DE10245735A1 - Fuel injector nozzle for internal combustion engine, has hollow housing with conical tip and offset large and small bores for outlet of fuel into cylinder - Google Patents

Fuel injector nozzle for internal combustion engine, has hollow housing with conical tip and offset large and small bores for outlet of fuel into cylinder Download PDF

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DE10245735A1 DE2002145735 DE10245735A DE10245735A1 DE 10245735 A1 DE10245735 A1 DE 10245735A1 DE 2002145735 DE2002145735 DE 2002145735 DE 10245735 A DE10245735 A DE 10245735A DE 10245735 A1 DE10245735 A1 DE 10245735A1
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Abstract

The fuel injector nozzle (22) has a hollow housing (36) with a conical tip. It has offset large (58) and small (74) bores for outlet of fuel into the cylinder. There are two valve elements (40,42) inside the blind bore in the housing. They have conical surfaces (52,72) engaging on the conical inner surface at the end of the housing. The outer valve element is connected to the inner valve element by a compressible spring (64) with cutouts (65) to increase the flexibility.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, mit einem Gehäuse, mit einem in dem Gehäuse vorhandenen Ausnehmung, mit mindestens einem in der Ausnehmung angeordneten Ventilelement, weiches mit einem Ventilsitz zusammenarbeitet und dem eine Kraftstoff-Austrittsöffnung zugeordnet ist, wobei das mindestens eine Ventilelement von mindestens einer Vorspanneinrichtung zum Ventilsitz hin beaufschlagt wird.The invention relates to a fuel injection device for one Internal combustion engine, in particular for an internal combustion engine Direct fuel injection, with a housing, with one existing in the housing Recess, with at least one arranged in the recess Valve element that works with a valve seat and soft which has a fuel outlet is assigned, wherein the at least one valve element of at least a biasing device is applied to the valve seat.

Eine derartige Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist aus der DE 40 23 223 A1 bekannt. Diese zeigt einen Injektor mit zwei koaxialen Ventilnadeln. Die Ventilnadeln werden jeweils von einer Schraubendruckfeder gegen einen Ventilsitz gedrückt. Von diesen werden sie gegen die Beaufschlagungskraft der Schraubendruckfedern weggedrückt, wenn der Druck des Kraftstoffes im Bereich des Ventilsitzes erhöht wird.Such a fuel injector is from the DE 40 23 223 A1 known. This shows an injector with two coaxial valve needles. The valve needles are pressed against a valve seat by a helical compression spring. These are pushed away against the force of the helical compression springs when the pressure of the fuel in the area of the valve seat is increased.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass sie möglichst kompakt und einfach baut.Object of the present invention is a fuel injector of the type mentioned at the outset in such a way that they are as compact as possible and just build.

Diese Aufgabe wird bei einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Vorspanneinrichtung einen in das Ventilelement einstückig integrierten Federabschnitt umfasst.This task is accomplished with a fuel injector of the type mentioned in that the pretensioning device one piece in the valve element Integrated spring section includes.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Erfindungsgemäß werden in einem einzigen Bauteil, nämlich dem Ventilelement, mehrere Funktionen miteinander kombiniert: Zum Einen hat das Ventilelement die Aufgabe, den Kraftstofffluss aus der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung durch ein Öffnen und ein Verschließen eines Fluidwegs zu steuern. Zum anderen wird wird ihm nun zusätzlich noch die Aufgabe übertragen, für jene Vorspannung zu sorgen, welche im Ruhezustand erforderlich ist, um die Fluidverbindung zu unterbrechen, um also die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung geschlossen zu halten.According to the invention, in a single component, namely the valve element, several functions combined: The valve element has one task, the fuel flow from the Fuel injector by opening and closing one To control fluid paths. On the other hand, he is now additionally delegate the task for those To provide bias, which is required to at rest to interrupt the fluid connection, in other words the fuel injector keep closed.

Dies wird ermöglicht durch die Integration eines elastischen Federabschnitts in das ansonsten eine hohe Steifigkeit aufweisende Ventilelement (bei der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung handelt es sich also um eine druckgesteuerte Vorrichtung, bei der zum Öffnen ein Abschnitt des Ventilelements durch eine hydraulische Kraft gegen die Beaufschlagungskraft durch den Federabschnitt vom Ventilsitz abgehoben wird). Hierdurch baut die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung vergleichsweise kompakt, da eine separate Vorspanneinrichtung nicht mehr erforderlich ist, und auch der Zusammenbau wird vereinfacht, da weniger Einzelteile handzuhaben sind.This is made possible by the integration an elastic spring section in the otherwise high rigidity having valve element (in the fuel injection device according to the invention it is therefore a pressure-controlled device in which to open a portion of the valve element by a hydraulic force against the Actuation force lifted from the valve seat by the spring section becomes). As a result, the fuel injection device builds comparatively compact, since a separate pretensioning device is no longer required is, and the assembly is simplified because fewer parts are to be handled.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.Advantageous further developments of Invention are in subclaims specified.

In einer ersten vorteilhaften Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung mindestens zwei in der Ausnehmung zueinander koaxial angeordnete Ventilelemente aufweist, welche von mindestens einer Vorspanneinrichtung gegen den jeweiligen Ventilsitz beaufschlagt werden, wobei die Vorspanneinrichtung mindestens eines Ventilelements einen in das Ventilelement. einstöckig integrierten Federabschnitt umfasst. Bei einer derartigen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung mit mehreren Ventilelementen macht sich die erfindungsgemäß mögliche kompakte Bauweise besonders bemerkbar.In a first advantageous development suggested that the fuel injector at least two valve elements arranged coaxially in the recess has, which against at least one biasing device the respective valve seat are acted upon, the biasing device at least one valve element into the valve element. integrated in one story Includes spring section. With such a fuel injection device with several valve elements, the compact design possible according to the invention Construction particularly noticeable.

Vorgeschlagen wird auch, dass der Federabschnitt an einen Dichtabschnitt des Ventilelements angeschweißt ist. Eine derartige Schweißverbindung kann die auftretenden Kräfte sehr gut aufnehmen. Durch die unmittelbare. Verbindung des Federabschnitts mit dem Dichtabschnitt des Ventilelements kann darüber hinaus das Ventilelement sehr kurz und damit sehr kompakt bauen.It is also proposed that the Spring section is welded to a sealing section of the valve element. Such a welded joint can the forces that occur record very well. By the immediate. Connection of the spring section with the sealing portion of the valve element can also build the valve element very short and therefore very compact.

Trotz kompakter Bauweise kann eine sehr gute Dichtwirkung und somit ein präzises Schalten des Ventilelements erreicht werden, wenn der Federabschnitt mit mindestens einem Führungsabschnitt einstückig verbunden ist. Durch diesen Führungsabschnitt wird trotz der Weichheit und Elastizität des Federabschnitts insgesamt eine präzise Positionierung des Ventilelements ermöglicht.Despite its compact design, one can very good sealing effect and therefore precise switching of the valve element can be achieved if the spring section is integrally connected to at least one guide section is. Through this guide section overall despite the softness and elasticity of the spring section a precise Positioning of the valve element enables.

Eine besorders bevorzugte Variante der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung besteht darin, dass der Federabschnitt eine Rohrfeder umfasst. Mit einer solchen Rohrfeder können zum Einen die zu einer sicheren Abdichtung erforderlichen hohen Kräfte aufgebracht werden, und zum Anderen baut eine derartige Rohrfeder sehr kompakt und bietet darüber hinaus noch eine gewisse laterale Steifigkeit.A particularly preferred variant the fuel injection device according to the invention is that the spring section comprises a tubular spring. With such a Bourdon tube can on the one hand, the high levels required for secure sealing personnel are applied, and on the other hand builds such a Bourdon tube very compact and offers about it a certain lateral stiffness.

In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass die Wand der Rohrfeder mehrere versetzt zueinander angeordnete Durchbrüche aufweist. Durch die Lage, Form und Anzahl dieser Durchbrüche kann die Steifigkeit der Rohrfeder exakt auf die speziellen Erfordernisse der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ausgerichtet werden.In further training, it is proposed that the wall of the tube spring has a plurality of openings arranged offset from one another. Due to the location, shape and number of these openings, the rigidity of the Bourdon tube exactly to the special requirements of the fuel injection device be aligned.

Ein vergleichsweise geringer Federweg des Federabschnitts ist dann erforderlich, wenn er sich am Gehäuse abstützt. In diesem Fall ergibt sich nämlich zumindest im Hinblick auf die Vorspannkraft keine Wechselwirkung mit einem gegebenenfalls weiteren vorhandenen Ventilelement. Andererseits kann die Kompaktheit der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nochmals erhöht werden, wenn sich der Federabschnitt an dem anderen Ventilelement abstützt.A comparatively small spring travel of the spring section is required if it is supported on the housing. In this case, at least with regard to the preload force, there is no interaction with any other valve element that may be present. On the other hand, the compactness of the force according to the invention Substance injection device can be increased again when the spring section is supported on the other valve element.

Nachfolgend werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail erläutert. In der Zeichnung zeigen:The following are particularly preferred exemplary embodiments of the present invention with reference to the accompanying Drawing explained in detail. The drawing shows:

1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoff-Systems einer Brennkraftmaschine mit mehreren Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen; 1 is a schematic representation of a fuel system of an internal combustion engine with a plurality of fuel injection devices;

2 einen teilweisen, vereinfachten Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer der Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen von 1; 2 a partial, simplified section through a first embodiment of one of the fuel injectors of 1 ;

3 eine Detaildarstellung III eines Bereichs der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung von 2; und 3 a detailed view III of a portion of the fuel injector of 2 ; and

4 eine Detaildarstellung ähnlich 3 eines zweiten Ausführungsbeispiels einer der Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen von 1. 4 a detailed representation similar 3 of a second embodiment of one of the fuel injectors of 1 ,

Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription of the embodiments

In 1 trägt ein Kraftstoffsystem insgesamt das Bezugszeichen 10. Es ist Teil einer Brennkraftmaschine, welche in 1 nicht im Detail dargestellt ist.In 1 a fuel system bears the overall reference number 10 , It is part of an internal combustion engine, which in 1 is not shown in detail.

Zu dem Kraftstoffsystem 10 gehört ein Kraftstoffbehälter 12, aus dem eine elektrische Kraftstoffpumpe 14 Kraftstoff in eine Niederdruck-Kraftstoffleitung 16 fördert. Diese führt zu einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 18. Bei der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 18 handelt es sich um eine Kolbenpumpe, welche von einer Nockenwelle (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine angetrieben wird. Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 18 verdichtet den Kraftstoff auf einen sehr hohen Druck und fördert ihn zu einer Kraftstoff-Sammelleitung 20. Diese wird auch als "Rail" bezeichnet. In ihr ist der Kraftstoff unter sehr hohem Druck gespeichert.To the fuel system 10 belongs to a fuel tank 12 , from which an electric fuel pump 14 Fuel into a low pressure fuel line 16 promotes. This leads to a high pressure fuel pump 18 , With the high pressure fuel pump 18 it is a piston pump which is driven by a camshaft (not shown) of the internal combustion engine. The high pressure fuel pump 18 compresses the fuel to a very high pressure and feeds it to a fuel manifold 20 , This is also known as a "rail". The fuel is stored in it under very high pressure.

An die Kraftstoff-Sammelleitung 20 sind mehrere Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 22 angeschlossen. Hierzu verfügen diese jeweils über einen Hochdruckanschluss 24. Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 22 spritzen den Kraftstoff direkt in ihnen zugeordnete Brennräume 26 der Brennkraftmaschine ein. Zu Steuerung einer Einspritzung ist für jede Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 22 ein Steuerventil 28 vorgesehen, auf dessen Funktion weiter unten noch stärker im Detail eingegangen werden wird. Zwar ist das Steuerventil 28 in 1 separat von der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 22 dargestellt, dies hat jedoch nur darstellerische Gründe. Üblicherweise ist das Steuerventil 28 in die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 22 integriert. Bei dem verwendeten Kraftstoff kann es sich im Übrigen um Benzin- als auch um Diesel-Kraftstoff handeln.To the fuel rail 20 are multiple fuel injectors 22 connected. For this purpose, they each have a high-pressure connection 24 , The fuel injectors 22 inject the fuel directly into the combustion chambers assigned to them 26 the internal combustion engine. To control an injection is for each fuel injector 22 a control valve 28 provided, the function of which will be discussed in more detail below. The control valve is 28 in 1 separately from the fuel injector 22 shown, but this is only for illustrative reasons. The control valve is usually 28 into the fuel injector 22 integrated. The fuel used can also be gasoline or diesel fuel.

Der Betrieb der Brennkraftmaschine, des Kraftstoffsystems 10, und insbesondere der Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 22 wird von einem Steuer- und Regelgerät 30 gesteuert bzw. geregelt. Hierzu ist dieses über Leitungen (ohne Bezugszeichen) mit den Steuerventilen 28 der Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 22 verbunden. Ferner erhält das Steuer- und Regelgerät 30 Signale von einem Drucksensor 32, mit dem der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung 20 erfasst wird. Ausgangsseitig ist das Steuer- und Regelgerät 30 mit einem Drucksteuerventil 34 verbunden, mit dem der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung 20 eingestellt werden kann.Operation of the internal combustion engine, the fuel system 10 , and in particular the fuel injectors 22 is controlled by a control device 30 controlled or regulated. For this, this is via lines (without reference numerals) with the control valves 28 of fuel injectors 22 connected. The control and regulating device also receives 30 Signals from a pressure sensor 32 with which the pressure in the fuel rail 20 is recorded. The control unit is on the output side 30 with a pressure control valve 34 connected to which the pressure in the fuel rail 20 can be adjusted.

Der Aufbau einer der Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen 22 wird nun unter Bezugnahme auf die 2 und 3 im Detail erläutert.The construction of one of the fuel injectors 22 will now be described with reference to the 2 and 3 explained in detail.

Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 22 umfasst ein Gehäuse 36. In diesem ist eine längliche und in Längsrichtung des Gehäuses 36 verlaufende Ausnehmung 38 vorhanden. In der Ausnehmung 38 sind zwei koaxial zueinander angeordnete Ventilelemente 40 und 42 sichtbar.The fuel injector 22 includes a housing 36 , In this is an elongated and in the longitudinal direction of the housing 36 running recess 38 available. In the recess 38 are two coaxial valve elements 40 and 42 visible.

Das eine Ventilelement 40 ist als länglicher zylindrischer Ventilkörper ausgeführt. Es umfasst einen Führungsabschnitt 44, der gleitend aber fluiddicht an der Innenwand der Ausnehmung 38 des Gehäuses 36 anliegt. Zwischen dem oberen Ende (2) des Führungsabschnitts 44 und einem Verschlussteil 45 des Gehäuses 36 ist eine Schraubendruckfeder 47 verspannt. An den Führungsabschnitt 44 ist ein Übergangsabschnitt 46 angeformt, welcher etwas kleineren Durchmesser als der Führungsabschnitt 44 hat. In 2 unterhalb des Übergangabschnitts 46 umfasst das Ventilelement 40 einen Halteabschnitt 48, auf dessen besondere Funktion weiter unten noch im Detail eingegangen werden wird. Zwischen Halteabschnitt 48 und Übergangsabschnitt 46 ist ein Absatz 50 vorhanden.The one valve element 40 is designed as an elongated cylindrical valve body. It includes a guide section 44 , the sliding but fluid-tight on the inner wall of the recess 38 of the housing 36 is applied. Between the top ( 2 ) of the guide section 44 and a closure part 45 of the housing 36 is a helical compression spring 47 braced. To the leadership section 44 is a transition section 46 molded, which is slightly smaller in diameter than the guide section 44 Has. In 2 below the transition section 46 includes the valve element 40 a holding section 48 , whose special function will be discussed in more detail below. Between holding section 48 and transition section 46 is a paragraph 50 available.

Das in 2 untere Ende des Ventilelements 40 wird durch einen Dichtabschnitt 52 gebildet, der konisch spitz zuläuft. Der Dichtabschnitt 52 umfasst zwei Bereiche mit unterschiedlichem Konizitätswinkel, wodurch eine Dichtkante 54 gebildet wird. Radial außerhalb von der Dichtkante 54 ist eine Druckfläche 55 vorhanden. Die Dichtkante 54 arbeitet mit einem Ventilsitz 56 in einem ebenfalls konisch spitz zulaufenden Endbereich der Ausnehmung 38 zusammen. Radial einwärts von dem Ventilsitz 56 wird die Wand des Gehäuses 36 von einem Kraftstoff-Austrittskanal 58 durchdrungen.This in 2 lower end of the valve element 40 is through a sealing section 52 formed that tapers conically. The sealing section 52 includes two areas with different taper angles, creating a sealing edge 54 is formed. Radially outside of the sealing edge 54 is a printing area 55 available. The sealing edge 54 works with a valve seat 56 in a tapered end region of the recess 38 together. Radially inward from the valve seat 56 becomes the wall of the case 36 from a fuel outlet channel 58 penetrated.

Das zweite Ventilelement 42 ist erheblich kürzer als das erste Ventilelement 40. Es erstreckt sich nur in etwa über die Länge des Halteabschnitts 48 des Ventilelements 40. Das Ventilelement 42 umfasst an seinem in den 2 und 3 oberen Ende einen ringförmigen Führungsabschnitt 60 und an seinem in den 2 und 3 unteren Ende einen ebenfalls ringförmigen kombinierten Führungs- und Dichtabschnitt 62. Der ringförmige Führungsabschnitt 60 ist mit dem oberen Rand und der kombinierte Führungs- und Dichtabschnitt 62 mit dem unteren Rand einer Rohrfeder 64 verschweißt, in deren Wand Durchbrüche 65 vorhanden sind. Die entsprechenden Schweißnähte tragen die Bezugszeichen 66 und 68. Zwar sind die dargestellten Schweißnähte 66 bzw. 68 einteilig, es ist aber durchaus auch die Ausbildung einer zweiteiligen Schweißnaht denkbar.The second valve element 42 is considerably shorter than the first valve element 40 , It only extends approximately over the length of the holding section 48 of the valve element 40 , The valve element 42 includes on his in the 2 and 3 upper end of an annular guide section 60 and at his in the 2 and 3 lower end of a likewise annular combined guide and sealing section 62 , The annular guide section 60 is with the top edge and the combined guide and sealing section 62 with the bottom a Bourdon tube 64 welded, openings in the wall 65 available. The corresponding welds have the reference symbols 66 and 68 , Although the welds shown are 66 or 68 one-piece, but the formation of a two-part weld is also conceivable.

Der in den 2 und 3 obere ringförmige Führungsabschnitt 60 stützt sich zum Einen am Absatz 50 zwischen dem Übergangsabschnitt 46 und dem Halteabschnitt 48 ab. Zum Anderen hat er einen Innendurchmesser, der in etwa dem Außendurchmesser des Halteabschnitts 48 entspricht. Er wird durch den Halteabschnitt 48 also zentriert und geführt. Gleiches gilt auch für den kombinierten Führungs- und Dichtabschnitt 62: Auch dessen Innendurchmesser entspricht in etwa dem Außendurchmesser das Halteabschnitts 48. Er wird also durch den Halteabschnitt 48 zentriert und geführt. Dabei ist die Passung zwischen dem kombinierten Führungs- und Dichtabschnitt 62 und dem Halteabschnitt 48 so gewählt, dass der kombinierte Führungs- und Dichtabschnitt 62 auf dem Halteabschnitt 48 in Längsrichtung gleiten kann.The one in the 2 and 3 upper annular guide section 60 is based on the one hand on the paragraph 50 between the transition section 46 and the holding section 48 from. On the other hand, it has an inner diameter which is approximately the outer diameter of the holding section 48 equivalent. It is through the holding section 48 so centered and guided. The same applies to the combined guide and sealing section 62 : Also the inside diameter corresponds approximately to the outside diameter of the holding section 48 , So it is through the holding section 48 centered and guided. Here is the fit between the combined guide and sealing section 62 and the holding section 48 chosen so that the combined guide and sealing section 62 on the holding section 48 can slide in the longitudinal direction.

Der Innendurchmesser der Rohrfeder 64 ist geringfügig größer als der Außendurchmesser des Halteabschnitts 48. Der kombinierte Führungs- und Dichtabschnitt 62 des Ventilelements 42 ist ähnlich wie der Dichtabschnitt 52 des Ventilelements 40 ausgebildet: Er verjüngt sich in den 2 und 3 nach unten hin konisch, wobei er zwei Bereiche mit unterschiedlicher Konizität aufweist, zwischen denen eine Dichtkante 70 gebildet wird. Der radial außerhalb der Dichtkante 70 gelegene Bereich bildet eine Druckfläche 71. Die Dichtkante 70 arbeitet ebenfalls mit einem Ventilsitz 72 zusammen, der an der Innenwand in einem sich konisch verjüngenden Endbereich der Ausnehmung 38 vorhanden ist. Radial einwärts vom Ventilsitz 72 wird die Wand des Gehäuses 36 von einem zweiten Kraftstoff-Austrittskanal 74 durchdrungen. Dessen Durchmesser ist kleiner als der Durchmesser des Kraftstoff-Austrittskanals 58.The inside diameter of the Bourdon tube 64 is slightly larger than the outer diameter of the holding section 48 , The combined guide and sealing section 62 of the valve element 42 is similar to the sealing section 52 of the valve element 40 educated: he tapers into the 2 and 3 downwards conical, it has two areas with different conicity, between which a sealing edge 70 is formed. The radially outside of the sealing edge 70 located area forms a printing area 71 , The sealing edge 70 also works with a valve seat 72 together, on the inner wall in a conically tapered end region of the recess 38 is available. Radially inwards from the valve seat 72 becomes the wall of the case 36 from a second fuel outlet channel 74 penetrated. Its diameter is smaller than the diameter of the fuel outlet channel 58 ,

Zwischen dem Übergangsabschnitt 46 und dem zweiten Ventilelement 42 einerseits und der Innenwand der Ausnehmung 38 andererseits ist ein Ringraum 76 vorhanden.Between the transition section 46 and the second valve element 42 on the one hand and the inner wall of the recess 38 on the other hand is an annulus 76 available.

Dieser ist über einen Kanal 78, der im Gehäuse 36 verläuft, mit dem Hochdruckanschluss 24 verbunden.This is over a channel 78 that in the housing 36 runs, with the high pressure connection 24 connected.

Die Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 22 arbeitet folgendermaßen:
Im Ruhezustand, wenn keine Einspritzung erfolgen soll, ist das Steuerventil 28 geschlossen. In diesem Fall ist der Ringraum 76 drucklos. Die entsprechenden Kräfte an den Druckflächen 55 und 71 reichen nicht aus, die entgegenwirkenden Kräfte der Schraubendruckfeder 47 bzw. der Rohrfeder 64 zu überwinden. Die Dichtkanten 54 und 70 liegen daher an ihren Ventilsitzen 56 und 72 an, so dass die Fluidverbindung zwischen den Kraftstoff-Austrittskanälen 58 und 74 und dem Ringraum 76, d.h. also letztlich zum Hochdruckanschluss 24 und weiter zur Kraftstoff-Sammelleitung 20, unterbrochen ist. Kraftstoff kann also nicht austreten.
The fuel injector 22 works as follows:
The control valve is at rest when no injection is to take place 28 closed. In this case the annulus is 76 depressurized. The corresponding forces on the pressure surfaces 55 and 71 the opposing forces of the helical compression spring are not sufficient 47 or the Bourdon tube 64 to overcome. The sealing edges 54 and 70 are therefore due to their valve seats 56 and 72 so that the fluid connection between the fuel outlet channels 58 and 74 and the annulus 76 , ie ultimately to the high pressure connection 24 and on to the fuel rail 20 , is interrupted. So fuel cannot leak.

Wenn die Brennkraftmaschine in einem niedrigen Lastbereich betrieben wird, soll nur vergleichsweise wenig Kraftstoff aus der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 22 in den ihr zugeordneten Brennraum 26 gelangen. Daher wird über den Drucksensor 32 und das Drucksteuerventil 34 vom Steuer- und Regelgerät 30 in der Kraftstoff-Sammelleitung 20 nur ein bestimmter, jedoch vergleichsweise niedriger Kraftstoffdruck in der Kraftstoff-Sammelleitung 20 eingeregelt.If the internal combustion engine is operated in a low load range, only comparatively little fuel from the fuel injection device should be used 22 in the combustion chamber assigned to it 26 reach. Therefore, the pressure sensor 32 and the pressure control valve 34 from the control unit 30 in the fuel rail 20 only a certain but comparatively low fuel pressure in the fuel rail 20 adjusted.

Wenn eine Einspritzung erfolgen soll, wird das Steuerventil 28 durch ein entsprechendes Signal vom Steuer- und Regelgerät 30 geöffnet. Hierdurch steigt der Druck im Ringraum 76, und in entsprechender Weise erhöht sich die an der Druckfläche 71 angreifende hydraulische Kraft. Die Steifigkeit der Rohrfeder 64 ist dabei so gewählt, dass bei dem eingeregelten Kraftstoffdruck im Ringraum 76 die an der Druckfläche 71 angreifende hydraulische Kraft ausreicht, um die Dichtkante 70 des zweiten Ventilelements 42 entgegen der Beaufschlagungskraft durch die Rohrfeder 64 vom Ventilsitz 72 frei zu bekommen. Gleichzeitig ist die Steifigkeit der Schraubendruckfeder 47 aber so gewählt, dass die nun an der Druckfläche 55 angreifende hydraulische Kraft noch nicht ausreicht, um auch das Ventilelement 40 zu bewegen.If an injection is to take place, the control valve 28 by a corresponding signal from the control and regulating device 30 open. This increases the pressure in the annulus 76 , and in a corresponding manner, that increases on the printing surface 71 attacking hydraulic force. The stiffness of the Bourdon tube 64 is selected so that the regulated fuel pressure in the annulus 76 the on the printing surface 71 attacking hydraulic force is sufficient to the sealing edge 70 of the second valve element 42 against the force of application by the Bourdon tube 64 from the valve seat 72 to get free. At the same time, the rigidity of the helical compression spring 47 but chosen so that they are now on the printing surface 55 attacking hydraulic force is not sufficient to also the valve element 40 to move.

Da sich die Dichtkante 70 nun vom Ventilsitz 72 gelöst hat, kann Kraftstoff von dem unter Druck stehenden Ringraum 76 über die radial äußeren Kraftstoff-Austrittskanäle 74 aus der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 22 in den ihr zugeordneten Brennraum 26 gelangen. Wenn die Dichtkante 70 vom Ventilsitz 72 freikommt, bewegt sich der kombinierte Führungs- und Dichtabschnitt 62. Er wird bei dieser Bewegung durch den Halteabschnitt 48 geführt.Because the sealing edge 70 now from the valve seat 72 has released fuel from the pressurized annulus 76 via the radially outer fuel outlet channels 74 from the fuel injector 22 in the combustion chamber assigned to it 26 reach. If the sealing edge 70 from the valve seat 72 is released, the combined guide and sealing section moves 62 , During this movement, it passes through the holding section 48 guided.

Zur Beendigung der Einspritzung wird das Steuerventil 28 wieder geschlossen, so dass der Druck im Ringraum 76 sinkt und der kombinierte Führungs- und Dichtabschnitt 62 des Ventilelements 42 aufgrund der nachlassenden Kraft an der Druckfläche 71 von der Rohrfeder 64 wieder mit seiner Dichtkante 70 gegen den Ventilsitz 72 gepresst wird.To end the injection, the control valve 28 closed again, so the pressure in the annulus 76 sinks and the combined guide and sealing section 62 of the valve element 42 due to the declining force on the pressure surface 71 from the Bourdon tube 64 again with its sealing edge 70 against the valve seat 72 is pressed.

Bei höheren Lasten der Brennkraftmaschine soll eine größere Kraftstoffmenge in den Brennraum 26 der Brennkraftmaschine eingebracht werden. Vorteilhaft ist es dabei auch, wenn diese Kraftstoffmenge mit einem höheren Druck in den Brennraum 26 gelangt als bei niedriger Last der Brennkraftmaschine. Daher wird mittels des Drucksensors 32 und des Drucksteuerventils 34 vom Steuer- und Regelgerät 30 ein höherer Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung 20 eingeregelt. Wenn nun das Steuerventil 28 öffnet, wird nicht nur die Dichtkante 70 des Ventilelements 42 vom Ventilsitz 72 wegbewegt. Aufgrund des höheren Drucks reicht die nun an der Druckfläche 55 wirkende Kraft aus, auch die Dichtkante 54 entgegen der Beaufschlagungskraft durch die Schraubendruckfeder 47 vom Ventilsitz 56 abzuheben. Kraftstoff kann nun zusätzlich auch durch den KraftstoffAustrittskanal 58 in den Brennraum 26 gelangen.At higher loads of the internal combustion engine, a larger amount of fuel should enter the combustion chamber 26 the internal combustion engine are introduced. It is also advantageous if this amount of fuel enters the combustion chamber at a higher pressure 26 reaches than at low engine load. Therefore, by means of the pressure sensor 32 and the pressure control valve 34 from the control unit 30 a higher pressure in the fuel rail 20 adjusted. If now the control valve 28 opens, not only the sealing edge 70 of the valve element 42 from the valve seat 72 moved away. Due to the higher pressure, this is now sufficient on the printing surface 55 effective force, including the sealing edge 54 against the force of action by the screws compression spring 47 from the valve seat 56 withdraw. Fuel can now also pass through the fuel outlet channel 58 in the combustion chamber 26 reach.

In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 22 dargestellt. Dabei tragen solche Bereich und Elemente, welche äquivalente Funktionen zu Bereichen und Elementen der in den 2 und 3 gezeigten Vorrichtung aufweisen, die gleichen Bezugszeichen und sind nicht nochmals im Detail beschrieben.In 4 is another embodiment of a fuel injector 22 shown. Those areas and elements which have equivalent functions to areas and elements of the 2 3 and 3 have the same reference numerals and are not described again in detail.

Im Unterschied zu der in den 2 und 3 gezeigten Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 22 stützt sich die Rohrfeder bei der in 4 gezeigten Vorrichtung 22 nicht am anderen Ventilelement 40, sondern am Gehäuse 36 ab. Hierzu ist der ringförmige Führungsabschnitt 60 des Ventilelements 42 axial verlängert ausgeführt, und die Innenwand der Ausnehmung 38 liegt an der Außenwand der Führungsabschnitts 60 fluiddicht an. Das Gehäuse 36 ist zweiteilig mit einem Unterteil 36a und einem Oberteil 36b. Der Führungsabschnitt 60 stützt sich am Oberteil 36b ab.In contrast to that in the 2 and 3 fuel injector shown 22 the Bourdon tube is supported by the in 4 shown device 22 not on the other valve element 40 but on the housing 36 from. For this purpose, the annular guide section 60 of the valve element 42 axially extended, and the inner wall of the recess 38 lies on the outer wall of the guide section 60 fluid-tight. The housing 36 is in two parts with a lower part 36a and a top 36b , The leadership section 60 supports itself on the upper part 36b from.

Claims (8)

Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, mit einem Gehäuse (36), mit einer in dem Gehäuse (36) vorhandenen Ausnehmung (38), mit mindestens einem in der Ausnehmung (38) angeordneten Ventilelement (40, 42), welches mit einem Ventilsitz (56, 72) zusammenarbeitet und dem eine Kraftstoff-Austrittsöffnung (58, 74) zugeordnet ist, wobei das mindestens eine Ventilelement (40, 42) von mindestens einer Vorspanneinrichtung (47, 64) zum Ventilsitz (56, 72) hin beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Vorspanneinrichtung einen in das Ventilelement (42) einstückig integrierten Federabschnitt (64) umfasst.Fuel injector ( 22 ) for an internal combustion engine, in particular for an internal combustion engine with direct fuel injection, with a housing ( 36 ), with one in the housing ( 36 ) existing recess ( 38 ), with at least one in the recess ( 38 ) arranged valve element ( 40 . 42 ), which with a valve seat ( 56 . 72 ) works together with a fuel outlet ( 58 . 74 ) is assigned, the at least one valve element ( 40 . 42 ) of at least one pretensioning device ( 47 . 64 ) to the valve seat ( 56 . 72 ) is acted on, characterized in that at least one pretensioning device fits into the valve element ( 42 ) integral spring section ( 64 ) includes. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens zwei in der Ausnehmung (38) zueinander koaxial angeordnete Ventilelemente (40, 42) aufweist, welche jeweils von mindestens einer Vorspanneinrichtung (47, 64) gegen den Ventilsitz (56, 72) beaufschlagt werden, wobei die Vorspanneinrichtung mindestens eines Ventilelements (42) einen in das Ventilelement (42) einstückig integrierten Federabschnitt (64) umfasst.Fuel injector ( 22 ) according to claim 1, characterized in that they have at least two in the recess ( 38 ) coaxial valve elements ( 40 . 42 ), which each have at least one pretensioning device ( 47 . 64 ) against the valve seat ( 56 . 72 ) are acted upon, the pretensioning device of at least one valve element ( 42 ) one in the valve element ( 42 ) integral spring section ( 64 ) includes. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Federabschnitt (64) an einen Dichtabschnitt (62) des Ventilelements (42) angeschweißt ist.Fuel injector ( 22 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the spring section ( 64 ) to a sealing section ( 62 ) of the valve element ( 42 ) is welded on. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Federabschnitt (64) mit mindestens einem Führungsabschnitt (60, 62) einstückig verbunden ist.Fuel injector ( 22 ) according to claim 3, characterized in that the spring section ( 64 ) with at least one guide section ( 60 . 62 ) is connected in one piece. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federabschnitt eine Rohrfeder (64) umfasst.Fuel injector ( 22 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the spring section is a tubular spring ( 64 ) includes. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand der Rohrfeder (64) mehrere versetzt zueinander angeordnete Durchbrüche (65) aufweist.Fuel injector ( 22 ) according to claim 5, characterized in that the wall of the tube spring ( 64 ) several openings arranged offset to each other ( 65 ) having. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Federabschnitt (64) am Gehäuse (36b) abstützt.Fuel injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the spring section ( 64 ) on the housing ( 36b ) supports. Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (22) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Federabschnitt (64) an dem anderen Ventilelement (40) abstützt.Fuel injector ( 22 ) according to one of claims 2 to 6, characterized in that the spring section ( 64 ) on the other valve element ( 40 ) supports.
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