DE102012223166A1

DE102012223166A1 - fuel injector

Info

Publication number: DE102012223166A1
Application number: DE102012223166.8A
Authority: DE
Inventors: Henning Kreschel; Christian Grimminger; Holger Rapp; Marco Beier
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2014-06-18
Also published as: EP2743493A2; EP2743493A3; EP2743493B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, umfassend ein Steuerventil (1) zur Steuerung der Hubbewegung einer hubbeweglichen Düsennadel (2) zum Freigeben und Verschließen wenigstens einer Einspritzöffnung (3), wobei das der Einspritzöffnung (3) abgewandte Ende der Düsennadel (2) einen Steuerraum (4) begrenzt, welcher zur Beeinflussung eines auf die Düsennadel (2) einwirkenden Steuerraumdrucks über eine Zulaufdrossel (8) mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff befüllbar und in Offenstellung des Steuerventils (1) über eine Ablaufdrossel (7) entlastbar ist. Erfindungsgemäß ist stromaufwärts der Zulaufdrossel (8) ein druckbetätigbares weiteres Ventil (9) mit einem verschiebbaren Ventilelement (10) zum Freigeben und Verschließen einer hydraulischen Verbindung der Zulaufdrossel (8) mit einem Hochdruckbereich (11) ausgebildet.The invention relates to a fuel injector for a fuel injection system, in particular a common rail injection system, comprising a control valve (1) for controlling the lifting movement of a lifting nozzle needle (2) for releasing and closing at least one injection opening (3), the injection opening (3 ) facing away from the end of the nozzle needle (2) delimits a control chamber (4) which can be filled with high-pressure fuel via an inlet throttle (8) to influence a control chamber pressure acting on the nozzle needle (2) and in the open position of the control valve (1) via an outlet throttle (7) can be relieved. According to the invention, a pressure-actuated further valve (9) with a displaceable valve element (10) for releasing and closing a hydraulic connection of the inlet throttle (8) with a high-pressure region (11) is formed upstream of the inlet throttle (8).

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor für ein Kraftstoffeinspritzsystem, insbesondere ein Common-Rail-Einspritzsystem, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a fuel injector for a fuel injection system, in particular a common rail injection system, having the features of the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2006 049 050 A1 geht ein Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine hervor, der ein Injektorgehäuse besitzt, in dem ein Steuerventil zur Ansteuerung eines Einspritzventilgliedes, das mindestens eine Einspritzöffnung freigibt oder verschließt, aufgenommen ist. Der Kraftstoffinjektor wird an seinem Kraftstoffzulauf aus einem Druckspeicher mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff versorgt. Der Druck an diesem Injektoreingang wird im folgenden als „Hochdruck“ bezeichnet. Das Steuerventil umfasst ein Steuerventilelement, durch welches eine Verbindung aus einem Steuerraum in einen Kraftstoffrücklauf freigebbar oder verschließbar ist. Ist die Verbindung freigegeben, wird der Steuerraum entlastet und der damit einhergehende Druckabfall im Steuerraum bewirkt ein Öffnen der Düsennadel. Zum Schließen der Düsennadel wird die Verbindung zum Kraftstoffrücklauf wieder verschlossen. Dabei strömt über mindestens ein Drosselelement Kraftstoff aus einem unter Hochdruck stehenden Kraftstoffvolumen in den Steuerraum, was zur Folge hat, dass die Düsennadel wieder in Richtung ihrer Ruheposition verdrängt wird und schließt.From the publication DE 10 2006 049 050 A1 For example, an injector for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, which has an injector housing in which a control valve for actuating an injection valve member which opens or closes at least one injection opening, is accommodated. The fuel injector is supplied at its fuel inlet from a pressure accumulator with fuel under high pressure. The pressure at this injector input will be referred to as "high pressure" below. The control valve comprises a control valve element, by means of which a connection from a control chamber into a fuel return can be opened or closed. If the connection is released, the control chamber is relieved and the concomitant pressure drop in the control chamber causes an opening of the nozzle needle. To close the nozzle needle, the connection to the fuel return is closed again. In this case, fuel flows from at least one throttle element from a high-pressure fuel volume in the control chamber, with the result that the nozzle needle is displaced again in the direction of its rest position and closes.

Da über das mindestens eine Drosselelement konstant eine Verbindung zwischen einem unter Hochdruck stehenden Kraftstoffvolumen und dem Steuerraum besteht, unabhängig davon, ob die Verbindung zum Kraftstoffrücklauf geöffnet oder geschlossen ist, fließt eine nicht unwesentliche Menge an Kraftstoff bei geöffnetem Steuerventil durch den Steuerraum hindurch vom Hochdruckbereich des Injektors zum Kraftstoffrücklauf. Diese durchströmende Kraftstoffmenge trägt nicht direkt zur Injektorfunktion bei, muss aber zusätzlich durch eine Hochdruckpumpe bereitgestellt werden. Die funktional nutzlose, durchströmende Kraftstoffmenge erhöht also die Anforderungen an die Fördermengenkapazität der Hochdruckpumpe und es erhöhen sich deren Antriebsmoment sowie Antriebsleistung. Zugleich verschlechtern sich der Wirkungsgrad des Kraftstoffeinspritzsystems und die CO₂-Bilanz des zugehörigen Fahrzeugs.Since there is a constant connection between a high-pressure fuel volume and the control chamber via the at least one throttle element, irrespective of whether the connection to the fuel return is open or closed, a not insignificant amount of fuel flows through the control chamber from the high-pressure region of the control valve Injector for fuel return. This amount of fuel flowing through does not contribute directly to the injector function, but must additionally be provided by a high-pressure pump. The functionally useless, flowing fuel quantity thus increases the requirements of the delivery capacity of the high pressure pump and it increases their drive torque and drive power. At the same time, the efficiency of the fuel injection system and the CO ₂ balance of the associated vehicle deteriorate.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Kraftstoffinjektor der vorstehend genannten Art anzugeben, bei welchem zur Verringerung der dem Kraftstoffrücklauf zugeführten Kraftstoffmenge der Zustrom aus dem unter Hochdruck stehenden Kraftstoffvolumen in den Steuerraum unterbrechbar ist.Object of the present invention is therefore to provide a fuel injector of the aforementioned type, in which to reduce the fuel return supplied amount of fuel, the influx from the high pressure fuel volume is interrupted in the control room.

Zur Lösung der Aufgabe wird der Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.To solve the problem, the fuel injector with the features of claim 1 is proposed. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der vorgeschlagene Kraftstoffinjektor umfasst ein Steuerventil zur Steuerung der Hubbewegung einer hubbeweglichen Düsennadel zum Freigeben und Verschließen wenigstens einer Einspritzöffnung, wobei das der Einspritzöffnung abgewandte Ende der Düsennadel einen Steuerraum begrenzt. Der Steuerraum ist zur Beeinflussung eines auf die Düsennadel einwirkenden Steuerraumdrucks über eine Zulaufdrossel mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff befüllbar und in Offenstellung des Steuerventils über eine Ablaufdrossel entlastbar. Erfindungsgemäß ist stromaufwärts der Zulaufdrossel ein druckbetätigbares weiteres Ventil mit einem verschiebbaren Ventilelement zum Freigeben und Verschließen einer hydraulischen Verbindung der Zulaufdrossel mit einem Hochdruckbereich ausgebildet. Durch das weitere stromaufwärts der Zulaufdrossel ausgebildete Ventil kann der Zustrom aus einem unter Hochdruck stehenden Kraftstoffvolumen in den Steuerraum unterbrochen werden. Dies ist dann von Vorteil, wenn das Steuerventil geöffnet und der Steuerraum über die Ablaufdrossel entlastet wird. Denn einerseits wird der Steuerraum schneller entlastet, da keine zusätzliche Menge Kraftstoff in den Steuerraum nachströmt, andererseits wird die Rücklaufmenge reduziert und damit der Wirkungsgrad des Kraftstoffeinspritzsystems erhöht. Da sich der bei geöffnetem Steuerventil durch die Ablaufdrossel fließende Volumenstrom erheblich reduziert, kann die Ablaufdrossel mit einem erheblich verringerten Drosselquerschnitt ausgeführt werden. Indem das weitere Ventil druckbetätigbar ist, kann dieses als einfaches passives Ventil ausgelegt sein, welches unabhängig von einer Aktorik, insbesondere unabhängig von einem zur Betätigung des Steuerventils vorgesehenen Aktor betätigbar ist.The proposed fuel injector comprises a control valve for controlling the lifting movement of a liftable nozzle needle for releasing and closing at least one injection opening, wherein the end of the nozzle needle facing away from the injection opening delimits a control space. The control chamber can be filled to influence a control chamber pressure acting on the nozzle needle via an inlet throttle with high-pressure fuel and can be relieved in the open position of the control valve via an outlet throttle. According to the invention upstream of the inlet throttle is a pressure-actuated further valve with a displaceable valve element for releasing and closing a hydraulic connection of the inlet throttle formed with a high-pressure region. Due to the further valve formed upstream of the inlet throttle, the inflow from a high-pressure fuel volume into the control chamber can be interrupted. This is advantageous when the control valve is opened and the control chamber is relieved via the outlet throttle. For one thing, the control chamber is relieved faster because no additional amount of fuel flows into the control chamber, on the other hand, the return amount is reduced and thus increases the efficiency of the fuel injection system. Since the volume flow flowing through the outlet throttle when the control valve is open is considerably reduced, the outlet throttle can be designed with a considerably reduced throttle cross-section. By the further valve is pressure-actuated, this can be designed as a simple passive valve, which is independent of an actuator, in particular independently of a provided for actuating the control valve actuator operable.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt das Ventilelement des druckbetätigbaren weiteren Ventils eine erste Steuerfläche, an welcher der im Steuerraum herrschende Druck anliegt, und wenigstens eine weitere Steuerfläche, an welcher der stromabwärts der Ablaufdrossel zwischen der Ablaufdrossel und einem Ventilsitz des Steuerventils und/oder der stromaufwärts der Zulaufdrossel zwischen dem weiteren Ventil und der Zulaufdrossel herrschende Druck anliegt. Die erste Steuerfläche begrenzt demnach bevorzugt – gemeinsam mit der Düsennadel – den Steuerraum in axialer Richtung. Die wenigstens eine weitere Steuerfläche begrenzt vorzugsweise einen weiteren Druckraum, der stromabwärts der Ablaufdrossel vor dem Ventilsitz des Steuerventils und/oder stromaufwärts, vorzugsweise unmittelbar stromaufwärts, der Zulaufdrossel ausgebildet ist. Da im Ablaufkanal stromabwärts der Ablaufdrossel und/oder unmittelbar stromaufwärts der Zulaufdrossel ein zumindest zeitweise vom Steuerraumdruck abweichender Druck herrscht bzw. herrschen, kann über die Druckdifferenz bzw. die Druckdifferenzen zwischen dem Steuerraumdruck und dem Druck bzw. den Drücken im wenigstens einen weiteren Druckraum das weitere Ventil betätigt werden.According to a preferred embodiment of the invention, the valve element of the pressure-actuable further valve has a first control surface, which abuts the pressure prevailing in the control chamber, and at least one further control surface, at which the downstream of the outlet throttle between the outlet throttle and a valve seat of the control valve and / or the upstream of the inlet throttle between the other valve and the inlet throttle ruling pressure prevails. The first control surface therefore preferably limits - together with the nozzle needle - the control chamber in the axial direction. The at least one more Control surface preferably defines a further pressure chamber, which downstream of the outlet throttle in front of the valve seat of the control valve and / or upstream, preferably immediately upstream, the inlet throttle is formed. Since in the outlet channel downstream of the outlet throttle and / or immediately upstream of the inlet throttle prevails at least temporarily diverging from the control chamber pressure or prevail over the pressure difference or the pressure differences between the control chamber pressure and the pressure or pressures in at least one further pressure chamber the other Valve operated.

Vorzugsweise bewirkt der Steuerraumdruck eine auf das Ventilelement in Schließrichtung wirkende Kraft, während der Druck im wenigstens einen weiteren Druckraum eine auf das Ventilelement in Öffnungsrichtung wirkende Kraft bewirkt. Wird beispielsweise das Steuerventil geöffnet, fällt der Druck im wenigstens einen weiteren Druckraum, vorzugsweise zwischen der Ablaufdrossel und dem Ventilsitz des Steuerventils, stark ab. Die Druckdifferenz bewirkt, dass das weitere Ventil schließt und keine Verbindung des Steuerraums über die Zulaufdrossel mit dem Hochdruckbereich des Kraftstoffinjektors besteht. Das heißt, dass kein Kraftstoff über die Zulaufdrossel in den Steuerraum nachströmen kann. In der Folge wird die über die Ablaufdrossel abströmende Kraftstoffmenge deutlich reduziert. Lediglich die von der Düsennadel im Zuge ihrer Öffnungsbewegung aus dem Steuerraum verdrängte Kraftstoffmenge muss noch über die Ablaufdrossel aus dem Steuerraum entweichen. Eine vom Hochdruckbereich über Zulauf- und Ablaufdrossel zum Injektorrücklauf fließende Kraftstoffmenge existiert nicht mehr. Die Ablaufdrossel kann in der Folge mit einem erheblich kleineren Drosselquerschnitt ausgelegt werden, ohne dass sich dadurch die Öffnungsgeschwindigkeit der Düsennadel verringert oder der Beginn der Einspritzung verzögert. Schließt das Steuerventil, dann steigt der Druck im wenigstens einen Druckraum zwischen der Ablaufdrossel und dem Steuerventilsitz auf den Steuerraumdruck an. Des weiteren kann die Druckdifferenz zwischen dem Hochdruck und dem Steuerraumdruck eine zusätzliche Öffnungskraft auf das Ventilelement des weiteren Ventils bewirken, so dass dieses nach dem Schließen des Steuerventils sicher zu öffnen beginnt. Über den dadurch entstehenden Druckabfall an der Zulaufdrossel kann dann eine weitere Steigerung der Öffnungskraft auf das Ventilelement bewirkt werden, so dass dieses schnell vollständig öffnet und unmittelbar stromaufwärts der Zulaufdrossel sehr schnell wieder der Hochdruck ungedrosselt ansteht. The control chamber pressure preferably causes a force acting on the valve element in the closing direction, while the pressure in at least one further pressure chamber causes a force acting on the valve element in the opening direction. If, for example, the control valve is opened, the pressure drops sharply in at least one further pressure space, preferably between the outlet throttle and the valve seat of the control valve. The pressure difference causes the other valve closes and there is no connection of the control chamber via the inlet throttle with the high-pressure region of the fuel injector. This means that no fuel can flow into the control chamber via the inlet throttle. As a result, the amount of fuel flowing out via the outlet throttle is significantly reduced. Only the amount of fuel displaced from the control chamber by the nozzle needle in the course of its opening movement must still escape via the outlet throttle from the control chamber. A fuel quantity flowing from the high-pressure region via inlet and outlet throttle to the injector return no longer exists. The outlet throttle can be designed in the episode with a much smaller throttle cross-section, without thereby reducing the opening speed of the nozzle needle or delayed the beginning of the injection. When the control valve closes, the pressure in the at least one pressure chamber between the outlet throttle and the control valve seat increases to the control chamber pressure. Furthermore, the pressure difference between the high pressure and the control chamber pressure can cause an additional opening force on the valve element of the further valve, so that it begins to open safely after closing the control valve. On the resulting pressure drop at the inlet throttle then a further increase in the opening force can be effected on the valve element, so that this quickly opens completely and immediately upstream of the inlet throttle again very high pressure unthrottled pending.

Weiterhin bevorzugt ist das Ventilelement des druckbetätigbaren weiteren Ventils in Schließrichtung von der Federkraft einer Feder beaufschlagt. Die Feder dient der Rückstellung des Ventilelements des weiteren Ventils nach dem Ende einer Einspritzung. Vorzugsweise ist die Feder einerseits am Ventilelement und andererseits an der Düsennadel jeweils unmittelbar oder mittelbar abgestützt. Auf diese Weise kann die Feder zusätzlich zur Beaufschlagung der Düsennadel mit einer vom Hochdruck unabhängigen Schließkraft eingesetzt werden.Further preferably, the valve element of the pressure-actuatable further valve is acted upon in the closing direction by the spring force of a spring. The spring serves to return the valve element of the further valve after the end of an injection. Preferably, the spring is supported either directly or indirectly on the one hand on the valve element and on the other hand on the nozzle needle. In this way, the spring can be used in addition to the loading of the nozzle needle with a force independent of the high pressure closing force.

Vorteilhafterweise begrenzt das Ventilelement den Steuerraum in axialer und/oder radialer Richtung. Dies vereinfacht die Ausbildung einer ersten Steuerfläche, an welcher Steuerraumdruck anliegt. Das Ventilelement kann hierzu kolbenförmig ausgebildet sein und/oder einen als Hohlkolben ausgebildeten Abschnitt besitzen. Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Ventilelement eine vorzugsweise axial verlaufende Bohrung besitzt, in der die Ablaufdrossel ausgebildet ist. Die Bohrung mündet bevorzugt einerseits in den Steuerraum und andererseits in einen weiteren Druckraum, der von einer weiteren Steuerfläche des Ventilelements begrenzt wird. Die Bohrung verbindet demnach den Steuerraum mit dem weiteren Druckraum. Dieser weitere Druckraum ist vorzugsweise zwischen der Ablaufdrossel und dem Ventilsitz des Steuerventils ausgebildet.Advantageously, the valve element limits the control chamber in the axial and / or radial direction. This simplifies the formation of a first control surface to which control chamber pressure is applied. The valve element may be designed to be piston-shaped and / or have a section designed as a hollow piston. Furthermore, it is proposed that the valve element has a preferably axially extending bore in which the outlet throttle is formed. The bore preferably opens on the one hand into the control chamber and on the other hand into a further pressure chamber, which is delimited by a further control surface of the valve element. The bore thus connects the control chamber with the other pressure chamber. This further pressure chamber is preferably formed between the outlet throttle and the valve seat of the control valve.

Als weiterbildende Maßnahme wird vorgeschlagen, dass das Ventilelement eine vorzugsweise radial oder schräg zu einer Längsachse A des Ventilelements verlaufende Zulaufbohrung besitzt, welche den Steuerraum mit einem Druckraum verbindet. Die Zulaufdrossel ist vorzugsweise in der Zulaufbohrung oder stromaufwärts davon außerhalb des Ventilelements ausgebildet. Bevorzugt mündet die radial oder schräg verlaufende Zulaufbohrung einerseits in den Steuerraum stromaufwärts der Ablaufdrossel, andererseits in einen Druckraum, der in Abhängigkeit von der Schaltstellung des weiteren Ventils mit dem Hochdruckbereich des Kraftstoffinjektors verbindbar ist. Unabhängig davon, ob die Zulaufdrossel im Ventilelement in der Zulaufbohrung ausgeführt ist oder stromaufwärts davon außerhalb des Ventilelements, liegt der Dichtsitz des weiteren Ventils, über den die Verbindung zum Hochdruckbereich des Injektors geschaltet wird, stromaufwärts der Zulaufdrossel.As a further development measure, it is proposed that the valve element has an inlet bore extending preferably radially or obliquely to a longitudinal axis A of the valve element, which connects the control chamber to a pressure chamber. The inlet throttle is preferably formed in the inlet bore or upstream thereof outside of the valve element. Preferably, the radially or obliquely extending inlet bore opens on the one hand into the control chamber upstream of the outlet throttle, on the other hand into a pressure chamber, which is connectable in dependence on the switching position of the other valve with the high-pressure region of the fuel injector. Regardless of whether the inlet throttle is carried out in the valve element in the inlet bore or upstream thereof outside the valve element, the sealing seat of the further valve, via which the connection is switched to the high-pressure region of the injector, upstream of the inlet throttle.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Ventilelement zumindest teilweise in einer Führungsbohrung eines Ventilstücks axial verschiebbar aufgenommen, wobei die Führungsbohrung zur Ausbildung wenigstens eines Druckraums und/oder einer mit dem Ventilelement zusammenwirkenden ringförmigen Dichtkante gestuft ausgeführt ist. Die ringförmige Dichtkante dichtet den wenigstens einen weiteren Druckraum gegenüber dem Hochdruckbereich des Kraftstoffinjektors ab, wenn das Ventilelement an der Dichtkante anliegt. Alternativ kann die ringförmige Dichtkante auch am Ventilelement angeordnet sein und mit einer Dichtfläche am Ventilstück zusammenwirken.According to a further preferred embodiment of the invention, the valve element is at least partially axially slidably received in a guide bore of a valve member, wherein the guide bore is designed to form at least one pressure chamber and / or cooperating with the valve element annular sealing edge stepped. The annular sealing edge seals the at least one further pressure chamber with respect to the high-pressure region of the fuel injector when the valve element bears against the sealing edge. Alternatively, the annular sealing edge also be arranged on the valve element and cooperate with a sealing surface on the valve piece.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Ventilelement den wenigstens einen innerhalb der Führungsbohrung ausgebildeten Druckraum in radialer und/oder axialer Richtung begrenzt. Die einen Druckraum in axialer Richtung begrenzenden Flächen dienen bevorzugt zugleich als Steuerflächen, über welche das Ventilelement des weiteren Ventils mit einer Druckkraft beaufschlagbar ist. Vorzugsweise begrenzt das Ventilelement wenigstens zwei Druckräume, die in einem axialen Abstand zueinander angeordnet und über die Zulaufdrossel hydraulisch verbunden sind. Die Zulaufdrossel ist in diesem Fall bevorzugt in dem Ventilstück und nicht in dem Ventilelement ausgebildet.Furthermore, it is proposed that the valve element delimit the at least one pressure chamber formed in the guide bore in the radial and / or axial direction. The surfaces defining a pressure chamber in the axial direction preferably also serve as control surfaces, via which the valve element of the further valve can be acted upon by a pressure force. Preferably, the valve element defines at least two pressure chambers, which are arranged at an axial distance from one another and are hydraulically connected via the inlet throttle. In this case, the inlet throttle is preferably formed in the valve piece and not in the valve element.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Ventilelement – alternativ oder ergänzend zur in Schließrichtung wirkenden Federkraft der bereits genannten Feder – in Öffnungsrichtung von der Federkraft einer Feder beaufschlagt. Sofern zwei Federn vorgesehen sind, deren Federkräfte einander entgegen gesetzt sind, ist vorzugsweise die Federkraft der weiteren, in Öffnungsrichtung wirkenden Feder größer als die Federkraft der in Schließrichtung wirkenden Feder gewählt. Dies gilt insbesondere dann, wenn die in Schließrichtung wirkende Feder zugleich der Rückstellung der Düsennadel dient. Die Federkraft der weiteren Feder bewirkt, dass das weitere Ventil im Ruhezustand eine geöffnete Position einnimmt.According to a further preferred embodiment of the invention, the valve element is acted upon in the opening direction of the spring force of a spring - alternatively or in addition to acting in the closing direction spring force of the aforementioned spring. If two springs are provided whose spring forces are set against each other, the spring force of the further, acting in the opening direction spring is preferably selected to be greater than the spring force of the spring acting in the closing direction. This applies in particular when the spring acting in the closing direction also serves to return the nozzle needle. The spring force of the other spring causes the other valve in the idle state assumes an open position.

Vorteilhafterweise besitzt das Ventilelement eine mit einem Hubanschlag zusammenwirkende radial verlaufende Anschlagfläche. Der Öffnungshub des Ventilelementes wird auf diese Weise begrenzt. Dabei kann der Hubanschlag von einem Körper des Kraftstoffinjektors, insbesondere einem Düsenkörper oder einem Haltekörper, oder von einem separaten, vorzugsweise scheibenförmigen Bauteil ausgebildet werden. Das scheibenförmige Bauteil ist im Hochdruckbereich des Kraftstoffinjektors eingesetzt und besitzt bevorzugt wenigstens eine Durchströmöffnung, um eine Verbindung der diesseits und jenseits des scheibenförmigen Bauteils gelegenen Druckräume zu gewährleisten.Advantageously, the valve element has a cooperating with a stroke stop radially extending stop surface. The opening stroke of the valve element is limited in this way. In this case, the stroke stop can be formed by a body of the fuel injector, in particular a nozzle body or a holding body, or by a separate, preferably disk-shaped component. The disk-shaped component is used in the high-pressure region of the fuel injector and preferably has at least one through-flow opening in order to ensure a connection of the pressure chambers located on either side of and beyond the disk-shaped component.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist das der Einspritzöffnung abgewandte Ende der Düsennadel von einer Dichthülse umgeben. Die Dichthülse begrenzt den zwischen der Düsennadel und dem Ventilelement des weiteren Ventil ausgebildeten Steuerraum in radialer Richtung. Die Dichthülse ist hierzu bevorzugt an dem Ventilelement abgestützt und/oder zur Abdichtung des Steuerraums gegenüber dem Hochdruckbereich über die Federkraft der Feder in Richtung des Ventilelementes axial vorgespannt. Die Dichthülse ermöglicht den Ausgleich eines etwaigen Achsversatzes zwischen der Düsennadel und dem Ventilelement. Zugleich wird die Ausbildung des Ventilelements vereinfacht.In one embodiment of the invention, the injection opening facing away from the end of the nozzle needle is surrounded by a sealing sleeve. The sealing sleeve defines the control space formed between the nozzle needle and the valve element of the further valve in the radial direction. For this purpose, the sealing sleeve is preferably supported on the valve element and / or axially preloaded in the direction of the valve element for sealing the control chamber with respect to the high-pressure region via the spring force of the spring. The sealing sleeve allows the compensation of any axial offset between the nozzle needle and the valve element. At the same time, the formation of the valve element is simplified.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen:Preferred embodiments of the invention are described below with reference to the accompanying drawings. These show:

1 ein hydraulisches Schaltbild einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors, 1 a hydraulic circuit diagram of a first preferred embodiment of a fuel injector according to the invention,

2 ein hydraulisches Schaltbild einer zweiten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors, 2 a hydraulic circuit diagram of a second preferred embodiment of a fuel injector according to the invention,

3 einen Längsschnitt durch eine erste bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors bei geschlossenem Steuerventil, 3 a longitudinal section through a first preferred embodiment of a fuel injector according to the invention with a closed control valve,

4 den Injektor der 3 bei geöffnetem Steuerventil, 4 the injector of 3 with open control valve,

5 den Injektor der 3 bei geschlossenem Steuerventil und geöffnetem weiteren Ventil, 5 the injector of 3 with closed control valve and opened further valve,

6 einen Längsschnitt durch eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors bei geschlossenem Steuerventil, 6 a longitudinal section through a second preferred embodiment of a fuel injector according to the invention with a closed control valve,

7 den Injektor der 6 bei geöffnetem Steuerventil, 7 the injector of 6 with open control valve,

8 den Injektor der 6 bei geschlossenem Steuerventil und geöffnetem weiteren Ventil, 8th the injector of 6 with closed control valve and opened further valve,

9 einen Längsschnitt durch eine dritte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors bei geschlossenem Steuerventil und 9 a longitudinal section through a third preferred embodiment of a fuel injector according to the invention with a closed control valve and

10 einen Längsschnitt durch eine vierte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors bei geschlossenem Steuerventil. 10 a longitudinal section through a fourth preferred embodiment of a fuel injector according to the invention with a closed control valve.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Der in der 1 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor umfasst eine hubbewegliche Düsennadel 2 zum Freigeben und Verschließen mehrerer Einspritzöffnungen 3. Die Bewegung der Düsennadel 2 ist über ein Steuerventil 1 steuerbar, das vorliegend als Kugelventil ausgelegt und über einen Magnetaktor 27 betätigbar ist.The Indian 1 schematically illustrated fuel injector according to the invention comprises a liftable nozzle needle 2 for releasing and closing a plurality of injection openings 3 , The movement of the nozzle needle 2 is via a control valve 1 controllable, which in the present case designed as a ball valve and a magnetic actuator 27 is operable.

Bei deaktiviertem Magnetaktor 27 wird ein kugelförmiges Steuerventilelement 28 des Steuerventils 1 von der Druckkraft einer Feder 29 gegen einen Ventilsitz 30 gedrückt. Als Druckübertragungsglied dient ein Ankerelement 31, das zwischen der Feder 29 und dem Steuerventilelement 28 angeordnet ist. Bei aktiviertem Magnetaktor 27 wird das Ankerelement 31 entgegen der Federkraft der Feder 29 in Richtung des Magnetaktors 27 gezogen, wobei das Steuerventil 1 öffnet. Bei geöffnetem Steuerventil 1 besteht eine Verbindung eines Steuerraums 4 über eine Ablaufdrossel 7 mit einem Rücklauf 32, so dass eine Entlastung des Steuerraums 4 bewirkt wird. Der Druckabfall im Steuerraum 4 hat zur Folge, dass die Düsennadel 2, die mit einem Ende den Steuerraum 4 begrenzt, öffnet und die Einspritzöffnungen 3 freigibt. Über die Einspritzöffnungen 3 wird dann unter Hochdruck stehender Kraftstoff aus einem Hochdruckbereich 11 in den Brennraum einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) eingespritzt. Zum Schließen der Düsennadel 2 wird die Aktivierung des Magnetaktors 27 beendet, so dass die Federkraft der Feder 29 die Rückstellung des Ankerelements 31 bewirkt, wobei das kugelförmige Steuerventilelement 28 zurück in den Ventilsitz 30 gestellt wird und das Steuerventil 1 schließt. In Schließstellung des Steuerventils 1 bewirkt der über eine Zulaufdrossel 8 aus einem Volumen mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff in den Steuerraum 4 nachströmende Kraftstoff eine Richtungsumkehr der Düsennadelbewegung und in der Folge eine kontinuierliche Schließbewegung der Düsennadel 2. Dadurch wird die Düsennadel 2 schließlich in ihre Ausgangsposition zurück verbracht und die Einspritzung endet.With magnetic actuator deactivated 27 becomes a spherical control valve element 28 of control valve 1 from the pressure of a spring 29 against a valve seat 30 pressed. As pressure transmitting member is an anchor element 31 that between the spring 29 and the control valve element 28 is arranged. With activated magnetic actuator 27 becomes the anchor element 31 against the spring force of the spring 29 in the direction of the magnetic actuator 27 pulled, with the control valve 1 opens. With open control valve 1 there is a connection of a control room 4 via an outlet throttle 7 with a return 32 , allowing a discharge of the control room 4 is effected. The pressure drop in the control room 4 As a result, the nozzle needle 2 with one end the control room 4 limited, opens and the injection openings 3 releases. About the injection openings 3 then high pressure fuel from a high pressure area 11 into the combustion chamber of an internal combustion engine (not shown) injected. To close the nozzle needle 2 becomes the activation of the magnetic actuator 27 finished, leaving the spring force of the spring 29 the return of the anchor element 31 causes, wherein the spherical control valve element 28 back into the valve seat 30 is placed and the control valve 1 closes. In closed position of the control valve 1 causes the via an inlet throttle 8th from a volume of fuel under high pressure into the control room 4 nachströmende fuel reversing the direction of the nozzle needle movement and consequently a continuous closing movement of the nozzle needle 2 , This will cause the nozzle needle 2 finally returned to its original position and the injection ends.

Zur Reduzierung der bei geöffnetem Steuerventil 1 über die Ablaufdrossel 7 abströmenden Kraftstoffmenge, ist stromaufwärts der Zulaufdrossel 8 ein druckbetätigbares weiteres Ventil 9 angeordnet, das in Schließstellung den Zulauf von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff zur Zulaufdrossel 8 und danach in den Steuerraum 4 unterbricht. Das druckbetätigbare weitere Ventil 9 weist hierzu ein verschiebbares Ventilelement 10 mit einer ersten Steuerfläche 12 und einer zweiten Steuerfläche 13 auf. Die erste Steuerfläche 12 begrenzt den Steuerraum 4, so dass hier Steuerraumdruck anliegt. An der zweiten Steuerfläche 13 liegt der Druck an, der stromabwärts der Ablaufdrossel 7 zwischen der Ablaufdrossel 7 und dem Ventilsitz 30 des Steuerventils 1 herrscht. Mit Öffnen des Steuerventils 1 fällt der Druck stromabwärts der Ablaufdrossel 7 stärker ab als im Steuerraum 4. Die Druckdifferenz bewirkt, dass das Ventilelement 10 des weiteren Ventils 9 von einer auf die erste Steuerfläche 12 wirkenden Schließkraft beaufschlagt wird, welche größer als eine auf die zweite Steuerfläche 13 wirkende Öffnungskraft ist, die aus dem hieran anliegenden hydraulischen Druck sowie der Federkraft einer Feder 14 resultiert. Dies hat zur Folge, dass das weitere Ventil 9 schließt und mangels Verbindung zu einem Hochdruckspeicher 33 kein Kraftstoff über die Zulaufdrossel 8 in den Steuerraum 4 nachströmt. Mit Schließen des Steuerventils 1 gleichen sich die Druckverhältnisse am Ventilelement 10 des weiteren Ventils 9 an, was ein Öffnen des weiteren Ventils 9 und damit eine schnelle Wiederbefüllung des Steuerraums 4 über die Zulaufdrossel 8 zur Folge hat.To reduce the open control valve 1 over the outlet throttle 7 outflowing fuel, is upstream of the inlet throttle 8th a pressure-actuated further valve 9 arranged in the closed position, the inlet of high-pressure fuel to the inlet throttle 8th and then into the control room 4 interrupts. The pressure-actuated further valve 9 has for this purpose a displaceable valve element 10 with a first control surface 12 and a second control surface 13 on. The first control surface 12 limits the control room 4 , so that there is control chamber pressure here. At the second control surface 13 is the pressure, the downstream of the outlet throttle 7 between the outlet throttle 7 and the valve seat 30 of the control valve 1 prevails. With opening of the control valve 1 the pressure drops downstream of the outlet throttle 7 stronger than in the control room 4 , The pressure difference causes the valve element 10 the further valve 9 from one to the first control surface 12 acting closing force is applied, which is greater than one on the second control surface 13 acting opening force, which consists of the applied thereto hydraulic pressure and the spring force of a spring 14 results. This has the consequence that the further valve 9 closes and lack of connection to a high-pressure accumulator 33 no fuel via the inlet throttle 8th in the control room 4 nachströmt. With closing the control valve 1 are equal to the pressure conditions on the valve element 10 the further valve 9 indicating what an opening of the further valve 9 and thus a quick refilling of the control room 4 via the inlet throttle 8th entails.

In der 2 ist eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors dargestellt, wobei die Darstellung auf das hydraulische Schaltbild beschränkt worden ist. Im Unterschied zur vorhergehenden Ausführungsform liegt an der zweiten Steuerfläche 13 des Ventilelements 10 des weiteren Ventils 9 nicht nur der stromabwärts der Ablaufdrossel 7 zwischen Ablaufdrossel 7 und dem Ventilsitz 30 des Steuerventils 1 herrschende Druck an, sondern ferner der Druck, der unmittelbar stromaufwärts der Zulaufdrossel 8 zwischen dem weiteren Ventil 9 und der Zulaufdrossel 8 herrscht. Dies hat den Vorteil, dass der sich an der Zulaufdrossel 8 einstellende Druckabfall ebenfalls zur Erzeugung einer auf das Ventilelement 10 wirkenden Öffnungskraft nutzbar gemacht werden kann. Die Schaltbewegung des Ventilelementes 10 kann auf diese Weise deutlich beschleunigt werden. Darüber hinaus kann auch der unter Hochdruck stehende Kraftstoff aus einem Hochdruckvolumen 11 des Injektors vor dem Dichtsitz des weiteren Ventils 9 auf einen Teil der zweiten Steuerfläche 13 wirken, was die sofortige Einleitung des Öffnungsvorgangs des weiteren Ventils 9 nach dem Schließen des Steuerventils 1 begünstigt.In the 2 an alternative embodiment of a fuel injector according to the invention is shown, wherein the representation has been limited to the hydraulic circuit diagram. In contrast to the previous embodiment lies on the second control surface 13 of the valve element 10 the further valve 9 not just the downstream of the outlet throttle 7 between outlet throttle 7 and the valve seat 30 of the control valve 1 prevailing pressure, but also the pressure immediately upstream of the inlet throttle 8th between the other valve 9 and the inlet throttle 8th prevails. This has the advantage of being at the inlet throttle 8th adjusting pressure drop also to produce a on the valve element 10 acting opening force can be harnessed. The switching movement of the valve element 10 can be significantly accelerated in this way. In addition, the high-pressure fuel from a high-pressure volume 11 the injector in front of the sealing seat of the other valve 9 on a part of the second control surface 13 act, what the immediate initiation of the opening process of the other valve 9 after closing the control valve 1 favored.

Den 3 bis 5 ist eine konkrete Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors zu entnehmen, wobei sich die Darstellung auf den Bereich des weiteren Ventils 9 beschränkt. Das weitere Ventil 9 weist ein verschiebbares Ventilelement 10 auf, das als gestufter Hohlkolben zur Ausbildung des Steuerraums 4 ausgeführt ist. In einem ersten Abschnitt mit größerem Außendurchmesser ist das den Einspritzöffnungen 3 abgewandte Ende der Düsennadel 2 aufgenommen, welche somit den Steuerraum 4 axial begrenzt. In einem zweiten Abschnitt mit verringertem Außendurchmesser ist die Ablaufdrossel 7 ausgebildet, über welche der Steuerraum 4 – bei geöffnetem Steuerventil 1 – mit dem Rücklauf 32 (siehe 1) verbindbar ist. Der zweite Abschnitt dient vorliegend zugleich als Führungsabschnitt, der in einer Führungsbohrung 15 eines Ventilstücks 16 aufgenommen ist. Die Führungsbohrung 15 weist Abschnitte mit unterschiedlichen Innendurchmessern auf, so dass im Führungsbereich zwischen dem Ventilstück 16 und dem Ventilelement 10 mehrere Druckräume 17, 18, 19 ausgebildet werden. Ein erster Druckraum 17 wird zwischen einem radial verlaufenden Absatz der Führungsbohrung 15 und einer Stirnfläche des Ventilelements 10 ausgebildet, die Bestandteil der zweiten Steuerfläche 13 ist. Hier liegt der stromabwärts der Ablaufdrossel 7 zwischen Ablaufdrossel 7 und dem Ventilsitz 30 des Steuerventils 1 herrschende Druck an. Dieser erste Druckraum 17 umfasst folglich das Kraftstoffvolumen zwischen der Ablaufdrossel 7 und dem Ventilsitz 30 des Steuerventils 1. Ein ringförmiger zweiter Druckraum 18 wird durch eine umlaufende Nut in der Führungsbohrung 15 ausgebildet. Dieser zweite Druckraum 18 ist über eine radial oder schräg durch das Ventilelement 10 führende Zulaufbohrung 5 mit dem Steuerraum 4 verbunden. In diesem zweiten Druckraum 18 herrscht folglich der Steuerraumdruck oder ein Druck, der sich vernachlässigbar vom Steuerraumdruck unterscheidet, so dass der zweite Druckraum 18 aus funktionaler Sicht eine Erweiterung bzw. einen Bestandteil des Steuerraums 4 darstellt. Des weiteren ist der zweite Druckraum 18 und damit der Steuerraum 4 über eine Drosselbohrung, welche die Zulaufdrossel 8 ausbildet, mit einem dritten Druckraum 19 verbunden, der sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung von dem Ventilelement 10 begrenzt wird. Die den dritten Druckraum 19 begrenzenden Flächen am Ventilelement 10 sind ebenfalls Bestandteil der zweiten Steuerfläche 13, wobei der hier anliegende Druck dem Druck unmittelbar stromaufwärts der Zulaufdrossel 8 zwischen dem weiteren Ventil 9 und der Zulaufdrossel 8 entspricht. Über eine an dem Ventilstück 16 ausgebildete ringförmige Dichtkante 20, welche mit dem Ventilelement 10 dichtend zusammenwirkt, wird der dritte Druckraum 19 gegenüber dem Hochdruckbereich 11 abgedichtet. Des weiteren bewirkt der unter Hochdruck stehende Kraftstoff im Hochdruckbereich 11 eine Axialkraft auf das Ventilelement 10, indem er auf die Ringfläche zwischen der Dichtkante 20 und dem Führungsdurchmesser wirkt, bei dem die Düsennadel 2 im Ventilelement 10 geführt ist. Dieser Führungsdurchmesser wird im folgenden kurz als „Steuerraumdurchmesser“ bezeichnet. Abhängig von der Dimensionierung dieser beiden Durchmesser ist diese Axialkraft in Öffnungsoder in Schließrichtung des Ventilelements 10 gerichtet. Die Fläche, mit der das Ventilelement 10 an den Hochdruckbereich 11 angrenzt, stellt folglich ebenfalls einen Teil der zweiten Druckfläche 13 dar. Die Federkraft einer Feder 14, welche hier – im Unterschied zu den Ausführungsformen der 1 und 2 – das Ventilelement 10 in Schließrichtung beaufschlagt, hält das Ventilelement 10 in Anlage mit der ringförmigen Dichtkante 20, solange die hydraulischen Druckverhältnisse am Ventilelement 10 weitgehend ausgeglichen sind. In dieser Lage des Ventilelements 10 besteht keine Verbindung des Steuerraums 4 sowie der Druckräume 18 und 19 zum externen Hochdruckspeicher 33 oder zum Hochdruckbereich 11 des Kraftstoffinjektors (3). Öffnet das Steuerventil 1, fällt der Druck im Druckraum 17 stromabwärts der Ablaufdrossel 7 schnell ab, wodurch das Ventilelement 10 mit einer zusätzlichen in Schließrichtung wirkenden Druckkraft beaufschlagt wird (4). Mit Schließen des Steuerventils 1 wird die Durchströmung der Ablaufdrossel 7 unterbunden und es kommt zum Druckausgleich zwischen dem Steuerraum 4 und dem ersten Druckraum 17. Die zunächst noch vorliegende Öffnungsbewegung der Düsennadel 2 führt nun zu einer Verdichtung des Kraftstoffs im Steuerraum 4 und somit zu einem kurzzeitigen Anstieg des Steuerraumdrucks. Kurzzeitig kann der Steuerraumdruck den Hochdruck im Hochdruckbereich 11 des Injektors überschreiten. Durch den Anstieg des Steuerraumdrucks wird die Düsennadel 2 abgebremst und ihre Bewegungsrichtung umgekehrt, so dass sich der Kraftstoff im Steuerraum 4 wieder entspannt und der Steuerraumdruck wieder abnimmt. Ist der Dichtdurchmesser 20 größer gewählt als der Steuerraumdurchmesser, so führt das kurzzeitige Überschreiten des Druckniveaus im Hochdruckraum 11 durch den Druck im Steuerraum 4 sowie in den Druckräumen 17, 18 und 19 zu einer resultierenden Öffnungskraft auf das Ventilelement 10 und somit zum Öffnen des an der Dichtkante 20 gebildeten Dichtsitzes.The 3 to 5 shows a concrete embodiment of a fuel injector according to the invention, wherein the representation of the area of the other valve 9 limited. The other valve 9 has a sliding valve element 10 on, as a stepped hollow piston to form the control chamber 4 is executed. In a first larger diameter section, this is the injection ports 3 opposite end of the nozzle needle 2 recorded, which thus the control room 4 axially limited. In a second section with reduced outer diameter is the outlet throttle 7 formed over which the control room 4 - with open control valve 1 - with the return 32 (please refer 1 ) is connectable. In the present case, the second section also serves as a guide section, which is in a guide bore 15 a valve piece 16 is included. The guide hole 15 has sections with different inner diameters, so that in the guide area between the valve piece 16 and the valve element 10 several pressure chambers 17 . 18 . 19 be formed. A first pressure room 17 is between a radially extending shoulder of the guide bore 15 and an end face of the valve element 10 formed, which is part of the second control surface 13 is. Here lies the downstream of the outlet throttle 7 between outlet throttle 7 and the valve seat 30 of control valve 1 prevailing pressure. This first pressure room 17 thus includes the volume of fuel between the outlet throttle 7 and the valve seat 30 of the control valve 1 , An annular second pressure chamber 18 is by a circumferential groove in the guide bore 15 educated. This second pressure chamber 18 is about a radial or oblique by the valve element 10 leading inlet bore 5 with the control room 4 connected. In this second pressure chamber 18 Consequently, there is the control chamber pressure or a pressure which differs negligibly from the control chamber pressure, so that the second pressure chamber 18 from a functional point of view an extension or part of the control room 4 represents. Furthermore, the second pressure chamber 18 and thus the control room 4 via a throttle bore, which the inlet throttle 8th training, with a third pressure chamber 19 connected, both in the radial direction and in the axial direction of the valve element 10 is limited. The third pressure chamber 19 delimiting surfaces on the valve element 10 are also part of the second control surface 13 , wherein the applied pressure here is the pressure immediately upstream of the inlet throttle 8th between the other valve 9 and the inlet throttle 8th equivalent. About one on the valve piece 16 formed annular sealing edge 20 , which with the valve element 10 sealingly cooperates, becomes the third pressure chamber 19 opposite the high pressure area 11 sealed. Furthermore, the high pressure fuel in the high pressure area causes 11 an axial force on the valve element 10 by placing on the annular surface between the sealing edge 20 and the guide diameter acts at which the nozzle needle 2 in the valve element 10 is guided. This guide diameter will be referred to in the following as "control chamber diameter". Depending on the dimensioning of these two diameters, this axial force is in the opening or in the closing direction of the valve element 10 directed. The area with which the valve element 10 to the high pressure area 11 Consequently, also forms part of the second printing surface 13 dar. The spring force of a spring 14 which here - unlike the embodiments of the 1 and 2 - The valve element 10 acted upon in the closing direction, holds the valve element 10 in contact with the annular sealing edge 20 as long as the hydraulic pressure conditions on the valve element 10 are largely balanced. In this position of the valve element 10 there is no connection of the control room 4 as well as the pressure chambers 18 and 19 to the external high-pressure accumulator 33 or to the high pressure area 11 of the fuel injector ( 3 ). Opens the control valve 1 , the pressure drops in the pressure chamber 17 downstream of the outlet throttle 7 quickly, causing the valve element 10 an additional pressure force acting in the closing direction is applied ( 4 ). With closing the control valve 1 is the flow through the outlet throttle 7 prevented and there is pressure equalization between the control room 4 and the first pressure chamber 17 , The initially still present opening movement of the nozzle needle 2 now leads to a compression of the fuel in the control room 4 and thus to a short-term increase in the control room pressure. For a short time, the control chamber pressure can be the high pressure in the high pressure range 11 of the injector. Due to the increase in the control chamber pressure, the nozzle needle 2 braked and reversed its direction of movement, leaving the fuel in the control room 4 relaxed again and the control chamber pressure decreases again. Is the sealing diameter 20 Larger than the control chamber diameter, so leads the short-term exceeding the pressure level in the high-pressure chamber 11 by the pressure in the control room 4 as well as in the pressure chambers 17 . 18 and 19 to a resulting opening force on the valve element 10 and thus to open at the sealing edge 20 formed sealing seat.

Ist das Verhältnis der beiden Durchmesser umgekehrt gewählt, ist also der Dichtdurchmesser 20 kleiner als der Steuerraumdurchmesser, so bewirkt die Überschreitung des Druckniveaus im Hochdruckraum 11 durch den Druck im Steuerraum 4 sowie in den Druckräumen 17, 18 und 19 eine zusätzliche Schließkraft auf das Ventilelement 10 und das weitere Ventil 9 bleibt zunächst geschlossen. Nach dem Umkehrvorgang der Düsennadel 2 nehmen aber die Drücke im Steuerraum 4 sowie in den Druckräumen 17 bis 19 wieder unter den im Hochdruckraum 11 herrschenden Druck ab, was eine resultierende Kraft in Öffnungsrichtung auf das Ventilelement 10 und folglich ein Öffnen des weiteren Ventils 9 zur Folge hat. In diesem Fall ist der Öffnungszeitpunkt des weiteren Ventils 9 unabhängig von der Höhe des kurzen Druckimpulses im Steuerraum 4 während der Düsennadelumkehr. Daher ist diese Ausführungsform besonders vorteilhaft.If the ratio of the two diameters chosen reverse, so is the sealing diameter 20 smaller than the control chamber diameter, so causes the exceeding of the pressure level in the high-pressure chamber 11 by the pressure in the control room 4 as well as in the pressure chambers 17 . 18 and 19 an additional closing force on the valve element 10 and the other valve 9 stay closed first. After the reversal process of the nozzle needle 2 but take the pressures in the control room 4 as well as in the pressure chambers 17 to 19 again under the high pressure room 11 prevailing pressure, resulting in a force in the opening direction on the valve element 10 and consequently opening the further valve 9 entails. In this case, the opening time of the other valve 9 regardless of the height of the short pressure pulse in the control room 4 during the nozzle needle reversal. Therefore, this embodiment is particularly advantageous.

Sobald der durch die Dichtkante 20 und das Ventilelement 10 gebildete Dichtsitz des weiteren Ventils 9 öffnet, nimmt der Druck im Druckraum 19 den Wert des Hochdrucks im Hochdruckraum 11 an und damit einen Wert, der höher ist als bei geöffnetem Steuerventil. Somit bewirkt der Öffnungsvorgang des Ventilelements 10 einen weiteren Anstieg der Kraft in Öffnungsrichtung auf das Ventilelement 10 und damit eine Mitkopplung auf die Öffnungsbewegung, welche den Öffnungsvorgang des weiteren Ventils 9 stabilisiert. Ein zwischen dem Ventilstück 16 und einem Körper 24 aufgenommenes scheibenförmiges Bauteil 25 bildet einen Hubanschlag 22 aus, welcher mit einer radial verlaufenden Anschlagfläche 23 am Ventilelement 10 hubbegrenzend zusammenwirkt.Once the through the sealing edge 20 and the valve element 10 formed sealing seat of the further valve 9 opens, the pressure in the pressure chamber decreases 19 the value of the high pressure in the high pressure chamber 11 and thus a value that is higher than when the control valve is open. Thus, the opening operation of the valve element 10 a further increase in the force in the opening direction on the valve element 10 and thus a positive feedback on the opening movement, which the opening operation of the other valve 9 stabilized. One between the valve piece 16 and a body 24 received disc-shaped component 25 forms a stroke stop 22 out, which with a radially extending stop surface 23 on the valve element 10 Hubbegrenzend cooperates.

Eine alternative konkrete Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors ist in den 6 bis 8 dargestellt. Im Unterschied zur Ausgestaltung der 3 bis 5 ist vorliegend die Zulaufdrossel 8 direkt in der radial oder schräg verlaufenden Zulaufbohrung 5 im Ventilelement 10 ausgebildet. Folglich verbindet sie den Steuerraum 4 in dieser Ausgestaltung direkt mit dem dritten Druckraum 19, der sowohl in radialer als auch axialer Richtung von dem Ventilelement 10 begrenzt wird. Durch die Anordnung der Zulaufdrossel 8 im Ventilelement 10 entfällt die Ausbildung des zweiten Druckraums 18. Die Funktionsweise der in den 6 bis 8 dargestellten Ausgestaltung entspricht der in den 3 bis 5 gezeigten Ausgestaltung, so dass hierauf verwiesen wird. 6 zeigt die Lage des Ventilelements 10 des weiteren Ventils 9 bei geschlossenem Steuerventil 1, in der die Federkraft der Feder 14 das Ventilelement 10 gegen die ringförmige Dichtkante 20 drückt. Mit Öffnen des Steuerventils 1 wirkt auf das Ventilelement 10 eine zusätzliche in Schließrichtung wirkende Druckkraft (7). Mit Schließen des Steuerventils 1 öffnet das weitere Ventil 9 in Folge des Druckanstiegs im ersten Druckraum 17 und in der Folge auch im dritten Druckraum 19 (8).An alternative concrete embodiment of a fuel injector according to the invention is in the 6 to 8th shown. In contrast to Design of the 3 to 5 is in this case the inlet throttle 8th directly in the radial or inclined inlet bore 5 in the valve element 10 educated. Consequently, it connects the control room 4 in this embodiment, directly with the third pressure chamber 19 in the radial as well as the axial direction of the valve element 10 is limited. By the arrangement of the inlet throttle 8th in the valve element 10 eliminates the formation of the second pressure chamber 18 , The functioning of the in the 6 to 8th illustrated embodiment corresponds to in the 3 to 5 shown embodiment, so that reference is made thereto. 6 shows the position of the valve element 10 the further valve 9 with closed control valve 1 in which the spring force of the spring 14 the valve element 10 against the annular sealing edge 20 suppressed. With opening of the control valve 1 acts on the valve element 10 an additional pressure force acting in the closing direction ( 7 ). With closing the control valve 1 opens the further valve 9 as a result of the pressure increase in the first pressure chamber 17 and subsequently also in the third pressure chamber 19 ( 8th ).

Eine Abwandlung der in den 6 bis 8 dargestellten Ausgestaltung ist der 9 zu entnehmen. Hier ist das Ventilelement 10 in Öffnungsrichtung von der Federkraft einer Feder 21 beaufschlagt, wobei die Federkraft der Feder 21 größer als die der Feder 14 ist, so dass bei geschlossenem Steuerventil 1 das weitere Ventil 9 geöffnet ist und eine Verbindung des Steuerraums 4 über die Zulaufdrossel 8, den Druckraum 19 und den geöffneten Sitz des weiteren Ventils 9 mit dem Hochdruckbereich 11 besteht. Die Verbindung wird erst dann getrennt, wenn das Steuerventil 1 öffnet und der Druck im ersten Druckraum 17 absinkt. Sofern die Feder 14, die vorliegend zugleich als Düsennadelschließfeder dient, nicht am Ventilelement 10 abgestützt ist, sondern beispielsweise am Körper 24, ist es nicht erforderlich, dass die Federkraft der Feder 21 größer als die der Feder 14 gewählt ist. Eine zusätzliche Feder 21, deren Federkraft das Ventilelement 10 in Öffnungsrichtung beaufschlagt, kann auch bei der in den 3 bis 5 dargestellten Ausgestaltung eingesetzt werden.A modification of the in the 6 to 8th illustrated embodiment is the 9 refer to. Here is the valve element 10 in the opening direction of the spring force of a spring 21 acted upon, wherein the spring force of the spring 21 larger than that of the spring 14 is, so with the control valve closed 1 the other valve 9 is open and connect the control room 4 via the inlet throttle 8th , the pressure room 19 and the open seat of the further valve 9 with the high pressure area 11 consists. The connection is not disconnected until the control valve 1 opens and the pressure in the first pressure chamber 17 decreases. Unless the spring 14 , which at the same time serves as a nozzle needle closing spring, not on the valve element 10 is supported, but for example on the body 24 , it is not necessary that the spring force of the spring 21 larger than that of the spring 14 is selected. An additional spring 21 whose spring force is the valve element 10 acted upon in the opening direction, can also in the in the 3 to 5 used embodiment shown.

Eine weitere bevorzugte konkrete Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors geht aus der 10 hervor. Hier ist das den Steuerraum 4 begrenzende Ende der Düsennadel 2 nicht im Ventilelement 10 geführt, sondern in einer Dichthülse 26, die mittels der Federkraft der Feder 14 gegen das Ventilelement 10 axial vorgespannt ist. Die Dichthülse 26 erlaubt den Ausgleich eines etwaigen Achsversatzes zwischen der Düsennadel 2 und dem Ventilelement 10. Ferner vereinfacht sie die Ausgestaltung des Ventilelements 10. Auch die Dichthülse 26 kann in einen Injektor gemäß den 3 bis 5 eingesetzt werden.A further preferred specific embodiment of a fuel injector according to the invention is based on 10 out. Here is the control room 4 delimiting end of the nozzle needle 2 not in the valve element 10 guided, but in a sealing sleeve 26 , which by means of the spring force of the spring 14 against the valve element 10 is axially biased. The sealing sleeve 26 allows the compensation of any axial offset between the nozzle needle 2 and the valve element 10 , Furthermore, it simplifies the design of the valve element 10 , Also the sealing sleeve 26 can be placed in an injector according to the 3 to 5 be used.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102006049050 A1 [0002]

Claims

Fuel injector for a fuel injection system, in particular a common rail injection system, comprising a control valve ( 1 ) for controlling the lifting movement of a liftable nozzle needle ( 2 ) for releasing and closing at least one injection opening ( 3 ), wherein the injection opening ( 3 ) facing away from the nozzle needle ( 2 ) a control room ( 4 ), which for influencing one on the nozzle needle ( 2 ) acting control chamber pressure via an inlet throttle ( 8th ) can be filled with high-pressure fuel and in the open position of the control valve ( 1 ) via an outlet throttle ( 7 ) is relieved, characterized in that upstream of the inlet throttle ( 8th ) a pressure-actuable further valve ( 9 ) with a displaceable valve element ( 10 ) for releasing and closing a hydraulic connection of the inlet throttle ( 8th ) with a high pressure area ( 11 ) is trained.

Fuel injector according to claim 1, characterized in that the valve element ( 10 ) of the pressure-actuatable further valve ( 9 ) a first control surface ( 12 ), at which the in the control room ( 4 ) prevailing pressure, and at least one further control surface ( 13 ), at which the downstream of the outlet throttle ( 7 ) between the outlet throttle ( 7 ) and a valve seat ( 30 ) of the control valve ( 1 ) and / or the upstream of the inlet throttle ( 8th ) between the further valve ( 9 ) and the inlet throttle ( 8th ) prevailing pressure is applied.

Fuel injector according to claim 1 or 2, characterized in that the valve element ( 10 ) of the pressure-actuatable further valve ( 9 ) in the closing direction of the spring force of a spring ( 14 ) is applied, which preferably on the one hand on the valve element ( 10 ) and on the other hand at the nozzle needle ( 2 ) is supported either directly or indirectly.

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the valve element ( 10 ) the control room ( 4 ) is limited in the axial and / or radial direction and has a preferably axially extending bore, in which the outlet throttle ( 7 ) is trained.

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the valve element ( 10 ) a preferably radially or obliquely to a longitudinal axis (A) of the valve element ( 10 ) running inlet bore ( 5 ) possesses the control room ( 4 ) with a pressure chamber ( 18 . 19 ) connects.

Fuel injector according to claim 5, characterized in that the inlet throttle ( 8th ) in the inlet bore ( 5 ) is trained.

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the valve element ( 10 ) at least partially in a guide bore ( 15 ) of a valve piece ( 16 ) is received axially displaceable, wherein the guide bore ( 15 ) for forming at least one pressure chamber ( 17 . 18 . 19 ) and / or one with the valve element ( 10 ) cooperating annular sealing edge ( 20 ) is stepped.

Fuel injector according to claim 7, characterized in that the valve element ( 10 ) the at least one within the guide bore ( 15 ) trained pressure chamber ( 17 . 18 . 19 ) in the radial and / or axial direction, wherein preferably at least two pressure chambers ( 18 . 19 ) are arranged at an axial distance from each other and via the inlet throttle ( 8th ) are hydraulically connected.

Fuel injector according to claim 6 or 7, characterized in that the inlet throttle ( 8th ) the control room ( 4 ) with the pressure chamber ( 19 ) connects.

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the valve element ( 10 ) in the opening direction of the spring force of a spring ( 21 ) is applied, wherein the spring force of the spring ( 21 ) is preferably greater than the spring force of the spring ( 14 ).

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the valve element ( 10 ) one with a stroke stop ( 22 ) cooperating radially extending stop surface ( 23 ), wherein the stroke stop ( 22 ) of a body ( 24 ) of the fuel injector or a separate, preferably disc-shaped component ( 25 ) is formed.

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the injection opening ( 3 ) facing away from the nozzle needle ( 2 ) of a sealing sleeve ( 26 ), which preferably on the valve element ( 10 ) and / or to seal the control room ( 4 ) in relation to the high pressure area ( 11 ) about the spring force of the spring ( 14 ) in the direction of the valve element ( 10 ) is axially biased.