöffnungen 12 ein reduzierter Druck und somit eine zusätzliche schließende Kraft. Dadurch wird bei allen Betriebszuständen ein sicheres und zuverlässiges Schließen der Düsennadel 15a bewirkt.The fuel injector 10 according to the 1 is formed as a so-called servo valve, in which the actuator in a low pressure region of the fuel injector 10 located. In contrast, the fuel injector 10a according to the 2 as so-called direct-acting fuel injector 10a educated. This is in the first bore section 46a the connection hole 45a a pull rod 51 pressed in, which is a coupler plate 52 penetrates, and into a low-pressure space 53 empties. The drawbar 51 is for example directly with a solenoid valve (not shown), or indirectly via a piezoelectric actuator movable. Furthermore, in the other second bore sections 48a closing chokes 54 arranged or formed. Through these shut-off throttles 54 results in the open state of the nozzle needle 15a in the balance of forces in the area of the nozzle openings 12 a reduced pressure and thus an additional closing force. This ensures a safe and reliable closing of the nozzle needle under all operating conditions 15a causes.

Die soweit beschriebenen Kraftstoffinjektoren 10, 10a können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Dieser besteht in einer Unterteilung des Hochdruckraums 25 durch ein Trennelement 25 in zwei Teilräume 36, 37, die beim Öffnen der Düsennadel 15, 15a unterschiedliche Drücke aufweisen, derart, dass beim Öffnen der Düsennadel 15, 15a eine zusätzliche, in Öffnungsrichtung der Düsennadel 15, 15a wirkende hydraulische Öffnungskraft erzeugt wird.The fuel injectors described so far 10 . 10a can be modified or modified in many ways without departing from the spirit of the invention. This consists in a subdivision of the high-pressure chamber 25 through a separating element 25 in two subspaces 36 . 37 when opening the nozzle needle 15 . 15a have different pressures, such that when opening the nozzle needle 15 . 15a an additional, in the opening direction of the nozzle needle 15 . 15a acting hydraulic opening force is generated.

Claims

Fuel injector ( 10 ; 10a ), in particular common-rail injector, with an injector housing ( 11 ), in which one along a longitudinal axis ( 16 ) movably arranged nozzle needle ( 15 ; 15a ), which are in a high pressure room ( 25 ) is arranged and in an open position at least one nozzle opening ( 12 ) in the injector housing ( 11 ), wherein the at least one nozzle opening ( 12 ) in the open position of the nozzle needle ( 15 ; 15a ) with a high-pressure storage volume ( 23 ) has in the region of the nozzle needle end connection, and wherein in a firing position of the nozzle needle ( 15 ; 15a ) this one sealing seat ( 19 ) on the injector housing ( 11 ), characterized in that the high pressure space ( 25 ) by means of a separating element ( 35 ) into two subspaces ( 36 . 37 ) is divided, that the separating element ( 35 ) with the nozzle needle ( 15 ; 15a ) in the direction of the longitudinal axis ( 16 ) is movably arranged, that of the at least one nozzle opening ( 12 ) facing away from the first subspace ( 36 ) of the high pressure space ( 25 ) a connection to the storage volume ( 23 ) has that of the at least one nozzle opening ( 12 ) facing the second subspace ( 37 ) from the storage volume ( 23 ) through an area of the needle guide ( 21 ) of the nozzle needle ( 15 ; 15a ) is hydraulically separated, and that the hydraulically effective surface of the needle guide of the nozzle needle ( 15 ; 15a ) ( 21 ) is smaller than the hydraulically effective area of the separating element ( 35 ).

Fuel injector according to claim 1, characterized in that the separating element ( 35 ) annular, in particular in the form of an annular disc ( 38 ) is formed, and that the nozzle needle ( 15 ; 15a ) a passage opening ( 39 ) of the separating element ( 35 ).

Fuel injector according to claim 1 or 2, characterized in that the separating element ( 35 ) on the first subspace ( 36 ) facing side on a stop element ( 40 ), preferably a stop ring ( 41 ) is present.

Fuel injector according to claim 3, characterized in that a first compression spring ( 30 ) in the first subspace ( 36 ) on the stop element ( 40 ) is supported with an end face, wherein by means of the first compression spring ( 30 ) the nozzle needle ( 15 ; 15a ) is subjected to force in the closing direction.

Fuel injector according to one of claims 1 to 4, characterized in that the separating element ( 35 ) by means of a second compression spring ( 43 ) in the opening direction of the nozzle needle ( 15 ; 15a ) is subjected to force.

Fuel injector according to claim 5, characterized in that the second compression spring ( 43 ) between the separating element ( 35 ) and a management area ( 21 ) of the nozzle needle ( 15 ; 15a ) is supported.

Fuel injector according to one of claims 1 to 6, characterized in that the direct connection between the first subspace ( 36 ) and the storage volume ( 23 ) via a in the nozzle needle ( 15 ; 15a ) formed connecting bore ( 45 ; 45a ) he follows.

Fuel injector according to claim 7, characterized in that the connecting bore ( 45 ; 45a ) in the longitudinal direction of the nozzle needle ( 15 ; 15a ) extending first bore section ( 46 ; 46a ) as well as in the area of the first subspace ( 36 ) and the storage volume ( 23 ) formed second bore sections ( 48 ; 48a . 49 ).

Fuel injector according to claim 8, characterized in that in each case a plurality of second bore sections ( 48 ; 48a . 49 ) are arranged, which are arranged at equal angular intervals to each other, and that the second bore sections ( 48 ; 48a . 49 ) at right angles to the longitudinal axis ( 16 ).

Fuel injector according to claim 8 or 9, characterized in that in at least one second bore section ( 49 ) in the area of the storage volume ( 23 ) a closing throttle ( 54 ) is trained.